*) Сеткой пренебрежем, так как ее толщина по сравнению с толщиной призмы мала.
Рис. 10
5. Расчет призмы состоит в определении диаметра светового пучка лучей, который она должна пропустить, и места призмы между объективом и окуляром. Все остальные размеры отражательных призм даны в нормалях и справочниках для пучка лучей круглого сечения с наибольшим диаметром D (см. приложение 1).
В нашем примере призма должна отклонить оптическую ось на 90°, следовательно, с учетом полного перевертывания изображения в монокуляре следует поставить, как уже говорилось, прямоугольную призму с крышей АкР-90 (рис. 11), основные размеры которой:
a=D;
b=0,366 D;
c=1,414 D;
h=1,732 D;
d=1,732 D;
k=d/D,
(3)
где d - длина хода луча в призме.
Рис.11
Следует помнить, что выгодно устанавливать заднюю грань призмы в передней фокальной плоскости окуляра [[4]], но при этом:
а) располагать эту грань слишком близко к фокальной плоскости нельзя, так как все дефекты стекла (пузыри, камни, мелкие царапины и пылинки) будут резко видны в поле окуляра и помешают наблюдению;
б) располагать входную грань призмы близко к объективу также нельзя, потому что, во-первых, двоение изображения после призмы вследствие неправильного изготовления угла крыши пропорционально расстоянию от входной грани до фокальной плоскостии, следовательно, потребуется очень жесткий допуск на изготовление угла крыши; во-вторых, призма будет иметь большие размеры, если она будет находиться в широкой части пучка.
Считают, что наилучшим положением призмы будет такое, при котором расстоянию от призмы до фокальной плоскости в пространстве изображений после окуляра соответствует разность сходимостей в 10-20 дптр. Расстояние , от фокальной плоскости окуляра до призмы (рис. 12), соответствующее разности сходимостей в D диоптрий, можно определить по формуле
.
В нашем примере при f 'ок=20 мм разности сходимостей в одну диоптрию будет соответствовать =-0,4 мм, а разности сходимостей в 10-20 дптр – =-(4¸8) мм. Примем =6 мм (15 дптр).
Рис. 12
Для определения значения D рассмотрим ход лучей после объектива (см. рис. 12). Свободное отверстие на входной грани призмы может определяться ходом луча 1 (D'1), идущего через край входного зрачка параллельно оптической оси, или луча 2 (D1''), идущего под углом w1, и пересекающего плоскость входного зрачка на высоте m1:
(4)
или .
(5)
Свободное отверстие на выходной грани определяется лучом 2,
D2=2(y¢+e2tgw2)=2(e2tgw2-f ¢об tgw1).
(6)
Углы лучей 1 и 2 с оптической осью после объектива находят по известной формуле tgsk+1= tgsk+hkФk.
Тогда tgs2 = h1Ф1 = 10/80=0,125,
w1=-6°, tgw1= -0,105,
tgw2= tgw1+m1Ф1,
2m1 =KwD=0,5×20=10 мм,
tgw2= -0,105+5/80 = -0,043.
Значение диаметра D2 вычисляют по формуле (6):
D2=2(-6×0,043+80×0,105)=16,3 мм.
Диаметры D1' и D1'' определяют по формулам (4) и (5), В нашем примере k=1,732, tgs2=0,125, tgw2=-0,043. Пусть призма будет изготовлена из стекла К8, показатель преломления для основного цвета nD=1,5163 *).
*) В таблицах Г.Г. Слюсарева за показатель преломления основного цвета принят nD.
Берем наибольшую величину D2, добавляем около 4 мм на фаски, крепление и юстировку и получаем D=16,3+3,7=20 мм.По формулам (3) определяем все размеры призмы: a=20 мм,b=7,32 мм, с=28,28 мм, h=34,64 мм, d=34,64 мм.
Определим расстояние e1 от задней главной плоскости объектива до призмы:
,
.
Таким образом, размеры призмы и ее положение определены. В приложении 2 дан пример оформления чертежа на призму.