Зміст
Як ми бачимо
Органом зору людини є очі, які в багатьох відносинах являють собою досить зроблену оптичну систему.
У цілому око людини - це кулясте тіло діаметром близько 2,5 см, яке називають очним яблуком (мал. 5). Непрозору і міцну зовнішню оболонку ока називають склерою, а її прозору і більш опуклу передню частину - рогівкою. З внутрішньої сторони склера вкрита судинною оболонкою, що складається з кровоносних судин, що живлять очей. Проти роговиці судинна оболонка переходить у райдужну оболонку, неоднаково забарвлену в різних людей, яка відокремлена від рогівки камерою з прозорою водянистою масою.
У райдужній оболонці є круглий отвір, зване зіницею, діаметр якого може змінюватися. Таким чином, райдужна оболонка відіграє роль діафрагми, регулюючої доступ світла в око. При яскравому освітленні зіниця зменшується, а при слабкому освітленні - збільшується. Усередині очного яблука за райдужною оболонкою розташований кришталик, який представляє собою двоопуклу лінзу з прозорої речовини з показником заломлення близько 1,4. Кришталик облямовує кільцева м'яз, що може змінювати кривизну його поверхонь, а значить, і його оптичну силу.
Судинна оболонка з внутрішньої сторони ока покрита розгалуженнями світлочутливого нерва, особливо густими напроти зіниці. Ці розгалуження утворять сітчасту оболонку, на якій виходить дійсне зображення предметів, створюване оптичною системою ока. Простір між сітківкою і кришталиком заповнено прозорим склоподібним тілом, що має драглисте будову. Зображення предметів на сітківці ока виходить перевернуте. Однак діяльність мозку, що одержує сигнали від світлочутливого нерва, дозволяє нам бачити всі предмети в натуральних положеннях.
Коли кільцева м'яз ока розслаблений, то зображення далеких предметів виходить на сітківці. Взагалі пристрій очі таке, що людина може бачити без напруги предмети, розташовані не ближче 6 метра від ока. Зображення більш близьких предметів у цьому випадку виходить за сітківкою ока. Для отримання чіткого зображення такого предмета кільцева м'яз стискає кришталик все сильніше до тих пір, поки зображення предмета не виявиться на сітківці, а потім утримує кришталик в стислому стані.
Таким чином, «наведення на фокус» ока людини здійснюється зміною оптичної сили кришталика з допомогою кільцевої м'язи. Здатність оптичної системи ока створювати виразні зображення предметів, що знаходять на різних відстанях від нього, називають акомодацією (від латинського «акомодації» - пристосування). При розгляданні дуже далеких предметів в око попадають рівнобіжні промені. У цьому випадку говорять, що око акомодувати на нескінченність.
Акомодація ока не нескінченна. За допомогою кільцевої м'язи оптична сила ока може збільшуватися не більше ніж на 12 діоптрій. При довгому розгляданні близьких предметів око утомлюється, а кільцева м'яз починає розслаблятися і зображення предмета розпливається.
Очі людини дозволяють добре бачити предмети не тільки при денному освітленні. Здатність ока пристосовуватися до різного ступеня роздратування закінчень світлочутливого нерва на сітківці ока, тобто до різного ступеня яскравості спостережуваних об'єктів називають адаптацією.
Короткозорість.
У тому випадку, якщо відстань між сітчастою оболонкою і кришталиком ненормально велика або кришталик настільки закруглений і товстий, що його фокусна відстань ненормально мало, зображення віддаленого предмета потрапляє перед сітчастою оболонкою (рис. 4). Цей дефект очі дуже поширений і називається короткозорістю або міопією. Короткозорість - це такий дефект очі, який надзвичайно поширений серед школярів і студентів. Згідно з даними фахівців кожні 3 новонароджених з 100 мають цим дефектом; в початковій школі кількість короткозорих становить приблизно 10 з 100; в середній школі число короткозорих досягає 24%, а в коледжі - 31%. Серед диких племен, що живуть і працюють здебільшого на відкритому повітрі, короткозорість майже невідома. Точно також серед фермерів та осіб, що працюють на відкритому повітрі, дуже мала кількість страждає від короткозорості, якщо тільки вони не набули її в школі або при роботі з близькими об'єктами.
Причиною короткозорості в більшості випадків є, мабуть, те, що в дитинстві око легко деформується. При роботі з близькими предметами очне яблуко "звикає" подовжуватися на стільки, що кришталик вже втрачає здатність сплющуватися для фокусування зображення віддаленого предмета на сітчастій оболонці без надмірної напруги. Порівняйте довжину короткозорого очі на рис. 4 з довжиною далекозорою на рис. 5.
Випробування на короткозорість.
Один з видів перевірки на міопію робиться за допомогою таблиці Снелл. Таблиця Снелла у зменшеному вигляді зображено на рис. 5. При нормальному зорі можна читати сьомий рядок добре освітленій таблиці стандартних розмірів кожним оком окремо з відстанню в 50 см. Нездатність зробити це не обов'язково свідчить про короткозорість, так як ця безпосередність може бути викликана іншою причиною. Але якщо негативна (розсіююча) сферична лінза покращує видимість (при цьому потрібно почати з лінзи малої оптичної сили і поступово збільшувати силу лінзи), то можна припустити наявність короткозорості.
Короткозорість можна виправити, але не вилікувати, за допомогою окулярів. У цьому випадку застосовуються розсіюючі сферичні лінзи (рис. 4.с). Ця лінза розсіює паралельні світлові хвильові промені, які виходять від віддалених предметів у достатній мірі для того, щоб зображення потрапило на сітчасту оболонку далі того місця, де воно знаходилося б без застосування очок.
Гіперопія, або далекозорість.
Якщо відстань між сітчастою оболонкою і кришталиком ненормально мало або якщо кришталик ненормально тонкий і сплющений, так що фокусна відстань його ненормально велика, то зображення близьких предметів опиняється за сітчастою оболонкою (рис.6). Отже, близькі предмети не можуть бути видимі без напруження очі.
Якщо ви тільки далекоглядні і не маєте ніяких інших вад зору, то ви легко прочитаєте 9-й рядок таблиці Снелла, але ваша ближня точка може виявитися далі свого нормального стану.
Для виправлення гіперопіі слід зменшувати відстань зображення для близьких предметів. Це вимагає застосування збиральної (позитивної) лінзи відповідної оптичної сили
Астигматизм.
Зазвичай поверхню рогової оболонки - кілька виступає передній частині очного яблука - і поверхня кришталика є частинами майже ідеальною сфер. Однак нерідко кривизна однієї або обох цих поверхонь виявляється більшою в одній площині, ніж у будь - хто інший. Цей дефект, в результаті якого виходить нечітке зір, називається астигматизмом.
Астигматизм може заподіяти головні болі і створювати розпливчастість, особливо, якщо читати тривалий час поспіль. Астигматизм виправляється циліндричної лінзою замість сферичної. Відзначте, зокрема, що напрямок кривизни лінзи окулярів має збігатися з відповідною кривизною очного кришталика. Отже, якщо астигматичних лінза змінює своє положення щодо очі, необхідно вжити заходів, щоб повернути її на місце, так як абсолютно необхідно, щоб відповідні кривизни збігалися.
Оптичні прилади, озброює очей
Окуляри
Хто винайшов збільшувальне скло?
Якщо залишити осторонь уривчасті дані, які походять ще до античних часів, то збільшувальне скло стали об'єктом наукового розгляду вже в епоху раннього середньовіччя. Ще Альхазен досліджував збільшення, створюване скляній сферою, розглядаючи його як оптичну ілюзію. Пізніше з'явилися окуляри, які не могли бути результатом теоретичного розгляду, тому що не можна собі уявити, щоб при середньовічної теорії зору можна було навіть прийти до думки про можливість виправлення його дефектів. Відкриття це було, ймовірно, випадковим, і цілком ймовірно припустити, що його автором є хтось із виробників скла.
Те, що це відкриття було зроблено ремісниками, підтверджується і народним походженням слова "lente" (лінза) від слова "lenticchia" (сочевиця), яке вчені XVI століття вирішили дещо облагородити, латинізувати його.
Вперше лінзи для цілей науки застосував Бекон. Відомо, що він використовував їх у багатьох дослідах і навіть підніс одну татові Клименту IV, просячи його спробувати застосувати її. Бекон уникає спеціальної назви і говорить про «пристосуванні». Навіть в XVI столітті Ієронім Кардан, завжди туманно висловлюються латиніст, називає лінзи "orbem e vitro" - вираз, який його французький перекладач чи то не зрозумів, чи то не зміг правильно висловити по-французьки і прямо перевів "rotondite faite du verre" ( округлість, зроблена зі скла).
Протягом трьох століть після Бекона в працях учених не можна було відшукати згадки про «окулярах для старих», як називалися двоопуклі скла, або «окулярах для молодих» - двоввігнуті стеклах для корекції короткозорості.
Двоввігнуті скла з'явилися, очевидно, пізніше двоопуклих і теж, мабуть, випадково були винайдені майстрами-склярями або з'явилися результатом елементарного міркування: якщо опуклі скла допомагають зору людей похилого віку, то увігнуті повинні, навпаки, допомагати зору молодих. До середини XIV століття очки вже отримали достатньо широке поширення - на фресці 1352 зображений чернець в окулярах.
У 1743 р. французький природодослідник Бюффон Жорж Луї Леклерк запропонував оклюзію (лат. occlusio - замикання, переховування) здорового ока з метою виправлення косоокості і відновлення гостроти зору хворого ока. Цим методом користуються і нині.
Хоча очей і не представляє собою тонку лінзу, в ньому можна все-таки знайти точку, через яку промені проходять практично без заломлення, тобто точку, що грає роль оптичного центру. Оптичний центр ока знаходиться всередині кришталика поблизу задньої поверхні його. Відстань h від оптичного центру до сітчастої оболонки, зване глибиною очі, становить для нормального очі 15 мм.
Знаючи положення оптичного центру, можна легко побудувати зображення якого-небудь предмету на сітчастій оболонці ока. Зображення завжди дійсне, зменшене і зворотне. Кут φ, під яким видно предмет S 1 S 2 з оптичного центру О, називається кутом зору.
Сітчаста оболонка має складну будову і складається з окремих світлочутливих елементів. Тому дві точки об'єкта, розташовані настільки близько один до одного, що їх зображення на сітківці потрапляють в один і той же елемент, сприймаються оком, як одна крапка. Мінімальний кут зору, під яким дві світяться точки або дві чорні крапки на білому фоні сприймаються оком ще роздільно, становить приблизно одну хвилину. Око погано розпізнає деталі предмета, які він бачить під кутом менше 1 ". Це кут, під яким видно відрізок, довжина якого 1 см на відстані 34 см від ока. При поганому освітленні (у сутінках) мінімальний кут дозволу підвищується і може дійти до 1є .
Наближаючи предмет до ока, ми збільшуємо кут зору і, отже, отримуємо
можливість краще розрізняти дрібні деталі. Однак дуже близько до ока наблизити ми не можемо, так як здатність ока до акомодації обмежена. Для нормального ока найбільш сприятливим для розглядання предмета виявляється відстань близько 25 см, при якому око досить добре розрізняє деталі без надмірного втоми. Це відстань називається відстанню найкращого зору. Для короткозорого очі це відстань трохи менше, тому короткозорі люди, поміщаючи розглянутий предмет ближче до ока, ніж люди з нормальним зором або далекозорі, бачать його під великим кутом зору і можуть краще розрізняти дрібні деталі.
Значне збільшення кута зору досягається за допомогою оптичних приладів. За своїм призначенням оптичні прилади, озброює очей, можна розбити на наступні великі групи.
1. Прилади, службовці для розглядання дуже дрібних предметів (лупа, мікроскоп). Ці прилади як би «збільшують» аналізовані предмети.
2. Прилади, призначені для розглядання віддалених об'єктів (зорова труба, бінокль, телескоп і т.п.). Ці прилади як би «наближають» аналізовані предмети.
Завдяки збільшенню кута зору при використанні оптичного приладу розмір зображення предмета на сітківці збільшується в порівнянні із зображенням у неозброєному оці і, отже, зростає здатність розпізнавання деталей. Відношення довжини b на сітківці у разі збройного очі b 'до довжини зображення для неозброєного ока b (рис.11, б) називається збільшенням оптичного приладу.
- оптика людини. Як ми бачимо ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 2-3
- Дефекти зору ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3-5
- Оптичні прилади, «озброює» очей. Окуляри, лупа, мікроскоп, телескоп ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5-11
- Светопрекціонная техніка. Проекційні пристрої, спектральний апарат, фотоапарат, кіноапарат ... ... .. 11-16
- Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 17
- Список використаної літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .18
Як ми бачимо
Органом зору людини є очі, які в багатьох відносинах являють собою досить зроблену оптичну систему.
|
кришталик |
сітківка |
Судинна оболонка |
Райдужна оболонка |
склера |
рогівка |
У райдужній оболонці є круглий отвір, зване зіницею, діаметр якого може змінюватися. Таким чином, райдужна оболонка відіграє роль діафрагми, регулюючої доступ світла в око. При яскравому освітленні зіниця зменшується, а при слабкому освітленні - збільшується. Усередині очного яблука за райдужною оболонкою розташований кришталик, який представляє собою двоопуклу лінзу з прозорої речовини з показником заломлення близько 1,4. Кришталик облямовує кільцева м'яз, що може змінювати кривизну його поверхонь, а значить, і його оптичну силу.
Судинна оболонка з внутрішньої сторони ока покрита розгалуженнями світлочутливого нерва, особливо густими напроти зіниці. Ці розгалуження утворять сітчасту оболонку, на якій виходить дійсне зображення предметів, створюване оптичною системою ока. Простір між сітківкою і кришталиком заповнено прозорим склоподібним тілом, що має драглисте будову. Зображення предметів на сітківці ока виходить перевернуте. Однак діяльність мозку, що одержує сигнали від світлочутливого нерва, дозволяє нам бачити всі предмети в натуральних положеннях.
Коли кільцева м'яз ока розслаблений, то зображення далеких предметів виходить на сітківці. Взагалі пристрій очі таке, що людина може бачити без напруги предмети, розташовані не ближче 6 метра від ока. Зображення більш близьких предметів у цьому випадку виходить за сітківкою ока. Для отримання чіткого зображення такого предмета кільцева м'яз стискає кришталик все сильніше до тих пір, поки зображення предмета не виявиться на сітківці, а потім утримує кришталик в стислому стані.
Таким чином, «наведення на фокус» ока людини здійснюється зміною оптичної сили кришталика з допомогою кільцевої м'язи. Здатність оптичної системи ока створювати виразні зображення предметів, що знаходять на різних відстанях від нього, називають акомодацією (від латинського «акомодації» - пристосування). При розгляданні дуже далеких предметів в око попадають рівнобіжні промені. У цьому випадку говорять, що око акомодувати на нескінченність.
Акомодація ока не нескінченна. За допомогою кільцевої м'язи оптична сила ока може збільшуватися не більше ніж на 12 діоптрій. При довгому розгляданні близьких предметів око утомлюється, а кільцева м'яз починає розслаблятися і зображення предмета розпливається.
Очі людини дозволяють добре бачити предмети не тільки при денному освітленні. Здатність ока пристосовуватися до різного ступеня роздратування закінчень світлочутливого нерва на сітківці ока, тобто до різного ступеня яскравості спостережуваних об'єктів називають адаптацією.
Зведення зорових осей очей на певній точці називається конвергенцією. Коли предмети розташовані на значній відстані від людини, то при пере воді око з одного предмета на інший між осями очей практично не змінюється, і людина втрачає здатність правильно визначати положення предмета. Коли предмети знаходяться дуже далеко, то осі очей розташовуються паралельно, і людина не може навіть визначити, рухається предмет чи ні, на який він дивиться. Деяку роль у визначенні положення тіл грає і зусилля кільцевої м'язи, яка стискає кришталик при розгляданні предметів, розташованих недалеко від людини.
Дефекти зоруКороткозорість.
У тому випадку, якщо відстань між сітчастою оболонкою і кришталиком ненормально велика або кришталик настільки закруглений і товстий, що його фокусна відстань ненормально мало, зображення віддаленого предмета потрапляє перед сітчастою оболонкою (рис. 4). Цей дефект очі дуже поширений і називається короткозорістю або міопією. Короткозорість - це такий дефект очі, який надзвичайно поширений серед школярів і студентів. Згідно з даними фахівців кожні 3 новонароджених з 100 мають цим дефектом; в початковій школі кількість короткозорих становить приблизно 10 з 100; в середній школі число короткозорих досягає 24%, а в коледжі - 31%. Серед диких племен, що живуть і працюють здебільшого на відкритому повітрі, короткозорість майже невідома. Точно також серед фермерів та осіб, що працюють на відкритому повітрі, дуже мала кількість страждає від короткозорості, якщо тільки вони не набули її в школі або при роботі з близькими об'єктами.
Причиною короткозорості в більшості випадків є, мабуть, те, що в дитинстві око легко деформується. При роботі з близькими предметами очне яблуко "звикає" подовжуватися на стільки, що кришталик вже втрачає здатність сплющуватися для фокусування зображення віддаленого предмета на сітчастій оболонці без надмірної напруги. Порівняйте довжину короткозорого очі на рис. 4 з довжиною далекозорою на рис. 5.
Випробування на короткозорість.
Один з видів перевірки на міопію робиться за допомогою таблиці Снелл. Таблиця Снелла у зменшеному вигляді зображено на рис. 5. При нормальному зорі можна читати сьомий рядок добре освітленій таблиці стандартних розмірів кожним оком окремо з відстанню в 50 см. Нездатність зробити це не обов'язково свідчить про короткозорість, так як ця безпосередність може бути викликана іншою причиною. Але якщо негативна (розсіююча) сферична лінза покращує видимість (при цьому потрібно почати з лінзи малої оптичної сили і поступово збільшувати силу лінзи), то можна припустити наявність короткозорості.
Короткозорість можна виправити, але не вилікувати, за допомогою окулярів. У цьому випадку застосовуються розсіюючі сферичні лінзи (рис. 4.с). Ця лінза розсіює паралельні світлові хвильові промені, які виходять від віддалених предметів у достатній мірі для того, щоб зображення потрапило на сітчасту оболонку далі того місця, де воно знаходилося б без застосування очок.
Гіперопія, або далекозорість.
Якщо відстань між сітчастою оболонкою і кришталиком ненормально мало або якщо кришталик ненормально тонкий і сплющений, так що фокусна відстань його ненормально велика, то зображення близьких предметів опиняється за сітчастою оболонкою (рис.6). Отже, близькі предмети не можуть бути видимі без напруження очі.
Якщо ви тільки далекоглядні і не маєте ніяких інших вад зору, то ви легко прочитаєте 9-й рядок таблиці Снелла, але ваша ближня точка може виявитися далі свого нормального стану.
Для виправлення гіперопіі слід зменшувати відстань зображення для близьких предметів. Це вимагає застосування збиральної (позитивної) лінзи відповідної оптичної сили
Астигматизм.
Зазвичай поверхню рогової оболонки - кілька виступає передній частині очного яблука - і поверхня кришталика є частинами майже ідеальною сфер. Однак нерідко кривизна однієї або обох цих поверхонь виявляється більшою в одній площині, ніж у будь - хто інший. Цей дефект, в результаті якого виходить нечітке зір, називається астигматизмом.
Астигматизм може заподіяти головні болі і створювати розпливчастість, особливо, якщо читати тривалий час поспіль. Астигматизм виправляється циліндричної лінзою замість сферичної. Відзначте, зокрема, що напрямок кривизни лінзи окулярів має збігатися з відповідною кривизною очного кришталика. Отже, якщо астигматичних лінза змінює своє положення щодо очі, необхідно вжити заходів, щоб повернути її на місце, так як абсолютно необхідно, щоб відповідні кривизни збігалися.
Оптичні прилади, озброює очей
Окуляри
Хто винайшов збільшувальне скло?
Якщо залишити осторонь уривчасті дані, які походять ще до античних часів, то збільшувальне скло стали об'єктом наукового розгляду вже в епоху раннього середньовіччя. Ще Альхазен досліджував збільшення, створюване скляній сферою, розглядаючи його як оптичну ілюзію. Пізніше з'явилися окуляри, які не могли бути результатом теоретичного розгляду, тому що не можна собі уявити, щоб при середньовічної теорії зору можна було навіть прийти до думки про можливість виправлення його дефектів. Відкриття це було, ймовірно, випадковим, і цілком ймовірно припустити, що його автором є хтось із виробників скла.
Те, що це відкриття було зроблено ремісниками, підтверджується і народним походженням слова "lente" (лінза) від слова "lenticchia" (сочевиця), яке вчені XVI століття вирішили дещо облагородити, латинізувати його.
Вперше лінзи для цілей науки застосував Бекон. Відомо, що він використовував їх у багатьох дослідах і навіть підніс одну татові Клименту IV, просячи його спробувати застосувати її. Бекон уникає спеціальної назви і говорить про «пристосуванні». Навіть в XVI столітті Ієронім Кардан, завжди туманно висловлюються латиніст, називає лінзи "orbem e vitro" - вираз, який його французький перекладач чи то не зрозумів, чи то не зміг правильно висловити по-французьки і прямо перевів "rotondite faite du verre" ( округлість, зроблена зі скла).
Протягом трьох століть після Бекона в працях учених не можна було відшукати згадки про «окулярах для старих», як називалися двоопуклі скла, або «окулярах для молодих» - двоввігнуті стеклах для корекції короткозорості.
Двоввігнуті скла з'явилися, очевидно, пізніше двоопуклих і теж, мабуть, випадково були винайдені майстрами-склярями або з'явилися результатом елементарного міркування: якщо опуклі скла допомагають зору людей похилого віку, то увігнуті повинні, навпаки, допомагати зору молодих. До середини XIV століття очки вже отримали достатньо широке поширення - на фресці 1352 зображений чернець в окулярах.
У 1743 р. французький природодослідник Бюффон Жорж Луї Леклерк запропонував оклюзію (лат. occlusio - замикання, переховування) здорового ока з метою виправлення косоокості і відновлення гостроти зору хворого ока. Цим методом користуються і нині.
Хоча очей і не представляє собою тонку лінзу, в ньому можна все-таки знайти точку, через яку промені проходять практично без заломлення, тобто точку, що грає роль оптичного центру. Оптичний центр ока знаходиться всередині кришталика поблизу задньої поверхні його. Відстань h від оптичного центру до сітчастої оболонки, зване глибиною очі, становить для нормального очі 15 мм.
Знаючи положення оптичного центру, можна легко побудувати зображення якого-небудь предмету на сітчастій оболонці ока. Зображення завжди дійсне, зменшене і зворотне. Кут φ, під яким видно предмет S 1 S 2 з оптичного центру О, називається кутом зору.
Сітчаста оболонка має складну будову і складається з окремих світлочутливих елементів. Тому дві точки об'єкта, розташовані настільки близько один до одного, що їх зображення на сітківці потрапляють в один і той же елемент, сприймаються оком, як одна крапка. Мінімальний кут зору, під яким дві світяться точки або дві чорні крапки на білому фоні сприймаються оком ще роздільно, становить приблизно одну хвилину. Око погано розпізнає деталі предмета, які він бачить під кутом менше 1 ". Це кут, під яким видно відрізок, довжина якого 1 см на відстані 34 см від ока. При поганому освітленні (у сутінках) мінімальний кут дозволу підвищується і може дійти до 1є .
S 2 S 1 |
S 1 січня S 1 лютого |
D |
h |
φ |
a) |
b ' |
b |
φ |
φ ' |
Про |
б) |
|
Наближаючи предмет до ока, ми збільшуємо кут зору і, отже, отримуємо
можливість краще розрізняти дрібні деталі. Однак дуже близько до ока наблизити ми не можемо, так як здатність ока до акомодації обмежена. Для нормального ока найбільш сприятливим для розглядання предмета виявляється відстань близько 25 см, при якому око досить добре розрізняє деталі без надмірного втоми. Це відстань називається відстанню найкращого зору. Для короткозорого очі це відстань трохи менше, тому короткозорі люди, поміщаючи розглянутий предмет ближче до ока, ніж люди з нормальним зором або далекозорі, бачать його під великим кутом зору і можуть краще розрізняти дрібні деталі.
Значне збільшення кута зору досягається за допомогою оптичних приладів. За своїм призначенням оптичні прилади, озброює очей, можна розбити на наступні великі групи.
1. Прилади, службовці для розглядання дуже дрібних предметів (лупа, мікроскоп). Ці прилади як би «збільшують» аналізовані предмети.
2. Прилади, призначені для розглядання віддалених об'єктів (зорова труба, бінокль, телескоп і т.п.). Ці прилади як би «наближають» аналізовані предмети.
Завдяки збільшенню кута зору при використанні оптичного приладу розмір зображення предмета на сітківці збільшується в порівнянні із зображенням у неозброєному оці і, отже, зростає здатність розпізнавання деталей. Відношення довжини b на сітківці у разі збройного очі b 'до довжини зображення для неозброєного ока b (рис.11, б) називається збільшенням оптичного приладу.
З допомогою рис. 11, б легко бачити, що збільшення N дорівнює також стосовно кута зору φ 'при розгляданні предмета через інструмент до кута зору φ для неозброєного ока, бо φ' і φ невеликі.
Отже,
N = b '/ b = φ' / φ,
де N - збільшення предмета;
b '- довжина зображення на сітківці для збройного очі;
b - довжина зображення на сітківці для неозброєного ока;
φ '- кут зору при розгляданні предмета через оптичний інструмент;
φ - кут зору при розгляданні предмета неозброєним оком.
Відносна збільшення. Око знаходиться дуже близько до лінзи, тому за кут зору можна прийняти кут 2γ, утворений променями, що йдуть від країв предмета через оптичний центр лінзи. Якби лупи не було, нам довелося б поставити предмет на відстані найкращого зору (25 см) від ока і кут зору був би рівний 2β. Розглядаючи прямокутні трикутники із катетами 25 см і F см і позначаючи половину предмета Z, можемо написати:
де 2γ - кут зору, при спостереженні через лупу;
2β - кут зору, при спостереженні неозброєним оком;
F - відстань від предмета до лупи;
Z - половина довжини аналізованого предмета.
Беручи до уваги, що через лупу розглядають зазвичай дрібні деталі і тому кути γ і β малі, можна тангенси замінити кутами. Таким чином, вийде наступне вираз для збільшення лупи =
Отже, збільшення лупи пропорційно 1 / F, тобто її оптичної силі.
Найпростіший мікроскоп складається з двох збирають лінз. Дуже короткофокусний об'єктив L 1 дає сильно збільшене дійсне зображення предмета P'Q '(рис. 13), яке розглядається окуляром, як лупою.
Позначимо лінійне збільшення, що дається об'єктивом, через n 1, а окуляром через n 2, це означає, що = n 1 і = n 2,
де P'Q '- збільшене дійсне зображення предмета;
PQ - розмір предмета;
P''Q''- збільшене уявне зображення предмета;
n 1 - лінійне збільшення об'єктива;
n 2 - лінійне збільшення окуляра.
Перемноживши ці вирази, отримаємо = n 1 n 2,
де PQ - розмір предмета;
P''Q''- збільшене уявне зображення предмета;
n 1 - лінійне збільшення об'єктива;
n 2 - лінійне збільшення окуляра.
Звідси видно, що збільшення мікроскопа дорівнює добутку збільшень, що даються об'єктивом і окуляром окремо. Тому можливо побудувати інструменти, що дають дуже великі збільшення - до 1000 і навіть більше. У хороших мікроскопах об'єктив і окуляр - складні.
Окуляр зазвичай складається з двох лінз об'єктив ж набагато складніше. Бажання отримати великі збільшення змушують вживати короткофокусні лінзи з дуже великою оптичною силою. Розглянутий об'єкт ставиться дуже близько від об'єктива і дає широкий пучок променів, що заповнює всю поверхню першої лінзи. Таким чином, створюються дуже невигідні умови для отримання різкого зображення: товсті лінзи і нецентральних промені. Тому для виправлення всіляких недоліків доводиться вдаватися до комбінаціям з багатьох лінз різних сортів скла.
У сучасних мікроскопах теоретичну межу вже майже досягнуто. Бачити в мікроскоп можна і дуже малі об'єкти, але їх зображення представляються у вигляді маленьких цяток, що не мають ніякої схожості з об'єктом.
При розгляданні таких маленьких частинок користуються так званим ультрамікроскопа, який представляє собою звичайний мікроскоп з конденсором, що дає можливість інтенсивно висвітлювати даний об'єкт збоку, перпендикулярно осі мікроскопа.
За допомогою ультрамікроскопа вдається виявити частинки, розмір яких не перевищує міллімікронов.
Об'єктив L 1 дає дійсне зворотне і сильно зменшене зображення предмета P 1 Q 1, що лежить біля головного фокуса об'єктива. Окуляр поміщають так, щоб зображення предмета знаходилося в його головному фокусі. У цьому положенні окуляр грає роль лупи, за допомогою якої розглядається дійсне зображення предмета.
Дія труби, так само як і лупи, зводиться до збільшення кута зору. За допомогою труби звичайно розглядають предмети, що знаходяться на відстанях, у багато разів перевищують її довжину. Тому кут зору, під яким предмет видно без труби, можна прийняти кут 2β, утворений променями, що йдуть від країв предмета через оптичний центр об'єктива.
Зображення видно під кутом 2γ і лежить майже в самому фокусі F об'єктива та в фокусі F 1 окуляра.
Розглядаючи два прямокутних трикутники з загальним катетом Z ', можемо написати:
де 2γ - кут, під яким видно зображення предмета;
2β - кут зору, під яким видно предмет неозброєним оком;
F - Фокус об'єктиву;
F 1 - фокус окуляра;
Z '- половина довжини аналізованого предмета.
Кути β і γ - не великі, тому можна з достатнім наближенням замінити tgβ і tgγ кутами і тоді збільшення труби = EQ
де 2γ - кут, під яким видно зображення предмета;
2β - кут зору, під яким видно предмет неозброєним оком;
F - Фокус об'єктиву;
F 1 - фокус окуляра.
Відносна збільшення труби визначається відношенням фокусної відстані об'єктиву до фокусної відстані окуляра. Щоб отримати велике збільшення, треба брати довгофокусний об'єктив і короткофокусний окуляр.
Малюнок 14
Телескопічний хід променів.
Світлопроекційна техніка
Лінзу, яка створює зображення знаходиться перед нею предмета, називають об'єктивом. Зазвичай об'єктив являє собою оптичну систему, у якої усунуті найважливіші недоліки, властиві окремим лінз. Щоб зображення предмета на було добре видно глядачам, сам предмет повинен бути яскраво освітлений.
Схема пристрою проекційного апарата показана на рис.16.
Джерело світла S міститься в центрі увігнутого дзеркала (рефлектора) Р. світло йде безпосередньо від джерела S і відбитий від рефлектора Р, попадає на конденсор К, який складається з двох плосковипуклих лінз. Конденсор збирає ці світлові промені на
об'єктиві О, який вже направляє їх на екран Е, де виходить зображення діапозитива Д. Сам діапозитив поміщається між головним фокусом об'єктива і крапкою, що знаходиться на відстані 2 F від об'єктива. Різкість зображення на екрані досягається переміщенням об'єктива, яке часто називається наведенням на фокус.
Найбільш поширений призматичний спектроскоп складається з двох труб, між якими поміщають тригранну призму (рис. 17).
У трубі А, званої коліматором є вузька щілина, ширину якої можна регулювати поворотом гвинта. Перед щілиною поміщається джерело світла, спектр якого необхідно досліджувати. Щілина розташовується в фокальній площині коліматора, і тому світлові промені з коліматора виходять у вигляді паралельного пучка. Пройшовши через призму, світлові промені направляються в трубу У, через яку спостерігають спектр. Якщо спектроскоп призначений для вимірювань, то на зображення спектра за допомогою спеціального пристрою накладається зображення шкали з діленнями, що дозволяє точно встановити положення колірних ліній у спектрі.
При дослідженні спектру часто буває доцільніше сфотографувати його, а потім вивчати за допомогою мікроскопа.
Прилад для фотографування спектрів називається спектрографом.
Схема спектрографа показана на рис. 18.
Спектр випромінювання за допомогою лінзи Л 2 фокусується на матове скло АВ, яке при фотографуванні замінюють фотопластинки.
Фотоапарат
Найважливішими частинами всіх апаратів є фотокамера, об'єктив, пристрій для фокусування об'єктива, видошукач, затвор у стрічкопротяжний механізм. Більш досконалі фотоапарати оснащуються додатково експонометріческім пристроєм або вбудованим експонометром, синхроконтактом, автоспуском та іншими пристосуваннями.
Залежно від типу використовуваного фотоматеріалу всі фотоапарати поділяють на плівкові і пластинкові.
У залежності від системи видошукача і способу фокусування фотоапарати бувають далекомірні, дзеркальні (одне і двухоб'ектівние) і з найпростішої фокусуванням за шкалою відстаней.
Основними параметрами (характеристиками) об'єктиву є: фокусна відстань, кутове поле зображення, відносний отвір і роздільна сила.
Кутове поле об'єктиву в просторі зображень. Будь-який об'єктив утворює оптичне зображення в межах деякого круглого за формою ділянки, званого полем зображення. Якість зображення погіршується в міру віддалення від центру поля, тобто від точки перетину оптичної осі об'єктиву з площиною зображення. Тому при фотографуванні використовується не все поле зображення, а тільки його центральна зона, в межах якої якість зображення є задовільним. Кут, утворений променями, що йдуть з центру вихідного зіниці об'єктиву до крайніх точок корисного поля зображення, називається кутовим полем об'єктива. Кадрова рамка фотоапарата повинна розташовуватися всередині корисного поля зображення. Об'єктиви, кутове поле яких знаходиться в межах від 45 ° до 60 °, називаються нормальними, з кутом, що перевищує 60 °, - ширококутними.
Об'єктиви, призначені для дзеркальних фотоапаратів, стали робити з так званої «стрибає» діафрагмою. У таких об'єктивів значення діафрагми встановлюється заздалегідь, але світловий отвір об'єктива залишається при цьому повністю відкритим. Це дозволяє фокусувати об'єктив і встановлювати межі зображення знімаються предметів при повністю відкритій діафрагмі, тобто при найбільшій його освітленості. При натисканні на спускову кнопку затвора фотоапарата безпосередньо перед його спрацьовуванням механізм стрибаючої діафрагми змінює світловий отвір (звичайно стрибкоподібно під дією раніше зведеною пружини), після чого спрацьовує фотозатвор і потім діафрагма знову повністю відкривається (негайно або в процесі перемотування фотоплівки і взводу затвора).
Кіноапарат
Він являє собою проекційну систему того ж типу з тим ускладненням, що демонстровані картини дуже швидко змінюють одна одну.
При проектування виходить звичайно сильно збільшене зображення. Наприклад, при проектуванні кадру кінокартини розміром 18х24 мм на екран з розмірами 3,6 х 4,8 м лінійне збільшення дорівнює 200, а площа зображення перевищує площу кадру в 40 000 разів.
Щоб освітленість об'єкту була високою і рівномірної, важливу роль відіграє правильний підбір конденсора. Здавалося б, що завданням конденсора є максимально сконцентрувати світло на зображуваному об'єкті. Проте, це зовсім невірно. Спроби "концентрації" світла на об'єкті призводять зазвичай до того, що конденсор дає на нього сильно зменшене зображення джерела. Якщо останній не дуже великий, то об'єкт буде висвітлено нерівномірно. При цьому частина світлового потоку піде повз проекційного об'єктива, тобто не буде брати участь в утворенні зображення на екрані. Правильний вибір конденсора дає можливість уникнути всіх недоліків. Конденсор встановлюється таким чином, щоб він давав зображення невеликого джерела З `C` на самому об'єктиві L. Розміри конденсора вибираються з таким розрахунком, щоб весь діапозитив S був рівномірно освітлений. Промені, що проходять через будь-яку точку діапозитива, повинні потім пройти через зображення джерела світла С `C`. Отже, вони потраплять в об'єктив, і по виході з нього утворюють на екрані зображення цієї точки діапозитива.
Таким чином, об'єктив дасть на екрані зображення всього діапозитива, яке буде правильно передавати розподіл світлого і темного на диапозитиве.
Для демонстрації на екрані непрозорих предметів, наприклад, креслень і малюнків, виконаних на папері, їх сильно висвітлюють збоку за допомогою ламп і дзеркал і проектують за допомогою светосильной об'єктива.
Часто застосовують прилади, що мають подвійну систему для проектування прозорих і непрозорих предметів. Такі прилади називаються епідіаскопа.
Область явищ, досліджувана фізичною оптикою, дуже велика. Оптичні явища найтіснішим чином пов'язані з явищами, досліджуваними в інших розділах фізики, а оптичні методи дослідження відносяться до найбільш тонким і точним. Тому не дивно, що оптиці впродовж тривалого часу належала провідна роль в дуже багатьох фундаментальних дослідженнях і розвитку основних фізичних поглядів. Досить сказати, що обидві основні фізичні теорії минулого сторіччя - теорія відносності і теорія квантів - зародилися й у значній мірі розвинулися на грунті оптичних досліджень. Винахід лазерів відкрило нові найширші можливості не тільки в оптиці, але і в її додатках у різних галузях науки і техніки.
2. Жданов Л.С. Жданов Г.Л. Фізика для середніх навчальних закладів - М.: Наука, 1981. - 560с.
3. Ландсберг Г.С. Оптика - М.: Наука, 1976. - 928с.
4. Ландсберг Г.С. Елементарний підручник фізики. - М.: Наука, 1986. - Т.3. - 656с.
5. Прохоров А.М. Велика радянська енциклопедія. - М.: Радянська енциклопедія, 1974. - Т.18. - 632с.
6. Сивухин Д.В. Загальний курс фізики: Оптика - М.: Наука, 1980. - 751с.
Отже,
N = b '/ b = φ' / φ,
де N - збільшення предмета;
b '- довжина зображення на сітківці для збройного очі;
b - довжина зображення на сітківці для неозброєного ока;
φ '- кут зору при розгляданні предмета через оптичний інструмент;
φ - кут зору при розгляданні предмета неозброєним оком.
Лупа.
Одним з найпростіших оптичних приладів є лупа - збирає лінза, призначена для розглядання збільшених зображень малих об'єктів. Лінзу підносять до самого оці, а предмет поміщають між лінзою і головним фокусом. Око побачить уявне і збільшене зображення предмета. Зручніше за все розглядати предмет через лупу абсолютно ненаголошений оком, акомодувати на нескінченність. Для цього предмет поміщають у головній фокальній площині лінзи так, що промені, що виходять з кожної точки предмета, утворюють за лінзою паралельні пучки. На рис. 12 зображено два таких пучка, що йдуть від країв предмета. Потрапляючи в акомодувати на нескінченність очей, пучки паралельних променів фокусуються на ретине і дають тут виразне зображення предмета. F |
F |
25 |
2β |
2γ |
Z |
Рис. 12 Відносна збільшення лупи. |
Відносна збільшення. Око знаходиться дуже близько до лінзи, тому за кут зору можна прийняти кут 2γ, утворений променями, що йдуть від країв предмета через оптичний центр лінзи. Якби лупи не було, нам довелося б поставити предмет на відстані найкращого зору (25 см) від ока і кут зору був би рівний 2β. Розглядаючи прямокутні трикутники із катетами 25 см і F см і позначаючи половину предмета Z, можемо написати:
де 2γ - кут зору, при спостереженні через лупу;
2β - кут зору, при спостереженні неозброєним оком;
F - відстань від предмета до лупи;
Z - половина довжини аналізованого предмета.
Беручи до уваги, що через лупу розглядають зазвичай дрібні деталі і тому кути γ і β малі, можна тангенси замінити кутами. Таким чином, вийде наступне вираз для збільшення лупи =
Отже, збільшення лупи пропорційно 1 / F, тобто її оптичної силі.
Мікроскоп.
Прилад, що дозволяє отримати велике збільшення при розгляданні малих предметів, називається мікроскопом.Найпростіший мікроскоп складається з двох збирають лінз. Дуже короткофокусний об'єктив L 1 дає сильно збільшене дійсне зображення предмета P'Q '(рис. 13), яке розглядається окуляром, як лупою.
P Q |
P'' Q'' |
P ' Q ' |
F 1 |
F 1 |
F 2 |
L 1 |
L 2 |
P'Q ' PQ |
P''Q'' P'Q ' |
| |||||
Позначимо лінійне збільшення, що дається об'єктивом, через n 1, а окуляром через n 2, це означає, що = n 1 і = n 2,
де P'Q '- збільшене дійсне зображення предмета;
PQ - розмір предмета;
P''Q''- збільшене уявне зображення предмета;
n 1 - лінійне збільшення об'єктива;
n 2 - лінійне збільшення окуляра.
Перемноживши ці вирази, отримаємо = n 1 n 2,
де PQ - розмір предмета;
P''Q''- збільшене уявне зображення предмета;
n 1 - лінійне збільшення об'єктива;
n 2 - лінійне збільшення окуляра.
Звідси видно, що збільшення мікроскопа дорівнює добутку збільшень, що даються об'єктивом і окуляром окремо. Тому можливо побудувати інструменти, що дають дуже великі збільшення - до 1000 і навіть більше. У хороших мікроскопах об'єктив і окуляр - складні.
Окуляр зазвичай складається з двох лінз об'єктив ж набагато складніше. Бажання отримати великі збільшення змушують вживати короткофокусні лінзи з дуже великою оптичною силою. Розглянутий об'єкт ставиться дуже близько від об'єктива і дає широкий пучок променів, що заповнює всю поверхню першої лінзи. Таким чином, створюються дуже невигідні умови для отримання різкого зображення: товсті лінзи і нецентральних промені. Тому для виправлення всіляких недоліків доводиться вдаватися до комбінаціям з багатьох лінз різних сортів скла.
У сучасних мікроскопах теоретичну межу вже майже досягнуто. Бачити в мікроскоп можна і дуже малі об'єкти, але їх зображення представляються у вигляді маленьких цяток, що не мають ніякої схожості з об'єктом.
При розгляданні таких маленьких частинок користуються так званим ультрамікроскопа, який представляє собою звичайний мікроскоп з конденсором, що дає можливість інтенсивно висвітлювати даний об'єкт збоку, перпендикулярно осі мікроскопа.
За допомогою ультрамікроскопа вдається виявити частинки, розмір яких не перевищує міллімікронов.
Телескоп (Зорові труби)
Найпростіша зорова труба складається з двох збирають лінз. Одна лінза, звернена до предмету, називається об'єктивом, а інша, звернена до ока спостерігача - окуляром.Об'єктив L 1 дає дійсне зворотне і сильно зменшене зображення предмета P 1 Q 1, що лежить біля головного фокуса об'єктива. Окуляр поміщають так, щоб зображення предмета знаходилося в його головному фокусі. У цьому положенні окуляр грає роль лупи, за допомогою якої розглядається дійсне зображення предмета.
2β |
2γ |
2β |
F |
Z ' |
F ' |
Рис. 15. Відносна збільшення зорової труби. |
Дія труби, так само як і лупи, зводиться до збільшення кута зору. За допомогою труби звичайно розглядають предмети, що знаходяться на відстанях, у багато разів перевищують її довжину. Тому кут зору, під яким предмет видно без труби, можна прийняти кут 2β, утворений променями, що йдуть від країв предмета через оптичний центр об'єктива.
Зображення видно під кутом 2γ і лежить майже в самому фокусі F об'єктива та в фокусі F 1 окуляра.
Розглядаючи два прямокутних трикутники з загальним катетом Z ', можемо написати:
де 2γ - кут, під яким видно зображення предмета;
2β - кут зору, під яким видно предмет неозброєним оком;
F - Фокус об'єктиву;
F 1 - фокус окуляра;
Z '- половина довжини аналізованого предмета.
Кути β і γ - не великі, тому можна з достатнім наближенням замінити tgβ і tgγ кутами і тоді збільшення труби = EQ
де 2γ - кут, під яким видно зображення предмета;
2β - кут зору, під яким видно предмет неозброєним оком;
F - Фокус об'єктиву;
F 1 - фокус окуляра.
Відносна збільшення труби визначається відношенням фокусної відстані об'єктиву до фокусної відстані окуляра. Щоб отримати велике збільшення, треба брати довгофокусний об'єктив і короткофокусний окуляр.
Малюнок 14
Телескопічний хід променів.
Світлопроекційна техніка
Проекційні пристрої.
Для показу глядачам на екрані збільшеного зображення малюнків, фотознімків чи креслень застосовують проекційний апарат. Малюнок на склі чи на прозорій плівці називають діапозитивів, а сам апарат, призначений для показу таких малюнків, - диаскопии. Якщо апарат призначений для показу непрозорих картин і креслень, то його називають єпископів. Апарат, призначений для обох випадків називається епідіаскопа.Лінзу, яка створює зображення знаходиться перед нею предмета, називають об'єктивом. Зазвичай об'єктив являє собою оптичну систему, у якої усунуті найважливіші недоліки, властиві окремим лінз. Щоб зображення предмета на було добре видно глядачам, сам предмет повинен бути яскраво освітлений.
Схема пристрою проекційного апарата показана на рис.16.
Джерело світла S міститься в центрі увігнутого дзеркала (рефлектора) Р. світло йде безпосередньо від джерела S і відбитий від рефлектора Р, попадає на конденсор К, який складається з двох плосковипуклих лінз. Конденсор збирає ці світлові промені на
Д |
S |
До |
Про |
Е |
P |
Рис. 16. Схема проекційного пристрою. |
об'єктиві О, який вже направляє їх на екран Е, де виходить зображення діапозитива Д. Сам діапозитив поміщається між головним фокусом об'єктива і крапкою, що знаходиться на відстані 2 F від об'єктива. Різкість зображення на екрані досягається переміщенням об'єктива, яке часто називається наведенням на фокус.
Спектральні апарати.
Для спостереження спектрів користуються спектроскопом.Найбільш поширений призматичний спектроскоп складається з двох труб, між якими поміщають тригранну призму (рис. 17).
A |
B |
Рис. 17. Спектроскоп. |
У трубі А, званої коліматором є вузька щілина, ширину якої можна регулювати поворотом гвинта. Перед щілиною поміщається джерело світла, спектр якого необхідно досліджувати. Щілина розташовується в фокальній площині коліматора, і тому світлові промені з коліматора виходять у вигляді паралельного пучка. Пройшовши через призму, світлові промені направляються в трубу У, через яку спостерігають спектр. Якщо спектроскоп призначений для вимірювань, то на зображення спектра за допомогою спеціального пристрою накладається зображення шкали з діленнями, що дозволяє точно встановити положення колірних ліній у спектрі.
При дослідженні спектру часто буває доцільніше сфотографувати його, а потім вивчати за допомогою мікроскопа.
Прилад для фотографування спектрів називається спектрографом.
Схема спектрографа показана на рис. 18.
Спектр випромінювання за допомогою лінзи Л 2 фокусується на матове скло АВ, яке при фотографуванні замінюють фотопластинки.
Л 2 |
S |
Л 1 |
У |
А |
Рис. 18. Спектрограф. |
Фотоапарат
|
Залежно від типу використовуваного фотоматеріалу всі фотоапарати поділяють на плівкові і пластинкові.
У залежності від системи видошукача і способу фокусування фотоапарати бувають далекомірні, дзеркальні (одне і двухоб'ектівние) і з найпростішої фокусуванням за шкалою відстаней.
Фотокамера
Світлонепроникна камера, яка одночасно є корпусом фотоапарата. Усередині фотокамери монтуються основні вузли і механізми фотоапарата, а зовні розташовані їхні органи управління. Фотокамера має гніздо для приєднання об'єктива. У сучасних малоформатних фотоапаратів фотокамера має задню кришку панелі. У нижній частині фотокамери зроблено різьбове гніздо для установки фотоапарата на штатив.Об'єктив
Є найважливішою частиною фотоапарата і служить для створення на світлочутливому шарі фотоплівки (фотопластинки) оптичного зображення фотографованого предмета. Об'єктив складається з трьох або більше лінз, закріплених в одній металевій оправі. Для зменшення світлових втрат внаслідок відображення лучения від поверхонь лінз останні покривають тонкими шарами різних речовин, що зменшують коефіцієнт відображення світла, тобто збільшують прозорість об'єктива (бувають одношарові покриття, але частіше багатошарова). Такі об'єктиви називаються просвітленими.Основними параметрами (характеристиками) об'єктиву є: фокусна відстань, кутове поле зображення, відносний отвір і роздільна сила.
Фокусна відстань.
Фокусна відстань (f ') визначає розмір дається об'єктивом зображення, тобто його масштаб або лінійне збільшення. Чим більше фокусна відстань, тим більший масштаб підлозі чаєм зображення при одному і тому ж відстані до фотографируемого предмета. Більшість фотооб'єктивів має постійне фокусна відстань, величина якого вказується па їх оправі. Деякі камери мають об'єктиви зі змінною фокусною відстанню, яке можна плавно змінювати в певних межах. Фотооб'єктиви, у яких фокусна відстань приблизно дорівнює діагоналі кадрової рамки фотоапарата (1 k), прийнято називати нормальними. Якщо f перевищує 1 k, то такі об'єктиви називаються довгофокусними; деякі довгофокусні об'єктиви називають телеоб'єктивами. Об'єктиви, фокусна відстань яких менше l k, називаються короткофокусним.Кутове поле об'єктиву в просторі зображень. Будь-який об'єктив утворює оптичне зображення в межах деякого круглого за формою ділянки, званого полем зображення. Якість зображення погіршується в міру віддалення від центру поля, тобто від точки перетину оптичної осі об'єктиву з площиною зображення. Тому при фотографуванні використовується не все поле зображення, а тільки його центральна зона, в межах якої якість зображення є задовільним. Кут, утворений променями, що йдуть з центру вихідного зіниці об'єктиву до крайніх точок корисного поля зображення, називається кутовим полем об'єктива. Кадрова рамка фотоапарата повинна розташовуватися всередині корисного поля зображення. Об'єктиви, кутове поле яких знаходиться в межах від 45 ° до 60 °, називаються нормальними, з кутом, що перевищує 60 °, - ширококутними.
Відносний отвір об'єктива.
Відносний отвір об'єктива - відношення діаметра його вхідної зіниці до фокусної відстані, записується у вигляді 1: К, де К - діафрагма, що показує, у скільки разів фокусна відстань об'єктива більше діаметра його вхідного вічка. Це число, зване діафрагмовим числом, наноситься на шкалу діафрагм об'єктиву. Чим більше величина відносного отвору, тим вище освітленість оптичного зображення, що дається об'єктивом, тобто тим більше світлосила об'єктива.Роздільна сила.
Роздільна сила (здатність) Л 'виражається максимальним числом ліній (штрихів), що припадають на 1 мм в оптичному зображенні спеціальної випробувальної таблиці (світи). Чим вище роздільна здатність об'єктиву, тим більше число дрібних деталей зображується об'єктивом роздільно.Діафрагма.
Всі знімальні об'єктиви мають діафрагму - механічний пристрій, що служить для зміни їх відносного отвору. Діафрагма міститься звичайно між лінзами об'єктива і містить кілька серповидних пелюсток, які утворюють, перекриваючи один одного, приблизно круглий отвір. Діаметр отвору змінюється відповідно до встановленого за шкалою значенням діафрагми К. Пелюстки з'єднані з поворотним кільцем, змонтованим на оправі об'єктива. На кільці є індекс, зміщуються при повороті кільця щодо шкали, поділу якої розраховані так, що при повороті кільця на одну поділку освітленість оптичного зображення, утвореного об'єктивом, змінюється в два рази. Процес зміни відносного отвору об'єктива називається діафрагмованою. При зменшенні відносного отвору (збільшенні К) поряд зі зниженням освітленості оптичного зображення збільшується глибина різко зображуваного простору.Об'єктиви, призначені для дзеркальних фотоапаратів, стали робити з так званої «стрибає» діафрагмою. У таких об'єктивів значення діафрагми встановлюється заздалегідь, але світловий отвір об'єктива залишається при цьому повністю відкритим. Це дозволяє фокусувати об'єктив і встановлювати межі зображення знімаються предметів при повністю відкритій діафрагмі, тобто при найбільшій його освітленості. При натисканні на спускову кнопку затвора фотоапарата безпосередньо перед його спрацьовуванням механізм стрибаючої діафрагми змінює світловий отвір (звичайно стрибкоподібно під дією раніше зведеною пружини), після чого спрацьовує фотозатвор і потім діафрагма знову повністю відкривається (негайно або в процесі перемотування фотоплівки і взводу затвора).
Кіноапарат
Він являє собою проекційну систему того ж типу з тим ускладненням, що демонстровані картини дуже швидко змінюють одна одну.
При проектування виходить звичайно сильно збільшене зображення. Наприклад, при проектуванні кадру кінокартини розміром 18х24 мм на екран з розмірами 3,6 х 4,8 м лінійне збільшення дорівнює 200, а площа зображення перевищує площу кадру в 40 000 разів.
Щоб освітленість об'єкту була високою і рівномірної, важливу роль відіграє правильний підбір конденсора. Здавалося б, що завданням конденсора є максимально сконцентрувати світло на зображуваному об'єкті. Проте, це зовсім невірно. Спроби "концентрації" світла на об'єкті призводять зазвичай до того, що конденсор дає на нього сильно зменшене зображення джерела. Якщо останній не дуже великий, то об'єкт буде висвітлено нерівномірно. При цьому частина світлового потоку піде повз проекційного об'єктива, тобто не буде брати участь в утворенні зображення на екрані. Правильний вибір конденсора дає можливість уникнути всіх недоліків. Конденсор встановлюється таким чином, щоб він давав зображення невеликого джерела З `C` на самому об'єктиві L. Розміри конденсора вибираються з таким розрахунком, щоб весь діапозитив S був рівномірно освітлений. Промені, що проходять через будь-яку точку діапозитива, повинні потім пройти через зображення джерела світла С `C`. Отже, вони потраплять в об'єктив, і по виході з нього утворюють на екрані зображення цієї точки діапозитива.
Таким чином, об'єктив дасть на екрані зображення всього діапозитива, яке буде правильно передавати розподіл світлого і темного на диапозитиве.
Для демонстрації на екрані непрозорих предметів, наприклад, креслень і малюнків, виконаних на папері, їх сильно висвітлюють збоку за допомогою ламп і дзеркал і проектують за допомогою светосильной об'єктива.
Часто застосовують прилади, що мають подвійну систему для проектування прозорих і непрозорих предметів. Такі прилади називаються епідіаскопа.
Висновок.
Практичне значення оптики і її вплив на інші галузі знання виключно великі. Винахід телескопа і спектроскопа відкрило перед людиною дивовижний і багатий світ явищ, що відбуваються в неосяжному Всесвіті. Винахід мікроскопа зробило революцію в біології. Фотографія допомогла і продовжує допомагати чи ледве не всім галузям науки. Одним з найважливіших елементів наукової апаратури є лінза. Без неї не було б мікроскопа, телескопа, спектроскопа, фотоапарата, кіно, телебачення і т.п. не було б очок, і багато людей, яким перевалило за 50 років, були б позбавлені можливості читати і виконувати багато роботи, пов'язані із зором.Область явищ, досліджувана фізичною оптикою, дуже велика. Оптичні явища найтіснішим чином пов'язані з явищами, досліджуваними в інших розділах фізики, а оптичні методи дослідження відносяться до найбільш тонким і точним. Тому не дивно, що оптиці впродовж тривалого часу належала провідна роль в дуже багатьох фундаментальних дослідженнях і розвитку основних фізичних поглядів. Досить сказати, що обидві основні фізичні теорії минулого сторіччя - теорія відносності і теорія квантів - зародилися й у значній мірі розвинулися на грунті оптичних досліджень. Винахід лазерів відкрило нові найширші можливості не тільки в оптиці, але і в її додатках у різних галузях науки і техніки.
Список літератури.
1. Арцибашев С.А. Фізика - М.: Медгиз, 1950. - 511с.2. Жданов Л.С. Жданов Г.Л. Фізика для середніх навчальних закладів - М.: Наука, 1981. - 560с.
3. Ландсберг Г.С. Оптика - М.: Наука, 1976. - 928с.
4. Ландсберг Г.С. Елементарний підручник фізики. - М.: Наука, 1986. - Т.3. - 656с.
5. Прохоров А.М. Велика радянська енциклопедія. - М.: Радянська енциклопедія, 1974. - Т.18. - 632с.
6. Сивухин Д.В. Загальний курс фізики: Оптика - М.: Наука, 1980. - 751с.