Iskanje celotnega besedila:

Kje iskati:

povsod
samo v naslovu
samo v besedilu

Umik:

opis
besede v besedilu
samo glava

Domov > Povzetek >Fizika

Vrste leč

Odsev inlomnost Luči se uporabljajo za spreminjanje smeri žarkov ali, kot pravijo, za nadzor svetlobnih žarkov. To je osnova za ustvarjanje posebnihoptični instrumenti , kot so povečevalno steklo, teleskop, mikroskop, kamera in drugo. Glavni del večine jeobjektiv . na primeročala - To so leče, zaprte v okvir. Že ta primer kaže, kako pomembna je uporaba leč za človeka.

Na prvi sliki je bučka takšna, kot jo vidimo v življenju,

na drugem pa, če ga pogledamo skozi povečevalno steklo (ista leča).

Najpogosteje se uporablja v optiki sferične leče. Takšne leče so telesa iz optičnega ali organskega stekla, omejena z dvema sferičnima površinama.

Leče so prozorna telesa, ki jih na obeh straneh omejujejo ukrivljene površine (konveksne ali konkavne). NaravnostAB,ki poteka skozi središči C1 in C2 sferičnih površin, ki omejujejo lečo, se imenuje optična os.

Ta slika prikazuje prerez dveh leč s središčema v točki O. Prva leča na sliki se imenuje konveksno, drugič - konkavno. Točka O, ki leži na optični osi v središču teh leč, se imenuje optično središče leče.

Ena od obeh mejnih površin je lahko ravna.

Z

leve leče so konveksne,

na desni - konkavno.

Upoštevali bomo le sferične leče, torej leče, ki jih omejujejo dve sferični ploskvi.
Leče, ki jih omejujejo dve konveksni ploskvi, imenujemo bikonveksne; leče, ki jih omejujejo dve konkavni površini, imenujemo bikonkavne.

Če na konveksno lečo usmerimo snop žarkov vzporedno z glavno optično osjo leče, bomo videli, da se ti žarki po lomu v leči zberejo v točki, imenovani glavni poudarek leče

- točka F. Leča ima dve glavni gorišči, na obeh straneh enako oddaljeni od optičnega središča. Če je vir svetlobe v fokusu, bodo žarki po lomu v leči vzporedni z glavno optično osjo. Vsaka leča ima dve goriščni točki - eno na vsaki strani leče. Razdalja od leče do njenega žarišča se imenuje goriščna razdalja leče.
Usmerimo snop divergentnih žarkov iz točkovnega izvora, ki leži na optični osi, na konveksno lečo. Če je razdalja od izvora do leče večja od goriščne razdalje, potem žarki po lomu v leči v eni točki sekajo optično os leče. Posledično konveksna leča zbira žarke, ki prihajajo iz virov, ki se nahajajo od leče na razdalji, večji od njene goriščne razdalje. Zato se konveksna leča drugače imenuje zbiralna leča.
Ko gredo žarki skozi konkavno lečo, opazimo drugačno sliko.
Pošljimo snop žarkov vzporedno z optično osjo na bikonkavno lečo. Opazili bomo, da bodo žarki izhajali iz leče v divergentnem žarku. Če ta razhajajoči snop žarkov zadene oko, se bo opazovalcu zdelo, da žarki izhajajo iz točkeF.To točko imenujemo namišljeno gorišče bikonkavne leče. Takšno lečo lahko imenujemo divergentna.

Slika 63 pojasnjuje delovanje konvergentne in divergentne leče. Leče lahko predstavljamo kot veliko število prizem. Ker prizme odbijajo žarke, kot je prikazano na slikah, je razvidno, da leče z odebelitvijo v sredini zbirajo žarke, leče z odebelitvijo na robovih pa jih razpršijo. Sredina leče deluje kot planparalelna plošča: ne odklanja žarkov niti v zbirni niti v divergentni leči

Na risbah so konvergentne leče označene, kot je prikazano na sliki na levi, in divergentne leče - na sliki na desni.

Med konveksnimi lečami so: bikonveksne, plano-konveksne in konkavno-konveksne (oziroma na sliki). Vse konveksne leče imajo širši sredinski izrez kot robovi. Te leče se imenujejo zbiranje.

Z Med konkavnimi lečami so bikonkavne, plano-konkavne in konveksno-konkavne (oziroma na sliki). Vse konkavne leče imajo ožji srednji del kot robovi. Te leče se imenujejo razpršenost.

Svetloba je elektromagnetno sevanje, ki ga oko zazna z vidnim občutkom.

Zakon premočrtnega širjenja svetlobe: svetloba se v homogenem mediju širi premočrtno.

Svetlobni vir, katerega dimenzije so majhne glede na razdaljo do zaslona, ​​imenujemo točkovni svetlobni vir.

Vpadni žarek in odbiti žarek ležita v isti ravnini z navpičnico, vzpostavljeno na zrcalno površino v točki vpada. Vpadni kot je enak odbojnemu kotu.

Če zamenjamo točkasti predmet in njegov odsev, se pot žarkov ne spremeni, spremeni se le njihova smer.

Zevajoča odsevna površina se imenuje ravno ogledalo, če snop vzporednih žarkov, ki pada nanj, po odboju ostane vzporeden.

Leča, katere debelina je veliko manjša od polmerov ukrivljenosti njenih površin, se imenuje tanka leča.

Lečo, ki pretvori snop vzporednih žarkov v zbiralnega in ga zbere v eno točko, imenujemo zbiralna leča.

Leča, ki pretvori snop vzporednih žarkov v divergentnega – divergentnega.

Za zbiralno lečo

Za razpršilno lečo:

Za vse položaje predmeta daje leča zmanjšano, namišljeno, neposredna slika, ki leži na isti strani leče kot predmet.

Lastnosti očesa:

akomodacija (dosežena s spremembo oblike leč);

prilagoditev (prilagajanje na različni pogoji osvetlitev);

ostrina vida (sposobnost ločenega razlikovanja dveh bližnjih točk);

vidno polje (prostor, ki ga opazimo, ko se oči premikajo, glava pa ostane nepremična)

Motnje vida

kratkovidnost (popravek - divergentna leča);

daljnovidnost (korekcijska - zbiralna leča).

Tanka leča predstavlja najenostavnejši optični sistem. Enostavno tanke leče Uporabljajo se predvsem v obliki očal za očala. Poleg tega je dobro znana uporaba leče kot povečevalnega stekla.

Delovanje številnih optičnih instrumentov - projekcijske svetilke, kamere in drugih naprav - lahko shematično primerjamo z delovanjem tankih leč. Vendar pa tanka leča daje dobro sliko le v razmeroma redkih primerih, ko se lahko omejimo na ozek enobarvni žarek, ki prihaja iz vira vzdolž glavne optične osi ali pod velikim kotom nanjo. V večini praktičnih problemov, kjer ti pogoji niso izpolnjeni, je slika, ki jo ustvari tanka leča, precej nepopolna.
Zato se v večini primerov zatekajo k izdelavi kompleksnejših optičnih sistemov, ki imajo veliko število lomnih površin in niso omejeni z zahtevo po bližini teh površin (zahteva, ki ji zadosti tanka leča). [4]

4.2 Fotografski aparati. Optičninaprave.

Vse optične instrumente lahko razdelimo v dve skupini:

1) naprave za pridobivanje optičnih slik na zaslonu. Ti vključujejoprojekcijske naprave , kamere , filmske kamere itd.

2) naprave, ki delujejo samo v povezavi z skozi človeške oči in ne tvorijo slik na zaslonu. Ti vključujejopovečevalno steklo , mikroskop in različne sistemske napraveteleskopi . Takšne naprave se imenujejo vizualne.

Kamera.

Z Sodobne kamere imajo zapleteno in raznoliko zgradbo, pogledali pa bomo, iz katerih osnovnih elementov je kamera sestavljena in kako delujejo.

Glavni del vsake kamere je objektiv - leča ali sistem leč, nameščen na sprednji strani ohišja fotoaparata, ki je odporen na svetlobo (slika levo). Objektiv lahko gladko premikate glede na film, da dobite jasno sliko predmetov, ki so blizu ali oddaljeni od fotoaparata.

Pri fotografiranju se leča rahlo odpre s pomočjo posebnega zaklopa, ki svetlobi omogoči vstop v film samo v trenutku fotografiranja. Diafragma uravnava svetlobni tok, ki zadene film. Kamera ustvari pomanjšano, inverzno, pravo sliko, ki se posname na film. Pod vplivom svetlobe se kompozicija filma spremeni in nanj se vtisne slika. Ostane neviden, dokler filma ne potopimo v posebno raztopino - razvijalec. Pod vplivom razvijalca tisti deli filma, na katere je padla svetloba, potemnijo. Več svetlobe ko je bilo območje filma izpostavljeno, temnejše bo po razvijanju. Nastala slika se imenuje negativno(iz latinščine negativus - negativen), na njem so svetli deli predmeta videti temni, temni pa svetli.

Da se ta slika ne spremeni pod vplivom svetlobe, je razvit film potopljen v drugo raztopino - fiksativ. Fotoobčutljiva plast tistih območij filma, ki jih svetloba ni prizadela, se v njem raztopi in spere. Film se nato opere in posuši.

Dobijo iz negativnega pozitivno(iz latinščine pozitivus - pozitiven), t.j. slika, na kateri so temna mesta nameščena na enak način kot na fotografiranem predmetu. Da bi to naredili, negativ nanesemo na papir, ki je tudi prevlečen s fotoobčutljivo plastjo (na fotografski papir), in ga osvetlimo. Nato se fotografski papir potopi v razvijalec, nato v fiksir, opere in posuši.

Po razvijanju filma se pri tiskanju fotografij uporablja foto povečevalnik, ki poveča sliko negativa na fotografskem papirju.

Povečevalno steklo.

Če želite bolje videti majhne predmete, morate uporabiti povečevalno steklo

Povečevalno steklo je bikonveksna leča z majhno goriščno razdaljo (od 10 do 1 cm). Povečevalno steklo je najpreprostejša naprava, ki vam omogoča povečanje zornega kota.

n Vaše oko vidi samo tiste predmete, katerih slike so zajete na mrežnici. Večja ko je slika predmeta, večji kot zornega kota ga gledamo, jasneje ga ločimo. Številni predmeti so majhni in vidni z razdalje najboljšega vida pod kotom gledanja blizu največjega. Povečevalno steklo poveča zorni kot, pa tudi sliko predmeta na očesni mrežnici, tako da navidezne dimenzije predmeta

poveča v primerjavi z dejansko velikostjo.

PostavkaABpostavljen na razdalji, ki je nekoliko manjša od goriščne razdalje od povečevalnega stekla (slika na desni). V tem primeru povečevalno steklo daje neposredno, povečano mentalno slikoA1 B1.Povečevalno steklo je običajno nameščeno tako, da je slika predmeta na najboljši vidni razdalji od očesa.

mikroskop.

Za pridobitev velikih kotnih povečav (od 20 do 2000) in uporabljajo se optični mikroskopi. Povečana slika majhne predmete v mikroskopu dobimo z optičnim sistemom, ki ga sestavljata leča in okular.

Najenostavnejši mikroskop je sistem z dvema lečama: objektivom in okularjem. PostavkaABpostavljeno pred lečo, ki je objektiv, na daljavoF 1< d < 2F 1 in se gleda skozi okular, ki se uporablja kot povečevalno steklo. Povečava G mikroskopa je enaka zmnožku povečave leče objektiva G1 in povečave okularja G2:

Načelo delovanja mikroskopa se zmanjša na zaporedno povečanje zornega kota, najprej z lečo in nato z okularjem.

Projekcijski aparati.

p projekcijske naprave se uporabljajo za pridobivanje povečanih slik. Za pridobivanje mirujočih slik se uporabljajo grafoskopi, s pomočjo filmskih projektorjev pa kadri, ki se hitro zamenjujejo. besede in jih človeško oko zazna kot gibljive slike. V projekcijskem aparatu je fotografija na prozornem filmu oddaljena od objektivad,ki izpolnjuje pogoj:F< d < 2F . Za osvetlitev filma se uporablja električna svetilka 1. Za koncentracijo svetlobnega toka se uporablja kondenzor 2, ki je sestavljen iz sistema leč, ki zbirajo divergentne žarke iz svetlobnega vira na filmskem okvirju 3. Z uporabo leče 4. na zaslonu se prikaže povečana, neposredna, prava slika 5

Teleskop.

D Za opazovanje oddaljenih predmetov se uporabljajo zorni daljnogledi ali teleskopi. Namen teleskopa je zbrati čim več svetlobe od proučevanega predmeta in povečati njegove navidezne kotne dimenzije.

Glavni optični del teleskopa je leča, ki zbira svetlobo in ustvarja sliko vira.

E Obstajata dve glavni vrsti teleskopov: refraktorji (na osnovi leč) in reflektorji (na osnovi zrcal).

Najenostavnejši teleskop - refraktor ima tako kot mikroskop lečo in okular, vendar ima za razliko od mikroskopa leča teleskopa dolgo goriščno razdaljo, okular pa kratko. Ker so vesoljska telesa od nas zelo oddaljena, žarki iz njih prihajajo v vzporednem snopu in jih leča zbira v goriščni ravnini, kjer dobimo obratno, pomanjšano, pravo sliko. Da bo slika ravna, uporabite drugo lečo. obliki

Osi vrtenja leče. Po obdelavi premer leče krmiljen z nosilcem. Fasetiranje leče. Fasetiranje leče- to... je končno odrezano. Vse vrste strukturni posnetki se nanesejo po centriranju leče. Fasetiranje se izvaja ...

Optični instrumenti- naprave, v katerih sevanje iz katerega koli področja spektra(ultravijolični, vidni, infrardeči) preoblikuje(prepuščeno, odbito, lomljeno, polarizirano).

Poklanjanje zgodovinski tradiciji, Optične naprave običajno imenujemo naprave, ki delujejo v vidni svetlobi..

Samo med prvo oceno kakovosti naprave osnovni njegov značilnosti:

• zaslonka- sposobnost koncentracije sevanja;
• moč ločevanja- sposobnost razlikovanja sosednjih podrobnosti slike;
• povečanje- razmerje med velikostjo predmeta in njegovo sliko.
• Za mnoge naprave se izkaže, da je odločilna značilnost vidno polje- kot, pod katerim so vidne skrajne točke predmeta iz središča naprave.

Razločevalna moč (sposobnost)- označuje zmožnost optičnih instrumentov, da ustvarijo ločene slike dveh točk predmeta, ki sta blizu druga drugi.

Imenuje se najmanjša linearna ali kotna razdalja med dvema točkama, iz katerih se združita njuni podobilinearna ali kotna meja ločljivosti.

Sposobnost naprave, da razlikuje med dvema bližnjima točkama ali črtama, je posledica valovne narave svetlobe. Številčna vrednost ločljivosti na primer sistema leč je odvisna od sposobnosti oblikovalca, da se spopade z aberacijami leč in skrbno centrira te leče na isto optično os. Teoretična meja ločljivosti dveh sosednjih posnetih točk je opredeljena kot enakost razdalje med njunima središčema polmeru prvega temnega obroča njunega uklonskega vzorca.

Povečanje.Če je predmet dolžine H pravokoten na optično os sistema in je dolžina njegove slike h, potem je povečava m določena s formulo:

m = h/H .

Povečava je odvisna od goriščnih razdalj in relativnega položaja leč; Za izražanje te odvisnosti obstajajo ustrezne formule.

Pomembna značilnost naprav za vizualno opazovanje je očitno povečanje M. Določi se iz razmerja velikosti slik predmeta, ki nastanejo na mrežnici očesa pri neposrednem opazovanju predmeta in gledanju skozi napravo. Običajno je navidezno povečanje M ​​izraženo kot razmerje M = tgb/tga, kjer je a kot, pod katerim opazovalec vidi predmet s prostim očesom, b pa kot, pod katerim opazovalčevo oko vidi predmet skozi napravo.

Glavni del vsakega optičnega sistema je leča. Leče so del skoraj vseh optičnih instrumentov.

Objektiv – optično prozorno telo, ki ga omejujejo dve sferični ploskvi.

Če je debelina same leče majhna v primerjavi s polmeri ukrivljenosti sferičnih površin, se leča imenuje tanka.

Obstajajo leče zbiranje in razpršenost. Zbirna leča na sredini je debelejša kot na robovih, nasprotno, divergentna leča je v srednjem delu tanjša.

Vrste leč:

• konveksno:
  • bikonveksen (1)
  • planokonveksno (2)
  • konkavno-konveksno (3)
• konkavno:
  • bikonkavno (4)
  • ravno-konkavno (5)
  • konveksno-konkavno (6)

Osnovne oznake v objektivu:

Ravna črta, ki poteka skozi središča ukrivljenosti O 1 in O 2 sferičnih površin, se imenuje glavna optična os leče.

Pri tankih lečah lahko približno predpostavimo, da se glavna optična os seka z lečo v eni točki, kar običajno imenujemo optično središče leče O. Svetlobni žarek prehaja skozi optično središče leče, ne da bi odstopil od prvotne smeri.

Optično središče leče– točka, skozi katero svetlobni žarki prehajajo, ne da bi se lomili v leči.

Glavna optična os– premica, ki poteka skozi optično središče leče, pravokotno na lečo.

Vse premice, ki potekajo skozi optično središče, imenujemo sekundarne optične osi.

Če je žarek žarkov, ki je vzporeden z glavno optično osjo, usmerjen na lečo, se bodo po prehodu skozi lečo žarki (ali njihovo nadaljevanje) zbrali v eni točki F, ki se imenuje glavni fokus objektiva. Tanka leča ima dve glavni žarišči, ki se nahajata simetrično na glavni optični osi glede na lečo. Zbirne leče imajo realna žarišča, divergentne leče pa namišljena žarišča.

Žarki žarkov, vzporedni z eno od sekundarnih optičnih osi, se po prehodu skozi lečo fokusirajo tudi na točko F", ki se nahaja na presečišču sekundarne osi z goriščno ravnino Ф, to je ravnino, pravokotno na glavna optična os in poteka skozi glavno žarišče.

Goriščna ravnina– premica, pravokotna na glavno optično os leče in poteka skozi gorišče leče.

Razdalja med optičnim središčem leče O in glavnim žariščem F se imenuje goriščna razdalja. Označena je z isto črko F.

Lom vzporednega snopa žarkov v zbirni leči.

Lom vzporednega snopa žarkov v divergentni leči.

Točki O 1 in O 2 sta središči sferičnih ploskev, O 1 O 2 je glavna optična os, O je optično središče, F je glavno žarišče, F" je sekundarno žarišče, OF" je sekundarna optična os, F je goriščna ravnina.

Na risbah so tanke leče prikazane kot segment s puščicami:

zbiranje: razpršenost:

Glavna lastnost leč– sposobnost podajanja podob predmetov. Slike pridejo naravnost in z glavo navzdol, veljaven in namišljeno, povečan in zmanjšano.

Položaj slike in njen značaj je mogoče določiti z geometrijskimi konstrukcijami. Če želite to narediti, uporabite lastnosti nekaterih standardnih žarkov, katerih potek je znan. To so žarki, ki gredo skozi optično središče ali eno od žarišč leče, pa tudi žarki, vzporedni z glavno ali eno od sekundarnih optičnih osi. Za izdelavo slike v leči se uporabita katera koli dva od treh žarkov:

Žarek, ki vpada na lečo vzporedno z optično osjo, gre po lomu skozi žarišče leče.

Žarek, ki gre skozi optično središče leče, se ne lomi.

Žarek, ki gre skozi žarišče leče po lomu, gre vzporedno z optično osjo.

Položaj slike in njeno naravo (resnično ali namišljeno) je mogoče izračunati tudi s formulo tanke leče. Če razdaljo od predmeta do leče označimo z d, razdaljo od leče do slike pa z f, lahko formulo za tanko lečo zapišemo kot:

Imenuje se vrednost D, recipročna vrednost goriščne razdalje optična moč leče.

Merska enota za optično moč je dioptrija (dopter). dioptrija – optična moč leče z goriščno razdaljo 1 m: 1 dioptrija = m –1

Običajno je, da goriščnim razdaljam leč dodelimo določene znake: za zbiralno lečo F > 0, za divergentno lečo F< 0 .

Količini d in f prav tako upoštevata določeno pravilo predznaka:
d > 0 in f > 0 – za resnične predmete (to je resnične vire svetlobe in ne podaljške žarkov, ki se stekajo za lečo) in slike;
d< 0 и f < 0 – для мнимых источников и изображений.

Tanke leče imajo številne pomanjkljivosti, ki ne omogočajo pridobivanja kakovostnih slik. Izkrivljanja, ki se pojavijo med oblikovanjem slike, se imenujejo aberacije. Glavni sta sferična in kromatična aberacija.

Sferična aberacija se kaže v tem, da pri širokih svetlobnih snopih žarki, ki so daleč od optične osi, prečkajo neostro. Formula tanke leče velja samo za žarke blizu optične osi. Slika oddaljenega točkovnega vira, ki jo ustvari širok snop žarkov, ki jih lomi leča, se izkaže za zamegljeno.

Kromatska aberacija nastane zaradi dejstva, da je lomni količnik materiala leče odvisen od valovne dolžine svetlobe λ. Ta lastnost prozornih medijev se imenuje disperzija. Goriščna razdalja leče se izkaže za drugačno pri svetlobi s različne dolžine valov, kar vodi do zamegljenosti slike pri uporabi nemonokromatske svetlobe.

Sodobne optične naprave ne uporabljajo tankih leč, temveč zapletene sisteme z več lečami, v katerih je mogoče približno odpraviti različne aberacije.

Nastanek z zbiralno lečo prava slika Predmet se uporablja v številnih optičnih instrumentih, kot so kamera, projektor itd.

Če želite ustvariti visokokakovostno optično napravo, morate optimizirati nabor njenih glavnih značilnosti - razmerje zaslonke, ločljivost in povečavo. Na primer, ne morete narediti dobrega teleskopa tako, da dosežete samo veliko navidezno povečavo in pustite razmerje zaslonke (zaslonko) majhno. Imel bo slabo ločljivost, ker je neposredno odvisen od zaslonke. Konstrukcije optičnih naprav so zelo raznolike, njihove značilnosti pa narekuje namen posameznih naprav. Toda pri implementaciji katerega koli zasnovanega optičnega sistema v končno optično-mehansko napravo je treba vse optične elemente razporediti v strogem skladu s sprejeto shemo, jih varno pritrditi, zagotoviti natančno nastavitev položaja gibljivih delov in namestiti diafragme za odpravo neželeno sevanje v ozadju. Pogosto je treba vzdrževati določene vrednosti temperature in vlažnosti znotraj naprave, zmanjšati vibracije, normalizirati porazdelitev teže in zagotoviti odvod toplote iz svetilk in druge pomožne električne opreme. Vrednost je podana videz napravo in enostavno rokovanje.

Mikroskop, povečevalno steklo, povečevalno steklo.

Če predmet, ki se nahaja za lečo in ni dlje od njegovega goriščne točke, gledamo skozi pozitivno (zbirno) lečo, potem je vidna povečana navidezna slika predmeta. Taka leča je preprost mikroskop in se imenuje povečevalno steklo ali povečevalno steklo.

Iz optične zasnove lahko določite velikost povečane slike.

Ko je oko naravnano na vzporedni snop svetlobe (slika predmeta je nedoločeno dolge razdalje, kar pomeni, da se predmet nahaja v goriščni ravnini leče), lahko navidezno povečavo M določimo iz razmerja: M = tgb /tga = (H/f)/(H/v) = v/f, kjer je f goriščna razdalja leče, v - razdalja najboljša vizija, tj. najkrajša razdalja, na kateri oko dobro vidi z normalno akomodacijo. M se poveča za eno, ko je oko nastavljeno tako, da je navidezna slika predmeta na razdalji najboljšega vida. Akomodacijske sposobnosti so pri vseh ljudeh različne in se s starostjo slabšajo; 25 cm velja za razdaljo najboljšega vida pri normalnem očesu. V vidnem polju posamezne pozitivne leče se z oddaljevanjem od njene osi ostrina slike hitro poslabša zaradi prečnih aberacij. Čeprav obstajajo lupe z 20-kratno povečavo, je njihova tipična povečava od 5 do 10. Povečava sestavljenega mikroskopa, običajno imenovanega preprosto mikroskop, doseže do 2000-krat.

Teleskop.

Teleskop poveča navidezno velikost oddaljenih predmetov. Najenostavnejši krog teleskopa vključuje dve pozitivni leči.

Žarki oddaljenega predmeta, vzporedni z osjo teleskopa (žarka a in c na diagramu), se zbirajo v zadnjem gorišču prve leče (objektiva). Druga leča (okular) se pri njeni goriščni razdalji odmakne od goriščne ravnine leče in iz nje izstopita zopet žarka a in c vzporedno z osjo sistema. Neki žarek b, ki izhaja iz različnih točk predmeta, iz katerega prihajata žarka a in c, pade pod kotom a na os teleskopa, gre skozi sprednje gorišče leče in potem, ko gre vzporedno z osjo sistema . Okular ga usmeri v zadnje žarišče pod kotom b. Ker je razdalja od prednjega žarišča leče do očesa opazovalca zanemarljiva v primerjavi z razdaljo do predmeta, lahko iz diagrama dobimo izraz za navidezno povečavo M teleskopa: M = -tgb /tga = -F /f" (ali F/f). Negativni znak označuje, da je slika obrnjena. Pri astronomskih teleskopih ostane tako; pri teleskopih za opazovanje zemeljskih objektov se sistem obračanja uporablja za ogled običajnih, namesto obrnjenih slik. obračalni sistem lahko vključuje dodatne leče ali, kot pri daljnogledu, prizme.

Daljnogled.

Daljnogled, običajno imenovan daljnogled, je kompakten instrument za opazovanje z obema očesoma hkrati; njeno povečanje je običajno od 6- do 10-krat. Daljnogled uporablja par ovitih sistemov (najpogosteje Porro), od katerih vsak vključuje dve pravokotni prizmi (z bazo pod kotom 45°), usmerjeni druga proti drugi s pravokotnimi robovi.

Dobiti velika povečava v širokem vidnem polju, brez aberacij leče in zato velikem zornem kotu (6-9°), daljnogled zahteva zelo kakovosten okular, naprednejši od teleskopa z ozkim zornim kotom. Okular daljnogleda omogoča ostrenje slike in s korekcijo vida - njegova lestvica je označena z dioptrijo. Poleg tega je pri daljnogledu položaj okularja prilagojen razdalji med očmi opazovalca. Običajno so daljnogledi označeni glede na njihovo povečavo (v večkratniku) in premer leče (v milimetrih), na primer 8*40 ali 7*50.

Optični merilec.

Vsak teleskop za zemeljska opazovanja se lahko uporablja kot optični cilj, če so v kateri koli ravnini njegovega slikovnega prostora nameščene jasne oznake (mreže, oznake), ki ustrezajo danemu namenu. Tipična zasnova številnih vojaških optičnih naprav je takšna, da leča teleskopa odprto gleda v cilj, okular pa je v zavetju. Ta shema zahteva upogibanje optične osi merilnika in uporabo prizme za njen premik; te iste prizme pretvorijo obrnjeno sliko v direktno. Sistemi s premikom optične osi se imenujejo periskopski. Običajno je optični cilj zasnovan tako, da je zenica njegovega izhoda nameščena na zadostni razdalji od zadnje površine okularja, da zaščiti oko strelca pred udarcem v rob teleskopa med odbojem orožja.

Daljinomer.

Optični daljinomeri, ki merijo razdalje do predmetov, so na voljo v dveh vrstah: monokularni in stereoskopski. Čeprav se razlikujejo v konstrukcijskih detajlih, je glavnina optične zasnove enaka in princip delovanja je enak: z znano stranico (osnovo) in dvema znanima kotoma trikotnika se določi njegova neznana stranica. Dva vzporedno usmerjena teleskopa, ločena z razdaljo b (osnova), izdelata slike istega oddaljenega predmeta tako, da se zdi, da ga opazujemo iz njiju v različnih smereh (velikost tarče lahko služi tudi kot osnova). Če z ustrezno optično napravo združimo slikovni polji obeh teleskopov tako, da ju lahko gledamo hkrati, se izkaže, da sta pripadajoči sliki objekta prostorsko ločeni. Obstajajo daljinomeri ne le s polnim prekrivanjem polja, ampak tudi s polovico: zgornja polovica Prostor slike enega teleskopa je združen s spodnjo polovico prostora slike drugega. V takšnih napravah z ustreznim optičnim elementom združimo prostorsko ločene slike in iz relativnega zamika slik določimo izmerjeno vrednost. Pogosto je strižni element prizma ali kombinacija prizem.

MONOKULARNI DALJIČER. A - pravokotna prizma; B - pentaprizme; C - objektivi leč; D - okular; E - oko; P1 in P2 sta fiksni prizmi; P3 - premična prizma; I 1 in I 2 - sliki polovic vidnega polja

V vezju monokularnega daljinomera, prikazanem na sliki, to funkcijo opravlja prizma P3; povezan je z lestvico, graduirano v izmerjenih razdaljah do predmeta. Pentaprizme B se uporabljajo kot reflektorji svetlobe pod pravim kotom, saj takšne prizme vedno odklonijo vpadni svetlobni žarek za 90 °, ne glede na natančnost njihove namestitve v vodoravni ravnini naprave. Pri stereoskopskem daljinomeru opazovalec vidi slike, ki jih ustvarita dva teleskopa, z obema očesoma hkrati. Osnova takšnega daljinomera omogoča opazovalcu, da zazna položaj predmeta tridimenzionalno, na določeni globini v prostoru. Vsak teleskop ima namerilni križ z oznakami, ki ustrezajo vrednostim razpona. Opazovalec vidi skalo razdalje, ki gre globoko v upodobljen prostor, in z njo določi oddaljenost predmeta.

Svetlobne in projekcijske naprave. Reflektorji.

V optični zasnovi reflektorja je vir svetlobe, na primer krater praznjenja električnega obloka, nameščen v žarišču paraboličnega reflektorja. Žarke, ki izhajajo iz vseh točk loka, odbija parabolično zrcalo, ki je skoraj vzporedno drug z drugim. Snop žarkov rahlo divergira, ker vir ni svetlobna točka, temveč prostornina končne velikosti.

Diascope.

Optična zasnova te naprave, zasnovane za gledanje prosojnic in prozornih barvnih okvirjev, vključuje dva sistema leč: zbiralno in projekcijsko lečo. Kondenzor enakomerno osvetli prosojni original in usmeri žarke v projekcijsko lečo, ki gradi sliko originala na platnu. Projekcijska leča omogoča ostrenje in zamenjavo svojih leč, kar vam omogoča spreminjanje razdalje do zaslona in velikosti slike na njem. Optična zasnova filmskega projektorja je enaka.

DIASKOPNI DIAGRAM. A - diapozitiv; B - zbiralnik leč; C - projekcijske objektivne leče; D - zaslon; S - vir svetlobe

Spektralne naprave.

Glavni element spektralne naprave je lahko disperzijska prizma ali uklonska rešetka. Pri taki napravi se svetloba najprej kolimira, t.j. se oblikuje v snop vzporednih žarkov, nato se razgradi v spekter in končno se slika vhodne reže naprave fokusira na njeno izhodno režo pri vsaki valovni dolžini spektra.

Spektrometer.

V tej bolj ali manj univerzalni laboratorijski napravi lahko kolimacijski in fokusni sistem vrtimo glede na sredino mize, na kateri se nahaja element, ki svetlobo razgrajuje v spekter. Naprava ima lestvice za odčitavanje kotov vrtenja, na primer disperzijske prizme, in kotov odklona po njej različnih barvnih komponent spektra. Na podlagi rezultatov takšnih odčitkov se na primer merijo lomni količniki prozornih trdnih snovi.

Spektrograf.

Tako se imenuje naprava, v kateri se nastali spekter ali njegov del posname na fotografski material. Spekter lahko pridobite iz prizme iz kremena (razpon 210-800 nm), stekla (360-2500 nm) ali kamene soli (2500-16000 nm). V tistih spektralnih območjih, kjer prizme slabo absorbirajo svetlobo, so slike spektralnih črt v spektrografu svetle. Pri spektrografih z uklonskimi rešetkami slednji opravljajo dve funkciji: sevanje razgradijo v spekter in fokusirajo barvne komponente na fotografski material; Takšne naprave se uporabljajo tudi v ultravijoličnem območju.

Kamera Je zaprta, za svetlobo neprepustna komora. Podobo fotografiranih predmetov ustvari na fotografskem filmu sistem leč, imenovan leča. Poseben zaklop omogoča odpiranje leče za čas osvetlitve.

Posebnost fotoaparata je, da mora ploščati film ustvariti precej ostre slike predmetov, ki se nahajajo na različnih razdaljah.

V filmski ravnini so ostre samo slike predmetov, ki se nahajajo na določeni razdalji. Ostrenje se doseže s premikanjem leče glede na film. Slike točk, ki ne ležijo v ostri ravnini, so videti zamegljene v obliki razpršenih krogov. Velikost d teh krogov lahko zmanjšate tako, da lečo ustavite navzdol, tj. zmanjšanje relativne odprtine a/F. Posledica tega je povečanje globinske ostrine.

Objektiv sodobne kamere je sestavljen iz več leč, združenih v optične sisteme (na primer optična zasnova Tessar). Število leč v objektivih najpreprostejših kamer je od enega do treh, v sodobnih dragih kamerah pa do deset ali celo osemnajst.

Optična zasnova Tessarja

V objektivu je lahko od dva do pet optičnih sistemov. Skoraj vsa optična vezja so zasnovana in delujejo na enak način - fokusirajo svetlobne žarke, ki gredo skozi leče, na fotoobčutljivo matriko.

Samo od objektiva je odvisna kakovost slike na fotografiji, ali bo fotografija ostra, ali bodo oblike in črte na fotografiji popačene, ali bo dobro prenašala barve – vse to je odvisno od lastnosti leče, zato je objektiv eden najbolj pomembne elemente sodoben fotoaparat.

Leče so izdelane iz posebnih vrst optično steklo ali optično plastiko. Izdelava leč je eden najdražjih delov ustvarjanja fotoaparata. Pri primerjavi steklenih in plastičnih leč velja omeniti, da so plastične leče cenejše in lažje. Trenutno je večina objektivov na poceni amaterskih kompaktnih fotoaparatih izdelanih iz plastike. Toda takšni objektivi so dovzetni za praske in niso tako trpežni, po približno dveh do treh letih postanejo motni, kakovost fotografij pa je nezaželena. Optika dražjih kamer je izdelana iz optičnega stekla.

Dandanes je večina objektivov kompaktnih fotoaparatov izdelanih iz plastike.

Leče objektiva so med seboj zlepljene ali povezane z zelo natančno izračunanimi kovinskimi okvirji. Lepilne leče lahko najdemo veliko pogosteje kot kovinske okvirje.

Projekcijski aparati zasnovan za pridobivanje velikih slik. Objektiv projektorja O izostri sliko ravnega predmeta (prosojnica D) na oddaljeni zaslon E. Sistem leč K, imenovan kondenzor, je zasnovan tako, da koncentrira svetlobo vira S na prosojnico. Na zaslonu E se ustvari prava povečana obrnjena slika. Povečavo projekcijskega aparata lahko spremenite tako, da zaslon E približate ali oddaljite, hkrati pa spremenite razdaljo med diapozitivom D in lečo O.

Najvišja vrednost za optometrijo ima prehod svetlobe skozi leče. Leča je telo iz prozornega materiala, omejeno z dvema lomnima površinama, od katerih je vsaj ena rotacijska.

Oglejmo si najpreprostejšo lečo - tanko, omejeno z eno sferično in eno ravno površino. Takšna leča se imenuje sferična. To je segment, odžagan iz steklene krogle. Črta AO, ki povezuje središče kroglice s središčem leče, se imenuje njena optična os. V prerezu si takšno lečo lahko predstavljamo kot piramido, sestavljeno iz majhnih prizem z naraščajočim kotom na vrhu.

Žarki, ki vstopajo v lečo in so vzporedni z njeno osjo, se lomijo, tem večje, čim dlje so od osi. Lahko se pokaže, da bodo vse sekale optično os v eni točki (F"). To točko imenujemo gorišče leče (natančneje zadnje žarišče). Leča s konkavno lomno površino ima isto točko, vendar je njegovo žarišče na isti strani, od koder vstopajo žarki, se imenuje njegova goriščna razdalja (f). Recipročna vrednost goriščne razdalje označuje lomno moč ali lomnost leče (D):

Kjer je D lomna moč leče, dioptrije; f - goriščna razdalja, m;

Lomna moč leče se meri v dioptrijah. Je osnovna enota v optometriji. Lomna moč leče z goriščno razdaljo 1 m je vzeta kot 1 dioptrija (D, dioptrija). Torej ima leča z goriščno razdaljo 0,5 m lomno moč 2,0 dioptrije, 2 m - 0,5 dioptrije itd. Konveksne leče imajo pozitivno vrednost lomne moči, konkavne leče pa negativno.

Ne le žarki, vzporedni z optično osjo, ki gredo skozi konveksno sferično lečo, se zbližajo v eni točki. Žarki, ki izhajajo iz katere koli točke na levi strani leče (ne bližje od goriščne točke), se stekajo v drugo točko na desni strani leče. Zahvaljujoč temu lahko sferična leča oblikuje slike predmetov.

Tako kot plano-konveksne in plano-konkavne leče delujejo leče, omejene z dvema sferičnima površinama - bikonveksno, bikonkavno in konveksno-konkavno. V optiki za očala se uporabljajo predvsem konveksno-konkavne leče ali meniskusi. Odvisno je od tega, katera površina ima večjo ukrivljenost splošno dejanje leče.

Delovanje sferičnih leč se imenuje stigmatično (iz grščine - točka), saj tvorijo sliko točke v prostoru v obliki točke.

Naslednje vrste leč so cilindrične in torične. Konveksna cilindrična leča ima lastnost zbiranja žarka vzporednih žarkov, ki vpadajo nanjo, v črto, ki je vzporedna z osjo valja. Ravna črta F1F2 se po analogiji z goriščem sferične leče imenuje goriščna črta.

Valjasta ploskev, ko jo sekajo ravnine, ki potekajo skozi optično os, tvori v odsekih krog, elipso in ravno črto. Dva taka odseka se imenujeta glavni: eden poteka skozi os valja, drugi je pravokoten na os. V prvem delu se oblikuje ravna črta, v drugem pa krog. V skladu s tem sta v cilindrični leči dva glavna odseka ali meridiana - os in aktivni odsek. Običajni žarki, ki vpadajo na os leče, niso podvrženi lomu, ampak vpadajo na aktivni del, ki se zbirajo na goriščni črti, na točki njenega presečišča z optično osjo.

Bolj zapletena je leča s torično površino, ki nastane z vrtenjem kroga ali loka polmera r okoli osi. Polmer vrtenja R ni enak polmeru r.

Yu.Z. Rosenblum