Реферат лупа и ее оптические характеристики

Обновлено: 05.07.2024

Содержание

Введение
1. Базовые оптические элементы
2. Световые фильтры
3. Виды фильтров
4. Оптическая система — микроскоп
5. Оптическая система телескоп
6. Разрешение телескопов
7. Искусственный глаз телескопа
Заключение
Список использованных источников

Введение

Оптические приборы — это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется). Отдавая дань исторической традиции, оптическими обычно называют приборы, работающие в видимом свете. При первичной оценке качества прибора рассматриваются лишь основные его характеристики: способность концентрировать излучение – светосила; способность различать соседние детали изображения – разрешающая сила; соотношение размеров предмета и его изображения – увеличение. Для многих приборов определяющей характеристикой оказывается поле зрения – угол, под которым из центра прибора видны крайние точки предмета.

При желании создать качественный оптический прибор следует оптимизировать набор его основных характеристик – светосилы, разрешающей способности и увеличения. Нельзя сделать хороший, например, телескоп, добиваясь лишь большого видимого увеличения и оставляя малой светосилу (апертуру). У него будет плохое разрешение, так как оно прямо зависит от апертуры. Конструкции оптических приборов весьма разнообразны, и их особенности диктуются назначением конкретных устройств. Но при воплощении любой спроектированной оптической системы в готовый оптико-механический прибор необходимо расположить все оптические элементы в строгом соответствии с принятой схемой, надежно закрепить их, обеспечить точную регулировку положения подвижных деталей, разместить диафрагмы для устранения нежелательного фона рассеянного излучения. Нередко требуется выдерживать заданные значения температуры и влажности внутри прибора, сводить к минимуму вибрации, нормировать распределение веса, обеспечить отвод тепла от ламп и другого вспомогательного электрооборудования. Значение придается внешнему виду прибора и удобству обращения с ним.

1. Базовые оптические элементы

Линзы.
Призмы.
Зеркала.
Световые фильтры.

Теперь рассмотрим каждый оптический элемент или как их еще называют, оптические детали, подробней.

Линзы

Нужна помощь в написании реферата?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Собирающие:
1 — двояковыпуклая
2 — плоско-выпуклая
3 — вогнуто-выпуклая (положительный(выпуклый) мениск)
Рассеивающие:
4 — двояковогнутая
5 — плоско-вогнутая
6 — выпукло-вогнутая (отрицательный(вогнутый) мениск)

. К группе собирательных линз обычно относят линзы, у которых середина толще их краёв, а к группе рассеивающих — линзы, края которых толще середины. Следует отметить, что это верно только если показатель преломления у материала линзы больше, чем у окружающей среды. Если показатель преломления линзы меньше, ситуация будет обратной. Например, пузырёк воздуха в воде — двояковыпуклая рассеивающая линза. Линзы характеризуются, как правило, своей оптической силой (измеряется в диоптриях), или фокусным расстоянием. Для построения оптических приборов с исправленной оптической аберрацией (прежде всего — хроматической, обусловленной дисперсией света, — ахроматы и апохроматы) важны и иные свойства линз и их материалов, например, коэффициент преломления, коэффициент дисперсии, коэффициент пропускания материала в выбранном оптическом диапазоне. Иногда линзы/линзовые оптические системы (рефракторы) специально рассчитываются на использование в средах с относительно высоким коэффициентом преломления.

Призмы

Призма — оптический элемент из прозрачного материала (например, оптического стекла) в форме геометрического тела — призмы, имеющий плоские полированные грани, через которые входит и выходит свет. Свет в призме преломляется. На сегодняшний день известно большое количество различных призм.

Дисперсионные призмы, как правило, имеют три равных угла по 60°, их используют в спектральных приборах для пространственного разделения излучений различных длин волн. Вот некоторые из них:

Простая трехгранная призма
Призма Броунинга-Рузерфорда
Дисперсионная призма Аббе
Призма Амичи (призма прямого зрения)
Призма Литтрова
Призма Корню
Призма Пеллин-Брока

2. Отражательные призмы используют для изменения хода лучей, изменения направления оптической оси, изменения направления линии визирования, для уменьшения габаритных размеров приборов. Классифицируются отражательные призмы по нескольким признакам:

Также, особую нишу среди отражательных призм занимают составные призмы, — состоящие из нескольких частей, разделённых воздушными промежутками. Некоторые широко распространённые призмы получили собственные имена.

3. Поляризационные призмы, с их помощью получают линейно поляризованноеоптическое излучение. Обычно состоят из 2 или более трёхгранных призм, по меньшей мере одна из которых вырезается из оптически анизотропного кристалла. Призма Глана-Тейлора — одна из наиболее часто используемых в настоящее время призм, предназначена для преобразования излучения с произвольной поляризацией в линейно поляризованное. Конструкция была предложена Аркардом и Тейлором в 1948 году. Основные из поляризационных призм:

Призма Аренса
Призма Волластона
Призма Глазебрука
Призма Глана-Тейлора
Призма Глана-Томпсона
Призма Глана-Фуко
Призма Николя
Призма Номарски
Призма Рошона
Призма Сенармонта

Зеркала

Зеркало — гладкая поверхность, предназначенная для отражения света (или другого излучения). Наиболее известный пример — плоское зеркало. Зеркала широко используются в оптических приборах — спектрофотометрах, спектрометрах в других оптических приборах. Различают несколько видов зеркал:

2. Световые фильтры

Светофильтр в оптике, технике — оптическое устройство, которое служит для подавления (выделения) части спектра электромагнитного излучения. В мире существует огромное количество всевозможных световых фильтров и каждый предназначен для своих целей, например: защитный фильтр, предназначен для предохранения передней поверхности объектива от механических воздействий. Часто в этой роли используется ультрафиолетовый фильтр.

Нужна помощь в написании реферата?

3. Виды фильтров:

Нейтральный фильтр, служит для снижения эффективной светосилы объектива без изменения геометрической, а также для снижения эффективной светосилы объектива, не имеющего диафрагмы.

Солнечный фильтр — чрезвычайно плотный нейтральный фильтр, позволяющий без вреда для фотографа и фотоматериала снимать солнце, ядерный взрыв и другие явления, значительно превышающие по яркости обычные предметы.

Спектральные (цветные)

Светофильтры методов цветовоспроизведения

Аддитивные светофильтры — цветоделительные зональные светофильтры, выделяющие из исходного светового потока белого света трёх пространственно разделённых (с помощью других оптических элементов) потоков: синего, зелёного и красного.
Тепловой фильтр, теплофильтр — избирательно поглощает или отражает инфракрасное излучение и пропускает с малыми потерями диапазон видимого света. Применяются в осветительной аппаратуре, в проекторах для защиты плёнки, а также в микрофотографии для защиты биологических объектов от нагревания.
Абсорбционные, обладают спектральной избирательностью, обусловленной различным поглощением различных участков спектра электромагнитного излучения. Наиболее массовые фильтры. Производятся на основе окрашенных оптических стёкол или органических веществ (например, из желатины).
Интерференционный фильтр, отражает одну и пропускает другую часть спектра падающего излучения, благодаря явлению многолучевой интерференции в тонких диэлектрических плёнках. Также называется Дихроичный фильтр.
Отражательный фильтр. Действие отражательных фильтров основано на спектральной зависимости отражения непрозрачного материала. Преимуществом отражательного фильтра перед абсорбционными является единственность участвующей в оптической системе поверхности и отсутствии хроматических аберраций, вносимых преломляющими прозрачными средами.
Поляризационный фильтр. Простейший съёмочный поляризационный фильтр линейной поляризации, содержит один поляризатор, поворачивающийся в оправе. Его применение основывается на том, что часть света в окружающем нас мире поляризована. Частично поляризованы все лучи, неотвесно падающие отражённые от диэлектрических поверхностей. Частично поляризован свет, поступающий от неба. Поэтому, применяя поляризатор при съёмке, фотограф получает дополнительную возможность изменения яркости и контраста различных частей изображения. Например, результатом съёмки пейзажа в солнечный день с применением такого фильтра может получиться тёмное, густо-синее небо. При съёмке находящихся за стеклом объектов поляризатор позволяет избавиться от части отражений в стекле.
Дисперсные фильтры основаны на зависимости показателя преломления от длины волны. В сочетании с отражающими и/или интерференционными фильтрами, а также растром часто служат для создания расщепляющих оптических систем — дихроических призм. Находят применение в современных мультимедийных проекторах, где являются основным инструментом разделения светового потока мощной лампы накаливания на три спектральных диапазона. Применяются в качестве эффектных фильтров для получения радужных изображений.

4. Оптическая система — микроскоп

Изучение микроскопических объектов в медицине, биологии, химии, электронике нельзя представить без такого важного предмета, как микроскоп. Этот оптический прибор дает человеку возможность исследовать процессы и явления микромира. Современный лабораторный микроскоп – это высокотехнологичное, функциональное оборудование, предназначенное для комфортной ежедневной работы специалистов.

Микроскопы могут быть оптическими, электронными, цифровыми. В лабораториях находят широкое применение все модели. А какой именно прибор нужен в работе зависит от специфики исследований. Классическая модель – оптический микроскоп. Его конструкция состоит из окуляра и объектива, которые закреплены в подвижном тубусе. Под объективом размещается предметный столик для исследуемых образцов. Оптическая система с точным механизмом настройки и осветительный модуль позволяют получить четкое изображение высокого качества. Галогеновые, ксеноновые или светодиодные лампы дают бестеневое рабочее поле, не искажая цвета. В лабораторной работе широко распространены бинокулярные микроскопы. Они передают объемное увеличенное изображение. Стереомикроскопы применяются для препарирования микроскопических объектов. Благодаря тому, что изображение не инвертируется, можно легко манипулировать инструментами. Чтобы получить многократное увеличение применяется электронный микроскоп. Он дает изображение в тысячи раз крупнее, чем обычный оптический. Это возможно благодаря специальной технологии электростатических линз.

Для обработки данных на компьютере используется цифровой микроскоп. Оптическая система цифровых микроскопов совмещена с матрицей, трансформирующей световой поток в электрические сигналы. Это дает возможность передавать данные на компьютер для дальнейшей работы. Его конструкция позволяет присоединять камеру, изображение с которой можно анализировать на экране. Цифровой прибор обладает значительно расширенными возможностями по сравнению с другими моделями.

На сегодняшний день одним из самых мощных микроскопов является “Titan”. Созданный в рамках американско-европейского проекта TEAM , получил свои первые изображения с рекордным разрешением 0,04 нанометра. Это равно четверти поперечника атома углерода. Чтобы понять, какие новый инструмент открывает возможности по изучению материалов или биологических молекул, нужно добавить, что диаметр спирали ДНК составляет целых 2 нанометра. TEAM означает Transmission Electron Aberration-corrected Microscope, то есть трансмиссионный электронный микроскоп с коррекцией аберрации (аберрация — отклонение от нормы). Он появился в результате смешения двух технологий: электронного микроскопа сканирующего и трансмиссионного типов (так называемая технология S/TEM). Для повышения разрешения здесь был применён ряд новаций, в частности, сразу две оригинальные системы коррекции сферической аберрации. Конечно, по техническим характеристикам на сегодняшний день лучше этого микроскопа нет. Но один из американских физиков Дэрок Истэм, считает, что возможно достигнуть в 4 раза лучший результат — 0,01 нм. Планируемый электронный микроскоп настолько мал, что соответствует в размерах кончику пальца, и в четыре раза мощнее. В его проекте используется луч меньшей энергии, эмиттер электронов расположен всего в нескольких миллиметрах от изучаемого объекта. Вместо выделения электронов с вольфрамовой нити производится бомбардировка с одного атома крошечной золотой пирамиды высотой около 100 нм. Луч будет сосредоточен, поскольку он проходит через отверстие величиной 2 мкм, расположенное в кремниевом чипе, прежде чем достигнет цели. Луч электронов в новом микроскопе Истэма имеет длину всего 10 мкм. Длина в стандартном аппарате соответствует 600 мм. Луч, создаваемый прибором Истэма, имеет в 100 раз меньшую энергию, чем обычный сканирующий электронный микроскоп. Именно сокращение расхода энергии, по мнению Истэма, является главным направлением развития сканирующих электронных микроскопов. Меньшая мощность луча также позволяет изучать тонкие структуры, разрушаемые электронными микроскопами, например, необработанные белки и ДНК. Но многие эксперты консервативны в своих ожиданиях результатов работы нового микроскопа. Признавая верность сокращения длины луча, достижение разрешения в 0,01 нм расценивается как маловероятное. При этом существует эффект колебания энергии луча, что также ограничивает разрешающую способность, и, как ожидается, этот эффект имеет место и в разработке Истэма. При всей полезности сокращения энергопотребления, по мнению специалистов, этот микроскоп имеет недостаточную глубину проникновения для создания трехмерных изображений из-за конструкции отверстия.

Ко всему выше сказанному можно добавить только одно, что и по сей день основной задачей оптических приборов, используемых в лаборатории, является — оперативность в получении точных данных, необходимых для ежедневной работы. Микроскоп, помимо своего прямого назначения, должен отвечать таким требованиям, как надежность, функциональность и простота использования. Оснащение лабораторий качественными микроскопами обеспечивает эффективность ежедневного труда.

5. Оптическая система телескоп

Основное назначение телескопов — собрать как можно больше излучения от небесного тела. Это позволяет видеть неяркие объекты. Во вторую очередь телескопы служат для рассматривания объектов под большим углом или, как говорят, для увеличения. Разрешение мелких деталей – третье предназначение телескопов. Количество собираемого ими света и доступное разрешение деталей сильно зависит от площади главной детали телескопа — его объектива. Объективы бывают зеркальными и линзовыми.

Линзы, так или иначе, всегда используются в телескопе. Но в телескопах-рефракторах линзой является главная деталь телескопа – его объектив. Вспомним, что рефракция – это преломление. Линзовый объектив преломляет лучи света, и собирает их в точке, именуемой фокусом объектива. В этой точке строится изображение объекта изучения. Чтобы его рассмотреть используют вторую линзу – окуляр. Она размещается так, чтобы фокусы окуляра и объектива совпадали. Так как зрение у людей разное, то окуляр делают подвижным, чтобы было возможно добиться четкого изображения. Мы это называем настройкой резкости. Все телескопы обладают неприятными особенностями — аберрациями. Аберрации – это искажения, которые получаются при прохождении света через оптическую систему телескопа. Главные аберрации связаны с не идеальностью объектива. Чтобы уменьшить аберрации изготавливают сложные, вовсе не двухлинзовые системы. Дополнительные части вводятся для исправления аберраций объектива. На сегодняшний день первенство среди линзовых телескопов держит телескоп, Йеркской обсерватории с объективом 102 см в диаметре.

Что касается зеркальных объективов, то у простых зеркальных телескопов, телескопов-рефлекторов, объектив — это сферическое зеркало, которое собирает световые лучи и отражает их с помощью дополнительного зеркала в сторону окуляра — линзы, в фокусе которой строится изображение. Рефлекс – это отражение

Простейший прибор, предназначенный для увеличения мелких объектов, лупа.

Лупа – оптическая система, состоящая из линзы или нескольких линз, предназначенная для наблюдения предметов, расположенных на конечном расстоянии.

Если рассматриваемый предмет расположен в передней фокальной плоскости лупы, то от любой точки предмета в глаз наблюдателя поступают пучки параллельных лучей. В этом случае наблюдатель рассматривает предмет без аккомодации (рис. 6.1). Лупа образует мнимое увеличенное изображение на расстоянии наилучшего видения от глаза – 250 мм. Предмет может располагаться и не в передней фокальной плоскости лупы, но в этом случае для рассматривания этого предмета через лупу глазу придется аккомодироваться.

Рис. 6.1. Оптическая схема лупы.

Рассмотрим основные характеристики лупы.

6.1.1. Видимое увеличение лупы

Согласно определению, видимое увеличение лупы вычисляется как отношение тангенса угла, под которым виден предмет через лупу, к тангенсу угла, под которым наблюдается предмет невооруженным глазом с расстояния наилучшего видения.

а) наблюдение невооруженным глазом

б) наблюдение через лупу

Рис. 6.2. Видимое увеличение лупы.

Тангенс угла, под которым виден предмет невооруженным глазом, легко можно вычислить по рис. 6.2 а): . Если предмет расположен в передней фокальной плоскости лупы (рис. 6.2 б), то угол наблюдения через лупу можно вычислить как . Тогда видимое увеличение лупы при отсутствии аккомодации глаза будет вычисляться следующим образом:

6.1.2. Диаметр выходного зрачка лупы

6.1.3. Поле зрения лупы

На рис. 6.3 представлена лупа диаметром . Зрачок глаза наблюдателя диаметром расположен на расстоянии от лупы.

Рис. 6.3. Поле зрения лупы.

Размер поля в пространстве изображений определяется лучом, идущим через верхний край оправы лупы и верхний край выходного зрачка:

Соответствующее ему поле в пространстве предметов составит:

Из выражения (6.4) следует, что для увеличения поля зрения лупы глаз следует располагать как можно ближе к лупе.

Лупы малого увеличения (до ) обычно выполняются в виде двояковыпуклой линзы. Лупы более сильного увеличения (от до ) состоят из двух-трех линз и дают возможность рассматривать предметы размером до 0.01 мм. Поле зрения таких луп может достигать 20°.

Данная исследовательская работа была представлена на Первой научно - практической конференции "День науки и знаний" и получила грамоту за оригинальность изложения материала. Исспользуя законы оптики, ученица рассматривает принципы работы оптических приборов и демонстрирует основные их характеристики. В данном материале представлены тезисы работы.

Вложение	Размер
opticheskie_pribory_uvelichivayushchie_ugol_zreniya.doc	116 КБ

Предварительный просмотр:

Муниципальное бюджетное учреждение

Кемского района Республики Карелия.

Исследовательская работа по теме:

Учитель физики: Бухалова Марина Николаевна.

используя законы геометрической оптики рассмотреть основные характеристики оптических приборов и принципы работы

Оптические приборы — это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра: ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной преобразуется - пропускается, отражается, преломляется, поляризуется.

Делятся на: приборы для рассматривания далеких объектов - телескопы, бинокли и т.п. и приборы для рассматривания мелких объектов - лупы, и микроскопы.

Лупа - собирающая линза или система линз с малым фокусным расстоянием.

Лупу помещают близко к глазу, а предмет располагают в ее фокальной плоскости.

Увеличение, даваемое лупой, ограничено ее размерами

Микроскоп - представляет собой комбинацию двух линз или систем линз.

Предмет помещают между фокусом объектива и точкой, находящейся на двойном фокусном расстоянии. Окуляр размещают так, чтобы изображение совпадало с фокальной плоскостью окуляра.

Бинокль - представляет собой компактный прибор для наблюдений обоими глазами одновременно;

его увеличение, как правило, от 6 до 10 крат.

В биноклях используют пару оборачивающих систем, в каждую из которых входят две прямоугольные призмы (с основанием под 45°), ориентированные навстречу прямоугольными гранями.

Делятся на: рефракторы(линзовые), рефлекторы(зеркальные), катадиоптрические(зеркально-линзовые).

Фотоаппарат - это прибор, который позволяет воспроизводить и хранить изображение на фотопленке, фотобумаге и фотопластинке.

Состоит из объектива и камеры.

Линза воспроизводит на экране камеры обратное и уменьшенное изображение A'B' предмета АВ.

При получении изображения расстояние между предметом и линзой больше двойного фокуса линзы.

Вывод: используя законы оптики человек смог создать приборы, вооружающие глаз и увеличивающие угловые размеры предметов.

Размеры изображения на сетчатке глаза определяются углом зрения, однако, как показывает опыт для малых или удаленных предметов угол зрения мал и детали предмета выявляются недостаточно. Оптические приборы, вооружающие глаз, позволяют увеличить угол зрения и поэтому более подробно различать детали предмета. Достигаемый при этом эффект характеризуется углом увеличения Г прибора. Г= (1) , где - угол зрения, под которым виден предмет через прибор, - угол, под которым виден предмет невооруженным глазом. Простейшим оптическим прибором для рассмотрения мелких предметов является лупа. Роль лупа выполняют окуляры оптических приборов : микроскопа, телескопа, спектроскопа и др.

Лупа – это собирательная короткофокусная линза, которую располагают между предметом и глазом.

Он будет виден под углом и из чертежа следует, что tg = . Если же рассматривать тот же предмет через лупу и, как правило, глаз расположен вблизи заднего фокуса лупы, то картинка получается следующей. tg ’= Г= =

На практике используются лупы не более 20-кратного увеличения. Более короткофокусные линзы дают искаженное изображение. Лупа используется также для увеличения освещенного изображения удаленных предметов.

Микроскоп.

Оптическая система микроскопа состоит из объектива и окуляра, которые располагаются относительно друг друга на расстоянии 15-20 см. Схематический ход лучей в микроскопе можно показать следующим образом:

Предмет АВ помещают чуть дальше переднего фокуса объектива. Он дает действительный образ и увеличенное изображение A’B’ . Это промежуточное изображение попадает между окуляром и его передним фокусом. Его расстояние через окуляр как через лупу и окончательное изображение A’’B’’ получается мнимым, увеличение по обратным по отношению к АВ.

Положение объектива относительно объекта подбирается так, что бы окончательное изображение располагалось от глаза на расстоянии наилучшего зрения D=25 см. Качество изображения во многом зависит от объектива. Фокусное расстояние объективов мало и составляет всего несколько мм, по этому рабочее расстояние от передней линзы до предмета невелико. Окуляры микроскопов делают съемными. Его фокусное расстояние для биологических микроскопов от 10 до 20 мм. Объектив и окуляр размещены по концам длинной трубы. Она получила название тубус. Тубус крепится на массивном штативе. Расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра называется оптическим тубусом б. Оптическая длинна тубуса короче его геометрической длинны на сумму фокусных расстояний объектива и окуляра . Обычно длина оптического тубуса 160 мм. Наводка на резкость микроскопа осуществляется перемещением тубуса относительно исследуемого аппарата. Увеличение микроскопа Г=( ). Окуляр используется как лупа и его увеличение определяется формулой .

Из рисунка видно, что увеличение размеров изображения на сетчатке глаза при использовании микроскопа определяется увеличением угла зрения. Г= .

Объективы биологических микроскопов имеют увеличение от 8 х до 90 х, а окуляры от 7 х до 15 х увеличение микроскопа лежит в пределах от 56 х до 1350 х. однако увеличение свыше 1000 х использовать не целесообразно. Так как в следствии дифракционных процессов ухудшается качество изображения.

Предназначен для рассмотрения или фотографирования удаленных тел. Одним из предел. Телескопов является телескоп Кеплера. Схема такова:

В телескопе Кеплера объектив - длиннофокусная, окуляр – короткофокусная , причем задний фокус объектива совмещен с передним фокусом окуляра. Если рассматривать две точки удаленного предмета, одна из которых лежит на оптической оси, а другая выше ее , то изображение предмета получается в фокусной плоскости объектива. Параллельный пучок света от предмета, падающий на объектив остается параллельным и по выходу из окуляра, но сужается, при чем можно показать, что S объекта в Г=( ) уменьшается.

Окуляр работает как лупа. Если пучок лучей от объекта падает под углом , то глаз рассматривает его под углом , при чем Г’= = . Но у такого телескопа F >> , благодаря этому обстоятельству с его помощью удается разделить звезды, видимые под очень малым углом, а также увеличить число видимых звезд за счет увеличения их яркости.

Из-за ничтожных угловых размеров звезды ее изображение в глазу человека умещается на одном светочувствительном окончании, например на колбочке. При рассмотрении неба в телескоп на туже колбочку поступает большой световой поток, но угол зрения на изображение звезды не изменяется и по-прежнему будет видна только одна колбочка сетчатки глаза. Это обстоятельство приведет к увеличению яркости звезды и она выступит на фоне свечения неба, яркость которого не изменяется.

Недостатком трубы Кеплера является ее большая длинна равная сумме F +F .

Другой разновидностью является телескоп Галилея. Схема следующая :

В трубе Галилея окуляр выпуклый в виде рассеивающей линзы, при чем совмещены задние фокусы объектива и окуляра. Это приводит к уменьшению длинны трубы равная F -F , остальные ее характеристики остаются прежними.

Недостатком телескопов, работающих на эффекте преломления света (рефракторов) является их большая длинна. Этот недостаток устраняется в телескопах–рефлекторах.

Одним из таких телескопов является телескоп Максутова. Он состоит из вогнутого зеркала и вогнуто выпуклой линзы.

Сферическая абберрация обеих частей телескопа сделана равной, но имеет противоположные знаки, благодаря чему этот телескоп практически свободен от сферической абберрации. Хроматическая абберрация у этого телескопа мала. Поэтому телескопы получились небольшие по размеру и дают хорошее изображение.

Глаз как оптическая система.

Схематически глаз можно изобразить следующим образом.

Существенной частью глаза как оптической системы является зрачок - это отверстие в непрозрачной радужной оболочке В, размеры которого меняются в зависимости от яркости объекта, тем самым предохраняя глаз от перегрузки. Двояковыпуклая линза К называется хрусталиком. Мышцы позволяют человеку менять кривизну хрусталика, тем самым изменяя оптическую силу глаза в зависимости от расстояния глаза до объекта. Далее идет стекловидное тело Т, которое является толстой линзой.

Изображение в глазе создается на сетчатке S . Оно является перевернутым и уменьшенным. На сетчатке находятся светочувствительные окончания зрительного нерва, которое связывает глаз с мозгом. Зрительный нерв образует мельчайшие рецепторные клетки, которые называются палочками и колбочками. Число палочек в глазу человека достигает 130 млн, а число колбочек 7 млн. Они выполняют различную роль, так например, колбочки работают при более или менее значительной освещенности и обеспечивают цветное зрение. Палочки работают при малых освещениях, но не различают цветов. Свет вызывает фотохимические реакции на этих клетках, изменяет их состояние, за счет чего генерируется первый импульс, который по нервным волокнам передается в мозг. Точка К внутри хрусталика соответствует оптическому центру глаза. Луч, идущий через него, не испытывает преломления. Линия ОО’ является главной оптической осью глаза, а любая другая, например MN одна из побочных оптических осей. Здоровый глаз приспосабливается к рассмотрению предметов, расположенных от него на расстоянии от 10-15 см до . В этом случае говорят об аккомодации глаза. Аккомодация глаза – это его способность изменять оптическую силу за счет изменения кривизны хрусталика и получать на сетчатке четкое изображение предмета. В целом оптическая система глаза действует как собирающая линза с переменным фокусным расстоянием. В ненапряженном состоянии вся система глаза имеет оптическую силу свыше 60 дптр. На сетчатке в этом случае фокусируется изображение удаленных предметов. При рассмотрении близко расположенных предметов кривизна хрусталика увеличивается, и оптическая сила увеличивается до 70-75 дптр. Для нормального глаза наиболее удобным является расстояние порядка 25 см , называемое расстояние наилучшего зрения. Глаз почти свободен от хроматической абберрации, не обладает сферической абберрацией. Чувствительность глаза меняется в огромных пределах. Например отношение наибольшей интенсивности, уже опасной для глаза, и наименьшей интенсивности достигает 10 , в тоже время как у обычных приборов не превышает 10 . Область длин волн, воспринимаемых глазом, от 400 до 700 нм. Длительность зрительного восприятия глаза составляет около 0,1 с ,поэтому быстро меняющееся образы сливаются в сознании человека.Это обстоятельство позволило осуществить ряд достижений: создать кинематограф и телевидение, используемые для освещения лампы с быстро меняющейся интенсивностью. Разрешенная способность глаза принято характеризовать минимальным углом зрения , под которым две соседние точки видны раздельно. Две точки кажутся раздельными, если они возбуждают две различные светочувствительные клетки, между которыми остаётся одна невозбужденная. При этом угол зрения на них составляет не менее . При нормальном зрении человек может с расстояния 25 см видеть раздельно 2 точки, отстающие друг от друга 0,05-0,07мм. Зрение двумя глазами даёт ощущение глубины пространства и позволяет оценить расстояние до пределов. Эта способность сохраняется до расстояний, близких до 1,5км.

Наиболее часто встречающимися недостатками глаза являются близорукость и дальнозоркость. У близорукого человека преломляющая способность оптической системы глаза больше, чем при нормальном зрении, а задний её фокус находится перед сетчаткой. Поэтому изображения удаленных предметов не фокусируются на сетчатке и получаются расплывчатыми. Близорукие люди отчетливо видят близкие предметы. Причиной близорукости считаются аномалия мышечно-связываемого аппарата глаза, который помогает удерживать хрусталик в определенном состоянии, а также продольная вытянутость глазного яблока. Коррекция близорукости производится с помощью очков с рассеивающими линзами.

У дальнозоркого человека фокус оптической системы глаза находится в ненапряженном состоянии, удален за сетчатку. Аккомодация позволяет хорошо различать удаленные предметы. Чтобы увидеть близкие предметы, глаз должен значительно увеличить свою оптическую силу, однако аккомодационая способность глаза оказывается недостаточной для этого. Для дальнозоркого человека расстояние наилучшего зрения возрастает до 40-60см. Дальнозоркость объясняется слабой аккомодацией хрусталика или укорочением глазного яблока. Возрастная дальнозоркость вызвана потерей эластичности хрусталика, уменьшением его аккомод. способности. Коррекция дальнозоркости проводится с помощью очков с собирающими линзами.

Читайте также: