оптични прибори

Теми codifier УПОТРЕБА: оптични инструменти.

Както знаем от предишната тема. За по-подробно разглеждане на обекта трябва да се увеличи ъгъла на виждане. След това образът на обекта на ретината ще бъде по-голям, и това ще доведе до дразнене на по-голям брой на нервните окончания на зрителния нерв; мозъка изпраща голямо количество визуална информация, и ще можем да видим нови части на обекта.

Защо е ъгъла на виждане е малък? В действителност има две причини: 1) самия обект е с малък размер; 2) на обекта, въпреки че доста голям по размер, но далеч.

Оптични инструменти - устройство за увеличаване на ъгъла гледане. За гледане на малки обекти с помощта на лупа и микроскоп. За гледане на далечни обекти се използват телескопи (както и бинокли, телескопи и други подобни. Г.)

Започваме с гледане на малки обекти с невъоръжено око. Ето и под окото е нормално. Спомнете си, че нормалното око при липса на стрес се фокусира върху ретината паралелно светлинния лъч, а разстоянието от най-добрите визия за нормалните очи все още виждат.

Нека малкия размер на обекта е на разстояние най-доброто зрение на окото (фиг. 1). На ретината има обърнат образ на обекта, но както може би си спомняте, тогава второто изображение е обърнат в кората на главния мозък, и като резултат виждаме темата правилно - не с главата надолу.

Фиг. 1. Проучване на малък обект с невъоръжено око

ъгъл оглед на е малък и обекта е малък. Припомнете си, че малък ъгъл (в радиани) не е много различно от допирателната :. Ето защо:

Ако R разстояние от оптичната центъра на окото на ретината, изображението на ретината е равен на:

От (1) и (2) ние имаме също така:

Както е известно, диаметърът на окото е около 2.5 cm, така. Ето защо, от (3), че малките обекти, когато се гледа с невъоръжено око на изображението на обект върху ретината е около 10 пъти по-малък, отколкото на самия обект.

Уголеми изображението на обекта върху ретината с помощта на лупа (лупа).

Лупа - това е просто събиране на обектива (или система от лещи); лупа фокусното разстояние е обикновено в границите от 5 до 125 mm. Предметът изследва чрез лупа, тя се поставя в фокусната равнина (фиг. 2). В този случай, лъчите, идващи от всеки обект точка, след като премине лупи са успоредни и ги фокусира върху ретината без да изпитват стрес.

Фиг. 2. Проучване на обекта през лупа

Сега, както видяхме, е равен на ъгъла на виждане. Също така е малък и приблизително равна на нейната допирателна:

Размер L образ върху ретината сега равна на:

Както е показано на фиг. 1, червената стрелка на ретината е насочено също надолу. Това означава, че (като се взема предвид средното преобръщане изображението с нашето съзнание) през увеличително стъкло, което виждаме neperevornutoe образ на обекта.

Увеличаването на лупата - съотношението на размера на изображението с помощта на лупа на размера на изображението при гледане на обекта с невъоръжено око:

Заместването на експресията (6) и (3). получаваме:

Например, ако фокусното разстояние на лупата е 5 см, а след това да го увеличи. Когато се гледа през лупа обект на появява пет пъти повече, отколкото когато се гледа с невъоръжено око.
Заместването в уравнение (7), уравнение (5) и (2):

По този начин, увеличаване на ъглови увеличение лупи са: тя е отношението на ъгъла на виждане при разглеждане на даден обект чрез лупа правото на обекта, когато се гледа с невъоръжено око.

Имайте предвид, че увеличаването на стойността на субективни лупи има - защото стойността във формула (8) е разстоянието до най-доброто от нормалното око. В случай на недалновидна или дългосрочен недалновидните разстояние око на най-доброто зрение ще бъде съответно по-малко или повече.

От (8) следва, че по-голям е увеличението на лупи, по-малко от фокусното му дължина. Намаляване на фокусното разстояние на обектива на събиране се постига чрез увеличаване на кривината на повърхността на пречупване: леща, за да се направи е изпъкнал и по този начин да се намали размера му. Когато увеличението достига 40-50 размер лупа става няколко милиметра. В още по-малки мащаби лупи да използват това няма да е възможно, следователно, се счита за горна граница на увеличаване на лупа.

В много случаи (например в областта на биологията, медицината и др. Г.) Необходимо е да се отбележи, малки обекти с увеличение от няколкостотин. Лупа тук няма да се управлява, и хора прибягват до помощта на микроскоп.

Микроскопът се състои от два сближават лещи (или две, като система от лещи) - обектив и окуляра. Не забравяйте, че това е проста: обектива превръща в обект, и окуляра - за окото (за окото).

Идеята е проста микроскоп. Въпросният предмет е между обектива на фокус и двойна фокус, така че обективът осигурява увеличение (застроена обърнат) образ на обекта. Това изображение се намира във фокалната равнина на окуляра и след това да се гледа през окуляра като лупа. В резултат на това той успява да достигне до крайния увеличение, много по-голям от 50.

греди движат в микроскоп е показано на фиг. 3.

Фиг. 3. хода на лъчите в микроскоп

Фигура отбелязва ясни - фокусното разстояние на обектива - фокусно разстояние на окуляра - размер на обекта; - размера на изображението на обект през обектива. Разстоянието между фокусната равнина на целта и окуляр оптична дължина се нарича микроскоп тръба.

Имайте предвид, че червената стрелка върху ретината нагоре. Brain вторичен го катурна, и в резултат на обекта, както се вижда в микроскопа ще се появи обърнат. За да не се случи това, междинни продукти, използвани в лупата, допълнително обръща изображението.

Увеличение на микроскопа се определя по същия начин, както и лупа за :. Тук, както по-горе, и - размера на изображението на ретината и ъгъла на наблюдение при спазване обект чрез микроскоп, и - една и съща стойност, когато обектът е разгледана с невъоръжено око.

Имаме все още. и ъгъла. както се вижда от фиг. 3. е:

Разделяне с. Ние получи за увеличението на микроскопа:

Това със сигурност не е окончателната формула: тя съдържа и (количества, свързани с обекта) и бих искал да видя характеристиките на микроскоп. Ненужно нас отношението ние ще елиминира чрез формулата на обектива.
За да започнете друг поглед към фиг. 3 и използвайки подобие правоъгълен триъгълник с краката и червено:

Тук - разстоянието от обектива до изображението, - а - на разстояние ч от обекта до обектива. Сега ние се ангажират формулата на обектива за обектива:

, от които получаваме:

и този израз заместим в (9):

Това е последната израз за увеличението, дадено от микроскоп. Например, ако фокусното разстояние е см, фокусното разстояние на лещата. и оптичната дължина на тръба см на, съгласно формула (10)

Сравнете, че с увеличаване на само една леща, която се изчислява по следната формула (8):

Увеличение на микроскоп 10 пъти повече!

Сега стигаме до обектите, които са достатъчно големи, но това е твърде далеч от нас. За да се отнасяме към тях по-добри, които се използват телескопи - телескопи, бинокли, телескопи и др ...

Обектива на телескопа се приближава леща (или система от лещи) с достатъчно голям фокусно разстояние. Но окуляра може да бъде както за събиране и дифузьор. Съответно, има два вида телескопи:

-Кеплер тръба - ако окуляра е обектив конвергентен;
-телескоп на Галилей - ако окуляра е дивергентни лещи.

Нека разгледаме как тези телескопи.

Принципът на действие на тръбната Кеплер е проста: лещата дава изображение на отдалечената Retreiving в неговата фокусна равнина, а след това изображение се наблюдава през окуляра като лупа. По този начин, обратно фокусната равнина на лещата съвпада с предния фокалната равнина на окуляра.

лъчева тръба в хода на Кеплер е показано на фиг. 4.

Обектът се намира далеч стрелка. насочена вертикално нагоре; тя не е показано на фигурата. Рей от точката върви по протежение на главния оптичната ос на лещата и окуляра. От гледна точка на случва две греди, които, поради отдалечеността на обекта могат да бъдат разглеждани паралелно.

Като резултат от нашето обект изображение, дадено от обектива, тя е подредена във фокалната равнина на лещата и е валиден, обърнати и намалява. Изображение показва размерите.

Голи обект око се вижда под ъгъл. Съгласно фиг. 4:

къде - на фокусното разстояние на обектива.

обект на изображението, което виждаме в окуляра под ъгъл. който е:

където - фокусното разстояние на окуляра.

Увеличаването на телескопа - е съотношението на ъгъла изглед, когато се гледа в тръба на ъгъла изглед, когато се гледа с невъоръжено око от:

Според формули (12) и (11) получаваме:

Например, ако Фокусно разстояние е 1 м, и фокусното разстояние на окуляра е 2 см, след увеличението на телескопа ще бъде равна на :.

лъчева тръба в хода на Кеплер е основно същата, както в микроскоп. Образът на обекта върху ретината също ще бъде стрелка, сочеща нагоре, и така ние виждаме обекта в епруветка обърнат Кеплер. За да се избегне това, в пространството между обектива и окуляра постави специални релейни лещи или призми, които отново се превръща изображението.

Галилео е изобретил телескопа си през 1609 г., както и астрономически неговите открития шокирани съвременници. Той открил луните на Юпитер и фазите на Венера, видях лунната топография (планини, котловини и долини) и петна по слънцето, както и солидна изглеждащи клъстер от Млечния път звезди се появи.

Galileo окуляр тръба служи дифузор; задната фокусната равнина на лещата съвпада с обратно фокусната равнина на окуляра (фиг. 5).

Ако окуляра не е, тогава стрелка образа на дистанционното ще бъде в
фокалната равнина на обектива. Фигурата е показан въображаемо образ - защото в действителност не е там!

Но никой не го там, защото лъчите от точката. които, след като премине на лещите конвергентна точка. не достигат и стигнем до окуляра. След окуляра, те отново да стане паралелно и затова се възприема от окото, без стрес. Но сега ние виждаме образа на обекта под ъгъл. който е по-голям от ъгъла на виждане при разглеждане на обекта с невъоръжено око.

и за увеличаване на тръбата Galileo, ние получаваме същата формула (13). и че тръбата Кеплер:

Имайте предвид, че в същото увеличение Галилеец тръба са по-малки от Кеплер тръба. Следователно, една от основните приложения на тръба Galileo - оперни очилата.

В контраст микроскоп и тръба Кеплер, Galileo в тръбата, виждаме neperevornutymi обекти. Защо?

Обадете ни се: 8 (800) 775-06-82 (безплатно обаждане на България) +7 (495) 984-09-27 (безплатно обаждане в Москва)

Или щракнете върху връзката "Научете повече", за да попълните формата за контакт. Ние определено ще ви се обадим.