Politechnika Śląska                                                                 18.X.2000r.

Wydział Mechaniczny Technologiczny

Mechanika i Budowa Maszyn

Grupa 6

Podstawy nauk o materiałach.

Temat ćw.: Badania metalograficzne z wykorzystaniem mikroskopu świetlnego.

Wykonał:

Roman Zawisz

1.  Zapoznanie się z wadami optycznymi soczewek i sposobami ich korekcji.

Aberracja sferyczna.

Aberracja astygmatyczna.

Aberracja komatyczna.

Aberracja chromatyczna

Dysorsja                                   ujemna                                       dodatnia

Kierując na soczewkę równoległą wiązkę światła o przekroju równym powierzchni soczewki, nie otrzymujemy skupienia jej w jednym punkcie. Ta wada soczewek nosi nazwę aberracji sferycznej. Jedynie dla soczewek bardzo cienkich o dużej ogniskowej promienie są skupiane prawie dokładnie w jednym punkcie. Aberrację sferyczną można zmniejszyć stosując układy soczewek. Wadę tą ograniczamy stosując układy antyaberracyjne (soczewki o różnym współczynniku załamania).

Oprócz aberracji sferycznej soczewki wykazują jeszcze jedną trudną do usunięcia wadę - astygmatyzm. Wskutek astygmatyzmu obraz punktu poło­żonego poza główną osią optyczną soczewki nie jest punktem, lecz na ogół stanowi dwa wzajemnie prostopadłe odcinki leżące w różnych płaszczyznach.

W soczewkach cienkich astygmatyzm nie odgrywa zasadniczej roli. W przy­padku układów optycznych musi jednak być usuwany. W celu usunięcia asty­gmatyzmu stosuje się układy optyczne składające się z kilku soczewek dobra­nych tak, aby jedna z nich kompensowała astygmatyzm innej. Układy o usu­niętym astygmatyzmie nazywa się anastygmatami.

Również zjawisko rozszczepienia światła prowadzi do bardzo poważnej wady soczewek, którą, podobnie jak to było z aberracją sferyczną, musimy usuwać w każdym nieco bardziej precyzyjnym układzie optycznym. Wada ta nosi nazwę aberracji chromatycznej. Likwidujemy ją stosując przysłony w układach optycznych.

W przy­padku bardziej skomplikowanych układów optycznych, takich jak obiektywy aparatów fotograficznych, do usunięcia aberracji chromatycznej stosuje się zestaw dwóch zlepionych ze sobą soczewek, skupiającej i rozpraszającej, zbudowanych ze szkła o różnych współczynnikach załamania. Odpowiednie dobranie promieni krzywizn soczewek i współczynników załamania pozwala na całkowite wyeliminowanie tej wady. Układ optyczny pozbawiony aberracji chromatycznej nosi nazwę achromatu.

DYSTORSJA jest wadą układu optycznego (np. obiektywu lornetki) polegającą na niejednakowym powiększaniu (lub zmniejszaniu) poszczególnych części wytworzonego obrazu.

2.  Omówienie sposobów zwiększania zdolności rozdzielczej mikroskopu.

Zdolność rozdzielcza d to odległość dwóch szczegółów, umożliwiająca ich oddzielne widzenie. Określana jest ona zależnością:

gdzie:

d – zdolność rozdzielcza,

l - długość fali świetlnej,

a - kąt apertury obiektywu,

n – współczynnik załamania światła ośrodka znajdującego się pomiędzy soczewką obiektywu a zgładem.

Wielkość w mianowniku określana jest jako apertura A:

Powiększenie całkowite Gm, mikroskopu określane jest zależnością

gdzie:

Gm -  powiększenie mikroskopu,

D- długość optyczna tubusu mikroskopu,

D - odległość dobrego widzenia.

fob - ogniskowa obiektywu,

fok - ogniskowa okularu,

Gob - powiększenie obiektywu,

Gok - powiększenie okularu.

Powiększenie użyteczne Pu to wielkość powiększenia całkowitego umożliwiającego dobrą obserwację przedmiotu. Mieści się ono w zakresie:

500*A <  Pu < 1000*A     

    W celu zwiększenia zdolności rozdzielczej mikroskopu wprowadza się pomiędzy zgład i obiektyw ciecze immersyjne, pozwalające zmniejszyć wartość kąta a.

Zdolność rozdzielczą można jeszcze powiększyć przez zastosowanie ukośnego oświetlenia powierzchni badanej próbki, co prowadzi do uzyskania dwukrotnie większego kąta ugięcia wiązki promieni. W tych warunkach  zdolność rozdziel­cza wzrasta dwukrotnie, a najmniejsza odległość dwóch możliwych do identyfikacji punktów wynosi d=0,172 mm.