Справочник по физике для инженеров и студентов - Яворский Б.М.
ISBN 5-488-00330-4
Скачать (прямая ссылка):
Ф = Ф1+Ф2, ftl = ft2 = 0.
11 +'2
6. ОСНОВНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
1°. Назначением оптических приборов является получение на экране или в светочувствительных устройствах (глаз, фотопленка и др.) четких изображений удаленных крупных предметов, близких мелких предметов, мелких деталей близких крупных предметов, нормальных предметов в глазу с аномальными оптическими свойствами, предметов, спроецированных на большие экраны. В соответствии с этим оптические приборы подразделяются на зрительные трубы (в том числе телескопы), лупы и микроскопы, очки, проекционные аппараты.
2°. Оптические приборы увеличивают угол зрения для изображения по сравнению с углом зрения, соот-
V.6.6. ОСНОВНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
663
ветствующим рассматриваемому предмету. Углом зрения называют угол, под которым в оптическом центре глаза сходятся лучи от крайних точек предмета или его изображения. Увеличение оптического прибора:
%Фи %Ф„’
N =
где <рп и <ри — соответственно углы зрения для предмета и его изображения.
3°. Оптические приборы обычно дают двумерное (плоское) изображение трехмерных (пространственных) предметов (объектов). Ограничение угла раскрытия пучков света от предмета, необходимое для получения достаточно четкого изображения, осуществляется с помощью апертурной диафрагмы. Роль апертурной диафрагмы может играть либо круглое отверстие в непрозрачном экране, либо оправа одной из линз системы.
4°. Входным и соответственно выходным зрачками оптического прибора называют то из отверстий в нем (или их изображений), которое сильнее всего ограничивает углы раскрытия входящих в прибор и выходящих из него пучков света (рис. V.6.9). Если апертурная диафрагма находится внутри прибора, то ее изображение в передней по отношению к предмету части прибора служит входным зрачком, а изображение в задней части прибора — выходным зрачком.
Плоскость
предмета
Плоскость
изображения
Рис. V.6.9
664
V.6 ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА
5°. Угол а, под которым виден диаметр входного зрачка из точки пересечения главной оптической оси прибора с плоскостью предмета, называют апертурным углом. Угол (3, под которым вйден диаметр выходного зрачка из точки пересечения главной оптической оси с плоскостью изображения, называют углом проекции.
Для ограничения поля зрения (в плоскости предмета), помимо апертурной диафрагмы, применяется диафрагма поля зрения, роль которой может также играть оправа одной из линз системы. Действительный контур диафрагмы поля зрения или его изображение в части системы, расположенной между этой диафрагмой и предметом, называют люком (входным окном). Наиболее резкое диафрагмирование поля зрения осуществляется тогда, когда плоскости люка и предмета совпадают.
6°. Отношение площади входного зрачка к квадрату фокусного расстояния передней (по отношению к предмету) линзы — объектива оптического прибора — называют светосилой (геометрической светосилой) I объектива. Освещенность изображения удаленного предмета E ~ I.
Отношение диаметра входного зрачка к фокусному расстоянию объектива называют относительным отверстием объектива Q. Освещенность изображения удаленного предмета E ~ Q2.
7°. Лупа представляет собой систему из одной или нескольких линз с небольшим фокусным расстоянием (/ = 10—100 мм). Предмет обычно располагают вблизи переднего фокуса лупы, так что его прямое мнимое увеличенное изображение в лупе получается в бесконечности, т. е. рассматривается глазом без усилия аккомодации. Увеличение лупы N = у, где D — расстояние
наилучшего зрения (для нормального глаза D = 250 мм).
8°. Микроскоп представляет собой комбинацию двух оптических систем (из одной или нескольких линз) — объектива и окуляра, разделенных значительным, по сравнению с и f2, расстоянием. Малый объект помещается вблизи переднего фокуса объектива, дающего его увеличенное действительное перевернутое изображение, которое рассматривается с помощью окуляра, играющего роль лупы.
V 6.6. ОСНОВНЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
665
Увеличение микроскопа равно
N = — — ,
и и
где Z1 и /2 — фокусные расстояния объектива и окуляра, Д — расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра, D — расстояние наилучшего зрения.
Для малых fy и /2 величина N может иметь порядок IO3. Возможное значение N и разрешающая способность микроскопа ограничиваются дифракционными явлениями. Освещение предмета в микроскопе широкими пучками света (для увеличения разрешающей способности микроскопа) производится с помощью конденсора, фокус которого располагается в плоскости предмета. Объектив должен удовлетворять условию апланатизма для точек возле его фокуса, а также должен быть ахроматизирован. Значение угла раствора пучка света, поступающего от предмета в объектив микроскопа, ограничено явлением полного внутреннего отражения света на верхней поверхности покровного стекла. Для увеличения этого угла, а также разрешающей способности микроскопа, применяют иммерсионные объективы.
9°. Телескоп представляет собой комбинацию двух оптических систем (из одной или нескольких линз) — объектива и окуляра. Действительное уменьшенное перевернутое изображение удаленного предмета, даваемое объективном, рассматривается через окуляр как через лупу. Для этого передняя фокальная плоскость окуляра совмещается с задней фокальной плоскостью объектива (телескопическая система).
