Полученные исследователями знания о световые явления позволили создать немало оптических приборов, намного расширяют границы возможностей человека.
Вы уже знаете о простой и распространенный оптический прибор - очки. Сегодня мы будем обсуждать принцип действия других оптических приборов. Дальше все обсуждения сопровождается демонстрацией таблиц, слайдов или самих оптических устройств. Всем вам хорошо известен фотоаппарат. В чем-то он похож на нашего глаза. Оптическая система глаза должно создавать действительное изображение на сетчатке, а оптическая система фотоаппарата - на фотопленке или другой поверхности, что имеет светочувствительные элементы (сегодня цифровые фотоаппараты все больше приходят на смену пленочным). Первые фотоаппараты действовали еще по принципу камеры-обскуры. Но количество света, которое проходило через маленькое отверстие, была тоже маленькая, да и чувствительность фотоматериалов была низкой ...
Итак, чтобы получить фотографии, нужно было вести съемку в течение десятков минут! Замена маленького отверстия объектива позволила значительно улучшить качество фотографий и делать их гораздо быстрее (сегодня время экспозиции в бытовых камерах может составлять тысячные доли секунды). Объектив современного фотоаппарата - это достаточно сложная система, однако в целом он работает как одна уборочная линза (только такая линза может давать действительные изображения). Для наводки на резкость предусмотрена возможность немного перемещать объектив, меняя его расстояние от пленки (в некоторых аппаратах это осуществляется автоматически). Обычно изображение на пленке сильно уменьшенное, потому что предмет находится намного дальше от фокусного расстояния, а пленка - лишь немного дальше фокуса объектива. Принцип действия фотоаппарата применен и в кинокамера, и в видеокамерах. Проекционный аппарат (существует много разновидностей такого аппарата, например, Кинопроекционный аппарат) тоже должно создавать настоящие изображения. Однако «предметом» для него крошечный кадр или небольшой рисунок, а изображение должно быть получено на большом экране, чтобы его видели зрители.
Какой линзе должен быть эквивалентен объектив проекционного аппарата?
Какими должны быть расстояния к "предмету" и на экран?
После обсуждения приходим к выводу, что объектив проекционного аппарата должен быть эквивалентен уборочной линзе, «предмет» должен быть расположен чуть дальше от фокуса (близко к нему), а экран - на большом расстоянии.
Фото и проекционный аппарат создают истинные изображения (на пленке или на экране); объективы этих аппаратов работают как уборочные линзы.
Телескопы, которые сегодня позволили заглянуть далеко во Вселенную, в простейшем варианте состоят всего из двух линз - объектива и окуляра. Свет проходит сначала через объектив, а затем через окуляр. Объектив может быть и рассеивающей линзой, в крупнейших телескопах вместо линз используются сферические зеркала. Однако нам сегодня достаточно обсудить простейший случай: объектив и окуляр является собирательными линзами, причем фокусное расстояние объектива намного больше. Длину трубы телескопа принимают такой, чтобы фокусы объектива и окуляра совпадали. При этом условии параллельные лучи от далеких объектов будут выходить из окуляра тоже параллельным пучком, так что их можно наблюдать без напряжения зрения. Однако на входе телескопа между двумя лучами был небольшой угол, то на выходе он значительно увеличится. Что могут дать нам телескопы? Если речь идет о наблюдении за далекими звездами, то никакого «увеличенного изображения» таких объектов получить невозможно - они воспринимаются как точки. Однако телескоп дает возможность различить близкие по направлению светящиеся точки, наблюдать их отдельно. Именно наблюдение через телескоп показали, что Млечный Путь - это огромное количество отдельных звезд, а не что-то сплошное. Кроме того, в большой телескоп попадает гораздо больше света, чем в глаз. Поэтому с помощью телескопа можно увидеть такие звезды, которые для невооруженного глаза просто невидимы.
Телескоп позволяет различать близкие светящиеся точки и наблюдать очень слабые далекие светящиеся объекты.
Микроскоп позволил заглянуть хоть немного в мир крошечных живых существ, изучить строение многих материалов и живой клетки. Принцип действия этого оптического прибора довольно прост. Его объектив и окуляр является собирательными линзами. Объект (например, крохотная капля воды с микроорганизмами) расположен чуть дальше от фокуса объектива.
Итак, объектив дает действительное обратное увеличенное изображение. Это изображение является «предметом» для окуляра, который дает мнимое изображение, еще сильнее увеличено. Оно так и остается обратным.
Микроскоп дает мнимое обращено увеличенное изображение малых объектов.
Современные оптические микроскопы дают увеличение в 2000 раз. Однако улучшить этот показатель практически невозможно. Итак, увидеть в оптический микроскоп атом невозможно. Чтобы исследовать такие глубины микромира, нужны другие приборы, например, электронные микроскопы.
Фото и проекционный аппарат создают истинные изображения (на пленке или на экране); объективы этих аппаратов работают как уборочные линзы.
Телескоп позволяет различать близкие светящиеся точки и наблюдать очень слабые далекие светящиеся объекты.
Микроскоп дает мнимое обращено увеличенное изображение малых объектов.