Versuch E Zoomobjektiv

Versuch E Zoomobjektiv
Ein Zoomobjektiv besteht im Wesentlichen aus drei Teilen:
–
–
–
Frontlinse (FL)
Varioteil (VA)
feststehendes Grundobjektiv mit Blende (GO)
Die Frontlinse dient zur Fokussierung des Objektivs. Mit dem Varioteil wird die Brennweite verändert. Das Grundobjektiv mit der Blende macht die eigentliche Abbildung.
In diesem Versuch wollen wir uns nur mit dem Varioteil beschäftigen. Der Varioteil besteht im einfachsten Fall aus zwei Linsen mit negativer und positver Brennweite (siehe Abb. 1). Dessen Gesamtbrennweite wird nach f ges =
f 1∗ f 2
f 1  f 2−e
GL.1
berechnet (siehe auch Versuch Hauptebenen).
Mit Gl.1 sieht man, dass durch Veränderung von e die Gesamtbrennweite des Systems verändert werden kann (Kurve 1). 160
140
120
f ges.
100
80
60
40
20
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Kurve 1
e
Wird nur eine Linse verschoben, verschiebt sich auch die Lage des Bildes längs der optischen Achse. Dies führt zu einem unscharfen Bild. Um jetzt nicht bei jeder Veränderung der Brennweite neu scharfstellen zu müssen, werden beide Linsen verschoben. Die Verschiebung der Linsen sieht im Prinzip so aus. Man sieht, dass die Sammellinse linear und die Zersteuungslinse längs einer gekrümmten Kurve verschoben werden.
Versuchsdurchführung:
Es sollen die Verschiebekurven für ein Varioteil gemessen werden. Als Linsen stehen zur Verfügung:
L1: mit f1= ­100 mm
L2: mit f2= 60 mm
Diese Linsen werden zusammen mit dem Objekt (Siemenstern) auf einer optischen Bank montiert. Der Abstand vom Objekt zur ersten Linse soll zwischen 600 mm und 800 mm betragen. Die beiden Linsen werden auf minimalen Abstand eingestellt. Durch Verschieben der Mattscheibe wird dann das Bild scharf eingestellt. Ist das Bild scharf eingestellt, werden das Objekt und die Mattscheibe nicht mehr verschoben.
Jetzt wird L2 in Schritten von 5 mm in Richtung der Mattscheibe verschoben. Das Bild wird dabei unscharf. Damit das Bild wieder scharf wird muss zusätzlich L1 verschoben werden. Die Verschiebung von L1 und L2 soll gemessen werden (Ablesen der Reiterposition an der optischen Bank). Der Abbildungsmaßstab  muss ebenfalls gemessen werden. =−
B
G
Gl.2 B : Bildgröße
G: Objektgröße
L2 wird solange verschoben bis sich L1 wieder in der Ausgangsposition befindet (siehe Abb. 2).
Auswertung: In einem Diagramm sind die Verschiebungen der beiden Linsen darzustellen (s.u.). Für jede Position von L2 soll die Gesamtbrennweite des Systems berechnet werden. (e0≈7 mm; e0 ist der minimale Abstand der beiden Linsen). Die so gemessene Gesamtbrennweite soll als Funktion von e graphisch dargestellt werden. Der Abbildungsmaßstab soll als Funktion der Gesamtbrennweite aufgetragen werden.
Hausaufgabe:
Die Verschiebekurven sollen aus den Linsendaten, wie oben (f1=­100 mm und f2=60 mm) für ein Objekt, das im unendlichen liegt, theoretisch berechnet werden und als Diagramm dargestellt werden. f ges =
f 1∗ f 2
f 1 f 2 −e
Gl. 1
e

f1
Gl. 3
x= f ges 1−
x: Abstand der bildseitigen Brennebene vom hintern Scheitel der letzten Linse. (Siehe Versuch Hauptebenen aus dem Sommersemester)
Vergleichen sie diese Ergebnisse mit den Messergebnissen.
Hinweis: Aus diesen beiden Formeln muss eine Gleichung e=f(x) hergeleitet werden, um daraus die Verschiebung der ersten Linse zu berechnen
Haupttitel
140
Verschiebung in mm
120
100
80
60
40
20
0
Verschiebung L1
Verschiebung L2
Abb 3: Beispiel für die Verschiebung von L1 und L2 mit f1= ­215 mm und f2= 130 mm.