Назад
На главную страницу
Вперед
Ведение
Фотометрия
Прямолинейное распространение света
Отражение света
Преломление света
Полное внутреннее отражение
Плоское зеркало
Кривые зеркала
Прохождение света сквозь призму
Линзы

    

Некоторые оптические приборы.

Оптическими приборами называются устройства, предназначенные для получения на экранах, светочувствительных пластинках, фотопленках и в глазу изображений различных объектов. Обычно оптические приборы дают плоское (двумерное) изображение трехмерных пространственных объектов. Оптическими приборами например являются: фотоаппарат и проекционный аппарат, глаз, очки, лупа и микроскоп, зрительные трубы (включая телескопы).

Глаз, как орган зрения.

Глаз является органом зрения. На рисисунке представлена схема устройства глаза человека. Склера 1 образует наружную обо­лочку глазного яблока и защищает внутренность глаза, сохраняя его жесткость. На передней поверхности склера переходит в прозрачную роговицу 2, сквозь которую свет проникает в глаз. За роговицей расположена радужная оболочка 3 с отверстием - зрачком 4. Радужная оболочка является мышечным кольцом, которое сжимается и растягивается, изменяя размеры зрачка и величину светового потока, попадающего в глаз. Хрусталик 5 представляет собой эластичное, линзоподобное тело. Особая циллиарная мышца 6, натягиваясь или расслабляясь, изменяет радиусы кривизны поверхности хрусталика, его оптическую силу и фокусное расстояние. Полость между роговицей и хрусталиком заполнена влагой. За хрусталиком находится стекловидное тело 7. Оптическую систему глаза, аналогичную линзе с оптической силой D"58,5 диоптрии, составляют роговица, влага, хрусталик и стекловидное тело. Оптический центр этой системы с главной оптической осью АВ расположен на расстоянии около 5 мм от роговицы, всегда действительное обратное изображение предмета, на который аккомодирован глаз, образуется на сетчатке 9 - полусфере, состоящей из особых светочувствительных клеток, имеющих форму колбочек и палочек. Клетки расположены на задней поверхности сетчатки, которая лежит на сосудистой оболочке 8. Нервные клетки сетчатки, объединяясь, образуют зрительный нерв 10, выходящий из глаза в месте, где нет светочувствительных клеток (слепое пятно 11). В центре сетчатки, на оптической оси, находится область наибольшей остроты зрения - центральная ямка 12, в которой сосредоточены колбочки, обеспечивающие глазу восприятие цвета. На других участках сетчатки расположены в основном палочки, отвечающие за монохромные изображения. При этом каждая палочка может реагировать на один фотон.

Принципы работы глаза.

Под действием света в высокосветочувствительных клетках происходят сложные физико-химические процессы, в результате которых в клетке генерируется нервный импульс, который через зрительный нерв передается в мозг. Совместное действие палочек и колбочек осуществляет процесс зрения. Зрение, осуществляемое палочками, обнаруживает размеры и форму предмета. Цветовое зрение осуществляется колбочками, если изображение предмета попадает в центральную ямку.

Для создания на сетчатке четкого изображения предметов, удаленных от глаза на различные расстояния, фокусное расстояние оптической системы в глазу должно изменяться. Это достигается изменением радиусов кривизны поверхности хрусталика. Свойство глаза приспособляться к расстоянию, на котором находятся рассматриваемые предметы, называется аккомодацией. Аккомодация происходит непроизвольно с помощью сокращения или растяжения циллиарной мышцы. Дальней точкой называется точка, которую видит глаз при расслабленной циллиарной мышце. Точка, резко видимая глазом при наибольшем напряжении мышцы, называется ближней точкой. Для нормального глаза дальняя точка находится в бесконечности, а ближняя - на расстоянии 15 - 20 см.

Дефекты зрения.

Близорукостью называется дефект зрения, при котором дальняя точка лежит на конечном расстоянии и в ненапряженном состоянии глаза изображение удаленного предмета получается не на сетчатке, а перед ней.
Коррекция близорукости производится с помощью очков с вогнутыми линзами.
Дальнозоркость - дефект зрения, приводящий к удалению ближней точки от глаза.
Изображение предмета в ненапряженном состоянии глаза получается за сетчаткой. Очки с выпуклыми линзами исправляют этот дефект и возвращают изображение на сетчатку.
Величина изображения S'S1' предмета SS1 на сетчатке определяется углом зрения f=h/f, вершина которого находится в оптическом центре глаза, а лучи направлены на крайние точки предмета.

Расстоянием наилучшего зрения D называется такое расстояние от предмета до глаза, при котором f оказывается максимальным при условии, что напряжение аккомодации невелико и глаз не устает. Для нормального глаза D"25 см. Нормальным считается глаз с хорошо сохранившейся способностью к аккомодации. С возрастом способность глаза к аккомодации постепенно уменьшается.

Две точки изображения предмета считаются разрешенными, если они попадают на две разные светочувствительные клетки на сетчатке и воспринимаются глазом раздельно. Разрешающая способность глаза оценивается по минимальному углу зрения fмин под которым при хорошем освещении две точки предмета видны раздельно.

Лупа.

Лупой называется оптический прибор, позволяющий простейшим образом увеличить угол зрения. Лупа представляет собой короткофокусную линзу, которую помещают для рассмотрения предмета. AB=h так, чтобы предмет был ближе главного фокуса F линзы.

Невооруженный нормальный глаз видит предмет АВ под углом зрения f0 таким, что tg f0 = h/D (D - расстояние наилучшего зрения). Глаз, вооруженный лупой, видит предмет под углом f, тангенс которого равен tg f = h/f, где f - фокусное расстояние линзы. Изображение аb предмета на сетчатке оказывается таким, как если бы рассматривался предмет A1B1 , являющийся мнимым изображением в лупе предмета АВ.
Угловым увеличением f оптического прибора называется величина   

Микроскоп.

Микроскопом называется прибор, позволяющий получать значительные угловые увеличения близко расположенных мелких предметов. Он представляет собой комбинацию двух короткофокусных линз - объектива и окуляра.

Ход лучей в микроскопе приведен на рис. Предмет располагается за фокусом объектива. Действительное, перевернутое, увеличенное изображение получается за объективом, перед фокусом окуляра.

 

На следующую страницу...

   

Hosted by uCoz