instrumente optice

Subiecte codificator UTILIZARE: instrumente optice.

După cum știm de la subiectul anterior. pentru un control mai detaliată a obiectului care aveți nevoie pentru a crește unghiul de vizualizare. Apoi, imaginea obiectului pe retina va fi mai mare, iar acest lucru va duce la iritarea numărului mai mare de terminații nervoase ale nervului optic; creierul a trimis o cantitate mare de informații vizuale și vom putea vedea noi părți ale obiectului.

De ce este unghiul de vedere este mic? De fapt, există două motive: 1) obiectul în sine are o dimensiune mică; 2) obiectul, deși destul de mari dimensiuni, dar de departe.

Instrumente optice - un dispozitiv pentru a crește unghiul de vizualizare. Pentru vizualizarea obiectelor mici, folosind o lupă și un microscop. Pentru vizualizarea obiectelor îndepărtate sunt folosite telescoape (precum și binocluri, telescoape și altele asemenea. D.)

Începem cu vizionare obiecte mai mici, cu ochiul liber. Aici și sub ochi este normal. Să ne amintim că ochiul normal în absența stresului se concentrează pe fasciculul de lumină retinei paralele, iar distanța de cea mai bună vizibilitate pentru ochi normali încă văd.

Lăsați dimensiunea redusă a obiectului este la o distanță de cea mai bună vizibilitate din ochi (fig. 1). Pe retină există o imagine răsturnată a obiectului, dar, după cum vă amintiți, este a doua imagine este apoi inversat în cortexul cerebral, și ca rezultat vom vedea subiectul corect - nu cu susul în jos.

Fig. 1. Examinând obiect mic cu ochiul liber

Unghiul de vedere este mic și obiectul este mic. Să ne amintim că un unghi mic (în radiani) nu este foarte diferit de tangentă sale :. Prin urmare:

În cazul în care distanța r de centrul optic al ochiului la nivelul retinei, imaginea de pe retină este egală cu:

De la (1) și (2) avem:

După cum se știe, diametrul ochiului este de aproximativ 2,5 cm, deci. Prin urmare, de la (3), ca obiecte mici atunci când sunt privite cu ochiul liber imaginii subiectului pe retină este de aproximativ 10 ori mai mică decât obiectul în sine.

Măriți imaginea obiectului pe retina folosind lupa (lupă).

Lupa - este doar de colectare lentile (sau un sistem de lentile); distanță focală lupei este în mod tipic în intervalul de la 5 până la 125 mm. Subiectul analizează printr-o lupă, acesta este plasat în planul focal (Fig. 2). În acest caz, razele care provin de la fiecare punct de obiect, după trecerea lupe sunt paralele și le concentrează pe retina ochiului, fără a se confrunta cu stres.

Fig. 2. Examinarea subiectului prin intermediul unei lupe

Acum, așa cum am văzut, este egal cu unghiul de vedere. De asemenea, este mică și aproximativ egală cu tangenta sa:

Dimensiune L imagine pe retină este acum egal cu:

Așa cum se arată în Fig. 1, săgeata roșie pe retină este de asemenea îndreptată în jos. Acest lucru înseamnă că (ținând cont de imaginea secundară în caz de răsturnare cu conștiința noastră) printr-o lupă, vom vedea imaginea neperevornutoe a obiectului.

Creșterea lupă - raportul dintre dimensiunea imaginii folosind o lupă pentru dimensiunea imaginii la vizualizarea obiectului cu ochiul liber:

Substituind expresia (6) și (3). obținem:

De exemplu, dacă distanța focală a lupei este de 5 cm, atunci crește. Atunci când sunt vizualizate printr-un obiect lupă apare de cinci ori mai mult decât atunci când sunt privite cu ochiul liber.
Substituind în ecuația (7), ecuația (5) și (2):

Astfel, o creștere a lupe de mărire unghiulară au: este raportul dintre unghiul de vedere atunci când se uită la un obiect printr-o lupă la dreapta obiectului atunci când sunt privite cu ochiul liber.

Rețineți că creșterea valorii lupe subiective au - pentru că valoarea în formula (8) este distanța până la cea mai bună a ochiului normal. În cazul unei distanțe pe termen scurt sau lung cu deficiențe de vedere ochi de cea mai bună vizibilitate va fi în mod corespunzător mai puțin sau mai mult.

De la (8) rezultă că mai mare creștere în lupe, mai mică decât lungimea focală. Reducerea lungimii focale a obiectivului de colectare se realizează prin creșterea curbura suprafețelor de refracție: o lentilă pentru a face o convexă și, astfel, reduce dimensiunea sa. În cazul în care creșterea a ajuns la 40-50 dimensiune lupei devine câțiva milimetri. La lupe scară, chiar mai mici de a utiliza nu va fi posibil, prin urmare, considerată ca fiind o limită superioară de creștere a unei lupe.

În multe cazuri (de exemplu, în biologie, medicină și așa mai departe. D.) Este necesar să se observe obiecte mici, cu o creștere de câteva sute. Lupa aici nu se va administra, iar oamenii recurg la ajutorul unui microscop.

Microscopul cuprinde două lentile convergente (sau două astfel de sistem de lentile) - lentila și ocular. Amintiți-vă acest lucru este simplu: obiectivul transformat într-un obiect, iar ocularul - pentru ochi (pentru ochi).

Ideea este microscop simplu. Obiectul în cauză este între lentila de focalizare și cu dublă focalizare, astfel încât lentila oferă o mărire a imaginii (reală inversată) a obiectului. Această imagine este situată în planul focal al ocularului și apoi vizualizate prin ocular ca o lupă. Ca urmare, acesta reușește să ajungă la creșterea finală, o mult mai mare de 50.

grinzi muta la microscop prezentat în Fig. 3.

Fig. 3. Cursul razelor la microscop

Figura Note clare - lentilă cu distanța focală - distanța focală a ocularului - dimensiunea obiectului; - dimensiunea unei imagini de obiect prin lentile. Distanța dintre planul focal al obiectivului și ocularului lungime optică este numit tubul microscop.

Rețineți că săgeata roșie pe retină orientată în sus. Brain secundar se răstoarne, și ca urmare a obiectului așa cum se vede la microscop inversat va apărea. Pentru a preveni acest lucru, intermediarii folosiți în lentila microscopului, inversează și mai mult imaginea.

Amplificare microscopului se determină în același mod ca și o lupă pentru :. Aici, ca mai sus, și - dimensiunea imaginii pe retina, iar unghiul de vedere asupra observarea unui obiect printr-un microscop, și - aceeași valoare atunci când obiectul este privit cu ochiul liber.

Avem încă. și unghiul. așa cum se vede din Fig. 3. este:

Împărțind de. Obținem pentru mărire a microscopului:

Acest lucru nu este cu siguranță formula finală: conține și (cantitățile referitoare la obiectul), și ar dori să vadă caracteristicile microscop. Inutile ne atitudinea, vom elimina prin formula de lentile.
Pentru a începe o altă privire la fig. 3 și folosind triunghiuri unghi-similaritate cu picioarele și roșu:

Aici, - distanța de la obiectiv la imagine, - a - distanța h de la obiect la obiectiv. Acum ne angajăm formula lentile pentru a cristalinului:

din care obținem:

și această expresie substituim în (9):

Aceasta este expresia finală pentru creșterea dată de microscop. De exemplu, dacă distanța focală este cm, lungimea focala a ocularului. și lungimea optică a tub cm, în conformitate cu formula (10)

Comparați că, cu o creștere de doar o singură lentilă, care se calculează folosind formula (8):

Grosisment de microscop de 10 ori mai mult!

Acum am ajuns la obiectele care sunt suficient de mari, dar este prea departe de noi. Pentru a le trata mai bine, telescoape folosite - telescoape, binocluri, telescoape, etc ...

Lens a telescopului este convergent de lentile (sau sistem de lentile), cu o lungime focala suficient de mare. Dar ocularul poate fi atât de colectare și difuzor. Prin urmare, există două tipuri de telescoape:

-tub Kepler - în cazul în care ocularul este o lentilă convergentă;
-telescopul lui Galileo - în cazul în care ocularul este o lentilă divergentă.

Să luăm în considerare modul în care aceste telescoape.

Principiul de funcționare al conductei Kepler este simplu: a cristalinului oferă o imagine a retreiving la distanță în planul său focal, și apoi imaginea este văzută prin ocular ca o lupă. Astfel, planul focal posterior al lentilei coincide cu planul focal frontal al ocularului.

tub cu raze în cursul Kepler este prezentată în Fig. 4.

Obiectul este situat departe săgeată. îndreptat vertical în sus; nu este arătat în figură. Ray de la punctul merge de-a lungul axei optice principale a cristalinului și ocular. Din punctul de a merge două grinzi, care, din cauza depărtării obiectului pot fi considerate paralele.

Ca rezultat al imaginii noastre obiect dat de lentila obiectivului, acesta este dispus în planul focal al obiectivului și este valabil, răsturnat și redus. Imaginile arată dimensiunile.

obiect ochiul liber este văzută la un anumit unghi. Conform Fig. 4:

în cazul în care - lungimea focală a obiectivului.

Imagine obiect vom vedea în ocular la un unghi. care este:

în cazul în care - lungimea focala a ocularului.

Creșterea telescopul - este raportul dintre unghiul de vedere atunci când este privit într-o conductă cu unghiul de vedere atunci când sunt privite cu ochiul liber:

În conformitate cu formulele (12) și (11) obținem:

De exemplu, dacă distanța focală a obiectivului este de 1 m, iar lungimea focala a ocularului este de 2 cm, apoi mărirea telescopului va fi egal cu :.

tub cu raze în cursul Kepler este practic la fel ca și în microscop. Imaginea obiectului pe retină va fi, de asemenea, o săgeată îndreptată în sus, și așa vom vedea obiectul într-un tub inversat Kepler. Pentru a evita acest lucru, în spațiul dintre lentilă și ocularul pus lentile sau prisme releu speciale, care se transformă din nou imaginea.

Galileo a inventat telescopul său în 1609, iar descoperirile sale astronomice a șocat contemporanii. El a descoperit sateliții lui Jupiter și fazele planetei Venus, a văzut relieful lunar (munți, depresiuni și văi) și petele de pe soare, și un grup solid cu aspect de stele din Calea Lactee a apărut.

tubul ocularului Galileo servește difuzor; planul focal posterior al lentilei coincide cu planul focal posterior al ocularului (Fig. 5).

Dacă ocularul nu a fost, atunci telecomanda imaginea săgeată ar fi în
planul focal al lentilei. Cifra este prezentată în imagine fantomă - pentru că, în realitate, nu este acolo!

Dar nu-l acolo, deoarece razele din punct. care, după ce trece obiectivul de a deveni punctul de convergenta. nu ajung și ajunge la ocular. După ocular, ele devin din nou paralele și, prin urmare, percepută de ochi fără stres. Dar acum vom vedea imaginea obiectului la un unghi. care este mai mare decât unghiul de vedere atunci când se uită la obiect cu ochiul liber.

și pentru a crește conducta Galileo, obținem aceeași formulă (13). și că țeava Kepler:

Rețineți că, la aceeași mărire tub Galilean.`` sunt mai mici decât conducta de Kepler. Prin urmare, una dintre cele mai importante aplicații ale țevii Galileo - binoclul.

Spre deosebire de microscop și țeavă Kepler, Galileo în tub, vom vedea obiecte neperevornutymi. De ce?

Sunați-ne: 8 (800) 775-06-82 (apel gratuit în România) +7 (495) 984-09-27 (apel gratuit de la Moscova)

Sau faceți clic pe „Aflați mai multe“ pentru a completa formularul de contact. Vă vom suna cu siguranță înapoi.