Угловое увеличение лупы пропорционально ее оптической силе.
При уменьшении фокусного расстояния лупы возникает серьезное искажение качества изображения, поэтому в качестве нижнего предела фокусного расстояния используют Fл = 2 см. Большое угловое увеличение требует такой оптической силы, которая не может быть достигнута с помощью одной короткофокусной линзы.
Микроскоп - оптический прибор, служащий для рассматривания мелких предметов, невидимых невооруженным глазом.
Для получения большего углового увеличения используют оптические системы, состоящие из нескольких линз.
Микроскоп состоит из двух собирающих линз - короткофокусного объектива и длиннофокусного окуляра, расстояние между которыми можно изменять при настройке на резкость.
Объектив создает действительное, перевернутое, увеличенное промежуточное изображение.
Окуляр действует как лупа, создавая мнимое увеличенное изображение.
Угловое увеличение микроскопа:
γ =
D- расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра
Угловое увеличение в микроскопе происходит дважды.
Сначала объектив создает увеличенное изображение предмета перед окуляром, затем окуляр дополнительно увеличивает это изображение.
Для этого предмет располагают между фокусом объектива и его двойным фокусом
F1 < d < 2F1, ближе к фокусу – для получения максимального поперечного увеличение Г.
Размер полученного действительного изображения, согласно формуле │Г│= = (cм.выше):
H = = h
f1 – расстояние от изображения до объектива
Для получения максимального увеличения микроскопа объектив должен быть короткофокусным.
Для того чтобы окуляр давал дополнительное увеличение, изображение предмета A’B’ в объективе должно располагаться между окуляром и его фокусом F2 (как в случае лупы вблизи фокуса)
В окуляре получается мнимое, прямое, увеличенное изображение А2В2.
Найдем угловое увеличение микроскопа.
Угол зрения окуляра αок можно найти, как для лупы:
αок = = h ≈ h
Из рисунка видно: f1 ≈ L + F1
где L – минимальное расстояние между главными фокусами объектива и окуляра (определяющее размеры микроскопа)
Так как угол зрения на расстоянии наилучшего зрения αн = h/dн, то угловое увеличение микроскопа определяется отношением:
Гα = = . .
Наибольшее угловое увеличение достигается при использовании короткофокусных линз для объектива и окуляра.
Угловое увеличение микроскопа прямо пропорционально оптическим силам объектива и окуляра:
Гα = D1D2dnL .
Угловое увеличение оптических микроскопов составляет от 15 до 1200
Телескопы: различают а) рефлекторы б) рефракторы
Действие рефлектора - отражающего телескопа - основано на использовании зеркального, отражающего объектива. Впервые создал Ньютон. Ньютон стремился устранить хроматическую аберрацию свойственную линзам.
Оптический телескоп-рефрактор – линзовая система, дающая существенное угловое увеличение удаленных объектов в видимом спектре.
В рефракторе - линзовом телескопе - используются две системы линз.
Оптическую систему телескопа для получения максимального углового увеличения конструируют так чтобы задний фокус объектива совпадал с передним фокусом окуляра.
γ =
Для характеристики объектива телескопа вводят величину А, обратную предельному углу(ее называют разрешающей силой телескопа):
A = =
Для увеличения разрешающей способности телескопа надо брать объективы большого диаметра. Однако, сильное увеличение диаметра объектива нецелесообразно из-за деформации линзы под действием собственного веса и значительного поглощения света, что заметно влияет на качество изображения. Поэтому объективы диаметром больше 0.5 м делают зеркальными, а такие телескопы называют телескопами-рефлекторами.
Другой путь—уменьшение длины волны регистрируемого излучения.
В отличие от микроскоп астрономические объекты удалены от телескопа на значительное расстояние. Это приводит к тому, что, во-первых, угол расхождения пучка лучей от объекта, попадающих в объектив, очень мал, во-вторых, действительное, перевернутое, уменьшенное изображение объекта A’B’ находится в фокальной плоскости объектива.
Как и в микроскопе, окуляр выполняет роль лупы, обеспечивая угловое увеличение изображения A’B’. Для получения максимального углового увеличения это изображение должно находится практически в фокусе F2 окуляра. Это означает, что фокусы объектива F1 и окуляра F2 практически совпадают. Тогда мнимое, прямое, увеличенное изображение в окуляре будет находится на бесконечном расстоянии. Такое расположение изображения позволяет без зрительного напряжения наблюдать его.
Найдем угловое увеличение телескопа-рефрактора.
Угол зрения невооруженным глазом αн (угол расхождения от объекта), как следует из ΔB’O1A’:
αн = H/F1
где Н – размер изображения A’B’
Угол зрения окуляра, считая, что глаз помещен в фокусе F2 окуляра, можно найти из ΔF2O2A2:
αок = H/F2
Тогда угловое увеличение телескопа-рефрактора определяется отношением этих углов:
Гα = = .
Для получения максимального углового увеличения Гα >>1 должно выполняться неравенство F1 >> F2.
Максимальное угловое увеличение телескопа-рефрактора достигается при соединении длиннофокусного объектива с короткофокусным окуляром.
Применение длиннофокусного объектива объясняет большую длину оптической трубы телескопа.
Фотоаппарат представляет собой закрытую светонепроницаемую камеру и систему линз, называемую объективом.(состоит из 2-3 линз, навороченные 7-9)
Диафрагма - при ее помощи получается четкое изображение предметов, находящихся на разных расстояниях от фотоаппарата.
Диапроектор - назначение создавать на экране увеличенные изображения прозрачных рисунков или фотографий, зафиксированных на кадре диафильма.
Эпипроектор - получение изображения зафиксированного на бумаге.
Кинопроектор отличается от диапроектора лишь тем, что в нем имеется механический прерыватель (обтюратор), который заслоняет объектив в тот момент, когда кинопленка продергивается на 1 кадр. Т.к. смена кадров происходит 24 раза в 1с.
Глаз эти прерывания не замечает.
ФОТОАППАРАТ
См.выше «Оптические приборы»
ГЛАЗ
Строение глаза
Оптическая сила глаза
Ближняя точка глаза
Расстояние наилучшего зрения
Дефекты зрения и их коррекция
Ослабление зрения с возрастом
Дальнозоркость
Близорукость
Очки
Астигматизм
Глаз почти сферичен. Желеподобное содержание глаза окружено плотной гибкой оболочкой – 1 склерой. За исключением ее прозрачной наружной части – 2 роговицы, склера белого цвета и не прозрачна. Роговица обладает наибольшей оптической силой среди других оптических элементов глаза. Показатель преломления роговицы n1 ≈ 1.376
Пройдя роговицу, свет попадает в полость, заполненную водянистой жидкостью 3 с показателем преломления n2 ≈ 1.336. В нее погружена радужная оболочка 4 с отверстием – зрачком 5.
Радужная оболочка представляет собой подвижную мышечную кольцевую диафрагму. Сжимаясь и растягиваясь, радужная оболочка изменяет размеры зрачка и тем самым световой поток, попадающий в глаз.
Через зрачок свет попадает на хрусталик 6 – эластичную двояковыпуклую линзу диаметром около 9 мм и толщиной около 4 мм. Внутренняя структура хрусталика, состоящего из 22000 тонких слоев, напоминает структуру луковицы. Показатель преломления хрусталика меняется от наружной области к внутренней
ПРОПУЩЕНА СТРАНИЦА УЧЕБНИКА
Положение ближней точки и соответственно максимальная оптическая сила для нормального глаза изменяется с возрастом.
При известной ближней точке d1 максимальная оптическая сила Dmax находится по формуле 196 рис 216 б
Если предмет находится около ближней точки, угол зрения оказывается максимальным: предмет виден лучше всего. Однако при таком наблюдении значительно усиливается напряжение циллиарной мышцы и глаз устает. Поэтому обычно предмет располагают от глаза на расстоянии наилучшего зрения.
Расстояние наилучшего зрения – расстояние от объекта до глаза, при котором угол зрения оказывается максимальным, а глаз не утомляется при длительном наблюдении.
Для нормального глаза расстояние наилучшего зрения dн = 25 см.
Согласно формуле 196 для получения четкого изображения предмета, находящегося на этом расстоянии, требуется оптическая сила 62.5 дптр.
Дефекты зрения и их коррекция
Ослабление зрения с возрастом
Удаление от глаза с возрастом ближней точки объясняется постепенным снижением сокращательной способности циллиарной мышцы и уменьшением эластичности хрусталика.
Возрастная коррекция нужна, когда расстояние, на которое удалена от глаза ближайшая точка, превысит расстояние наилучшего зрения.
Для коррекции этого дефекта применяются очки с собирающими (вогнуто-выпуклыми) линзами. С их помощью ближайшая точка перемещается на расстояние наилучшего зрения.
Дальнозоркость и близорукость
Дефекты зрения, связанные с отличием от нормы либо длины глаза, либо радиуса кривизны роговицы.
При полностью расслабленной циллиарной мышце нормального глаза пучок лучей, параллельных главной оптической оси, сходится в одной точке на сетчатке.
Меньшая длина дальнозоркого глаза или больший радиус кривизны роговицы приводит к меньшему преломлению таких лучей. В результате они сходятся за сетчаткой.
Близорукий глаз либо удлинен, либо имеет меньший радиус роговицы по сравнению с нормальным. В нем пучок параллельных лучей преломляется излишне и сходится в точке перед сетчаткой.
Для увеличения преломляющей способности дальнозоркого глаза используют очки с собирающими вогнуто-выпуклыми линзами с положительной оптической силой D0 > 0. В результате пучок лучей, параллельный главной оптической оси, сходится на одной точке сетчатки, как и для нормального глаза.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98
