На законах геометрической оптики основано устройство и действие различных оптических приборов. Рассмотрим некоторые из них.
Основными частями фотоаппарата являются непрозрачная камера и система линз, называемая объективом. Простейший объектив представляет собой одну собирающую линзу. Объектив создаёт вблизи задней стенки камеры действительное перевёрнутое изображение фотографируемого предмета (рис. 7.61).
В большинстве случаев предмет находится на расстоянии, большем двойного фокусного расстояния, поэтому изображение будет уменьшенным. В том месте, где получается изображение, раньше помещали фотопластинку или фотоплёнку, покрытую слоем светочувствительного вещества (фотоэмульсией). В современных (цифровых) фотоаппаратах плёнка заменена матрицей светочувствительных элементов (фотодиодов), которые размещены на интегральной микросхеме. В фотодиодах падающий свет преобразуется в электрический сигнал.
РАСПАКОВКА,ОБЗОР советских фотоаппаратов
Фотографируемый предмет может находиться на разных расстояниях от аппарата. В связи с этим расстояние между объективом и плёнкой также нужно изменять. Обычно это осуществляется перемещением объектива.
Изображение предмета в фотоаппарате — действительное, перевёрнутое и уменьшенное.
Проекционный аппарат.
Схема устройства проекционного аппарата приведена на рисунке 7.62.
Изображение диапозитива 1 D создаётся на экране с помощью объектива О. Система линз К, называемая конденсором, используется для того, чтобы весь световой поток после диапозитива прошёл через объектив. Объектив проецирует освещённый диапозитив на экран.
1 Диапозитив — рисунок или фотоснимок, выполненный на прозрачной основе.
Увеличение проекционного аппарата можно менять, приближая объектив к диапозитиву или удаляя от него с одновременным изменением расстояния от аппарата до экрана. Обратите внимание, что предмет в проекционном аппарате необходимо размещать на расстояниях от F до 2F (рис. 7.63). Увеличение проекционного аппарата тем больше, чем меньше фокусное расстояние объектива.
Изображение предмета в проекционном аппарате — действительное, увеличенное и перевёрнутое.
Пo своему назначению оптические приборы, вооружающие глаз, можно разделить на две группы:
1) приборы для рассматривания мелких объектов (лупы, микроскопы);
2) приборы для рассматривания далёких объектов (зрительные трубы, телескопы и т. и.).
В отличие от фотоаппарата и проекционного аппарата, в таких приборах изображения рассматриваемых предметов являются мнимыми.
Отношение угла зрения при наблюдении предмета через оптический прибор к углу зрения при наблюдении невооружённым глазом принимают за характеристику оптического прибора — его угловое увеличение.
ДОСТАЛ ДО ЛУНЫ МОЩНЫМ ЛАЗЕРОМ в 10000 МИЛИВАТ — СМОТРЮ в ТЕЛЕСКОП
Угол зрения, под которым виден предмет невооружённым глазом (рис. 7.64), равен 2
2 Для малых углов .
где d0 = 25 см — расстояние наилучшего зрения; h — линейный размер предмета.
Простейший способ увеличения угла зрения при рассмотрении мелких предметов состоит в применении лупы. Лупой называют собирающую линзу или систему линз с малым фокусным расстоянием F (как правило, не более 10 см). Лупу помещают обычно близко к глазу, а предмет располагается в её фокальной плоскости. В этом случае лучи из любой точки объекта после выхода из лупы образуют параллельные пучки (рис. 7.65).
Следовательно, чёткое изображение точек на сетчатке получается без напряжения глаза. В лупу предмет виден под углом
Разделив почленно равенство (2) на равенство (1), найдём угловое увеличение лупы Гл:
Увеличение, даваемое лупой, ограничено её размерами. Действительно, линза с большой оптической силой должна быть сильно выпуклой. Вследствие этого размеры лупы приходится уменьшать до нескольких миллиметров, что ограничивает поле зрения и затрудняет использование лупы. Поэтому лупы с увеличением более 40 не применяются. Луны используют часовых дел мастера, геологи, ботаники, криминалисты, коллекционеры марок и те, кто занимается мелкой и точной работой, измерениями.
Микроскоп.
Микроскоп представляет собой комбинацию двух линз или систем линз (рис. 7.66). Линзу L1, обращённую к предмету, называют объективом. Действительное увеличенное изображение предмета, даваемое объективом, рассматривается через лупу L2 — окуляр. В результате общее увеличение получается весьма большим.
Рассмотрим принцип действия микроскопа. Для получения действительного увеличенного изображения предмет AB располагают между фокусом объектива и точкой, находящейся на двойном фокусном расстоянии. Наблюдение в окуляр удобно вести без напряжения глаза. Для этого окуляр размещают так, чтобы изображение A1B1, даваемое объективом, было совмещено с фокальной плоскостью окуляра (см. рис. 7.66).
Увеличением микроскопа Гм называют отношение угла зрения φ1, под которым виден предмет при наблюдении через микроскоп, к углу зрения φ при наблюдении невооружённым глазом с расстояния наилучшего зрения d0 = 25 см:
Согласно формуле (1),
где h — линейный размер предмета.
Окуляр микроскопа действует подобно лупе, и
где H — линейный размер изображения, даваемого объективом; F2 — фокусное расстояние окуляра.
Линейный размер изображения в объективе связан с линейным размером предмета соотношением
Здесь F1 — фокусное расстояние объектива. Расстояние между задним фокусом объектива и передним фокусом окуляра
называют оптической длиной тубуса микроскопа.
Подставляя в выражение (3) значения углов (4) и (5) и учитывая соотношения (6) и (7), получим формулу для увеличения микроскопа:
Увеличение микроскопа варьируется от нескольких десятков до 1500. Микроскоп позволяет различать мелкие детали предмета, которые при наблюдении невооружённым глазом или с помощью лупы сливаются.
Телескопы.
Телескоп — оптический прибор (большая зрительная труба), предназначенный для наблюдения небесных тел и звёзд. По своей оптической схеме телескопы подразделяются на линзовые (рефракторы) и зеркальные (рефлекторы). Телескоп, линзовая система которого даёт угловое увеличение удалённых объектов в видимом диапазоне, называют оптическим телескопом-рефрактором.
Для получения максимального углового увеличения изображение A1B1 удалённого предмета должно находиться в фокусе окуляра F2 телескопа. При этом фокусы объектива и окуляра телескопа совпадают (рис. 7.67).
Угловое увеличение телескопа рефрактора Гт определяется отношением угла зрения φ1, под которым виден удалённый предмет при наблюдении его в телескоп, к углу зрения φ, под которым он мог бы наблюдаться невооружённым глазом.
Используя рисунок 7.67, можно показать, что
В телескопе-рефлекторе объективом является параболическое зеркало большого диаметра. Одним из крупнейших подобных телескопов является расположенный в предгорьях Кавказа отечественный телескоп БТА («Большой Телескоп Азимутальный») с диаметром зеркала, равным 6 м. Сейчас созданы телескопы с зеркалами ещё больших размеров. Так, например, в обсерватории Кека находятся два зеркальных телескопа, диаметр первичных зеркал (всего их три в каждом из телескопов) которых составляет 10 м.
Ход лучей в зеркальном телескопе показан на рисунке 7.68.
Свет от небесного тела идёт практически параллельным пучком и после отражения от зеркала 31 сходится в его фокальной плоскости. При помощи плоского зеркала 32 световые лучи направляются в окуляр L1. Через окуляр рассматривают изображение тела. Увеличение больших телескопов превышает 500 за счёт большого фокусного расстояния объектива. C помощью телескопа можно различать на Луне предметы размером менее 1 м, а на Марсе — около 100 м.
Вопросы:
1. Охарактеризуйте изображение предмета, получаемого с помощью:
б) проекционного аппарата.
2. Нa какие группы можно разделить оптические приборы, вооружающие глаз?
3. Что называют угловым увеличением оптического прибора?
4. Чему равно угловое увеличение:
5. На какие два класса можно подразделить телескопы по их оптической схеме?
Вопросы для обсуждения:
Можно ли в телескоп увидеть муху, севшую на объектив этого телескопа?
Упражнения:
1. Определите угловое увеличение лупы, фокусное расстояние которой равно:
2. Определите оптическую силу лупы, дающей:
а) 4-кратное угловое увеличение;
б) 2-кратное угловое увеличение.
3. Найдите угловое увеличение, даваемое лупой, фокусное расстояние которой 2 см:
а) для нормального глаза;
б) для близорукого глаза с расстоянием наилучшего зрения 15 см.
4. Чему равно угловое увеличение телескопа, если фокусное расстояние объектива равно 15 м, а окуляра — 2,5 см?
Источник: xn—-7sbbfb7a7aej.xn--p1ai
Презентация на тему: Оптические приборы: телескоп, микроскоп, фотоаппарат, проекционный аппарат.
№ слайда 1
Описание слайда:
МОУ «Покровская средняя общеобразовательная школа» Оптические приборы: телескоп, микроскоп, фотоаппарат, проекционный аппарат. Выполнила: ученица 8 класса Ризаева Гульшаи.
№ слайда 2
Описание слайда:
Содержание. 1.Телескоп 2.Строение телескопа 3.Разновидности телескопов 4.Рефлекторы 5.Использование телескопов 6.Микроскоп 7.Создание микроскопа 8.Использование микроскопа
№ слайда 3
Описание слайда:
Телескоп. Телескоп- астрономические оптические приборы для наблюдения небесных тел- планет, звезд, туманностей, галактик. Первые телескопические наблюдения сделал итальянский ученый Г. Галилей, когда в 1609 г. впервые применил для обозрения неба зрительную трубу. Лучший из телескопов Галилея давал увеличение в 32 раза, и этого было достаточно, чтобы увидеть горы и кратеры на Луне, открыть спутники Юпитера, разглядеть множество звезд, не видимых невооруженным глазом.
№ слайда 4
Описание слайда:
№ слайда 5
Описание слайда:
Строение телескопа. Конструктивно телескоп представляет собой трубу(сплошную, каркасную или ферменную), установленную на монтировке, снабженной осями для наведения телескопа на объект и слежения за ним. Принципиальная схема простейшего телескопа такова. На переднем конце зрительной трубы укреплена двояковыпуклая линза- объектив.
Свет проходит через объектив и собирается в фокусе, где и получается изображение небесного тела. С помощью окуляра изображение можно рассматривать в увеличенном виде.
№ слайда 6
Описание слайда:
Разновидности телескопов. Существует 3 типа телескопов: линзовые(рефракторы), зеркальные(рефлекторы) и зеркально- линзовые. На рисунках даны оптические схемы рефрактора и рефлектора.
№ слайда 7
Описание слайда:
Рефракторы. Рефракторы имеют линзовый объектив, который образует изображение наблюдаемых объектов посредством преломления лучей света. Они используются в основном для визуальных и фотографических наблюдений. Из- за трудностей изготовления крупных однородных блоков оптического стекла диаметр этих объективов не велик. Самый крупный рефрактор с диаметром объектива 0.65 м установлен на Пулковской обсерватории.
№ слайда 8
Описание слайда:
Рефлекторы. Рефлекторы- телескопы с зеркальным объективом, образующим изображение путем отражения света от зеркальной поверхности. В рефлекторах большое зеркало называют главным. Отраженные от него лучи небольшим плоским зеркалом или призмой полного внутреннего отражения направляются в окуляр, находящийся сбоку от трубы.
В фокальной плоскости главного зеркала могут быть помещены фотопластинки для фотографирования небесных объектов. Рефлекторы используют в основном для фотографирования неба, фотоэлектрических и спектральных исследований, реже- для визуальных наблюдений.
№ слайда 9
Описание слайда:
Использование телескопов. По роду использования телескопы подразделяют на астрофизические- для изучения звезд, планет, туманностей, солнечные, астрометрические; спутниковые фотокамеры- для наблюдения искусственных спутников Земли; метеорные патрули- для наблюдений метеоров; телескопы для наблюдений комет и др.
№ слайда 10
Описание слайда:
Микроскоп. Микроскоп- оптический прибор, дающий сильно увеличенное изображение предметов, не видимых глазом. О назначении прибора говорит и его название, составленное из двух греческих слов: mikros- малый, маленький, skopeo- смотрю.
№ слайда 11
Описание слайда:
№ слайда 12
Описание слайда:
Создание микроскопа. Имеются сведения, что около 1590 г. прибор типа микроскопа был создан в Нидерландах З. Янсеном. Более совершенный прибор, в котором можно найти черты современного микроскопа, сконструировал в 1665 г. известный английский физик Р. Гук. Рассматривая под микроскопом тонкие срезы растительных и животных тканей, он открыл клеточное строение организмов. А в 1673- 1677 гг. в Нидерландах А. Левенгук с помощью микроскопа обнаружил не известный ранее людям мир микроорганизмов.
№ слайда 13
Описание слайда:
Использование микроскопа. При использовании исследуемый предмет (препарат, образец, биологический объект) помещают на предметном столике. Над столиком располагают устройство, в котором смонтированы линзы объектива тубус- трубка с окулярами. Наблюдаемый объект освещается с помощью системы, состоящей из лампы, наклонного зеркала и линзы.
Объектив собирает лучи , рассеянные предметом, и образует увеличенное изображение предмета, которое можно рассматривать с помощью окуляра. Увеличение микроскопа зависит от фокусных расстояний объектива и окуляра. Оптический микроскоп может увеличивать в 2000 раз.
№ слайда 14
Описание слайда:
№ слайда 15
Описание слайда:
Электронный микроскоп. Первый электронный микроскоп был построен в начале 1930- х гг. В отличие от оптического в электронном микроскопе вместо лучей света используют быстрые электроны, а вместо стеклянных линз- электромагнитные катушки, или электронные линзы. Источник электронов для «освещения» объекта- электронная «пушка».
№ слайда 16
Описание слайда:
Строение электронного микроскопа. Электронный микроскоп состоит из: 1- анод; 2- катод; 3- фокусирующий электрод; 4- конденсорная линза; 5- объективная линза; 6- проекционная линза; 7- промежуточное изображение.
№ слайда 17
Описание слайда:
Строение электронного микроскопа.
№ слайда 18
Описание слайда:
Фотоаппарат. Фотоаппарат представляет собой замкнутую светонепроницаемую камеру. Изображение фотографируемых предметов создается на фотопленке системой линз, которая называется объективом. Специальный затвор позволяет открывать объектив на время экспозиции. Особенностью работы фотоаппарата является то, что на плоской фотопленке должны получаться достаточно резкими изображения предметов, находящихся на разных расстояниях.
№ слайда 19
Описание слайда:
№ слайда 20
Описание слайда:
№ слайда 21
Описание слайда:
История фотографирования. Фотографирование было изобретено в начале прошлого века. В 1840 г. была впервые сфотографирована Луна, в 1842 г. – Солнце. В современной жизни, науке и технике фотография очень широко используется. Усовершенствованы фотоаппараты и способы съемки, освоено цветное фотографирование.
Получают снимки молекул и атомов, планет и звезд, производят съемки под одой и из космоса. До 1959 г. человечество не знало, какой вид имеет обратная, не видимая с Земли сторона Луны. Она была впервые сфотографирована при помощи советской автоматической межпланетной станции, стартовавшей 4 октября 1959 г. В сентябре 1968 г. из космоса была сфотографирована наша планета- Земля. Фотографирование осуществлялось с помощью автоматической станции «Зонд- 5».
№ слайда 22
Описание слайда:
Проекционный аппарат. Проекционный аппарат предназначен для получения крупномасштабных изображений. Объектив O проектора фокусирует изображение плоского предмета (диапозитив D) на удаленном экране Э. Система линз K, называемая конденсором, предназначена для того, чтобы сконцентрировать свет источника S на диапозитиве. На экране Э создается действительное увеличенное перевернутое изображение. Увеличение проекционного аппарата можно менять, приближая или удаляя экран Э с одновременным изменением расстояния между диапозитивом D и объективом O.
№ слайда 23
Источник: ppt4web.ru
Презентация на тему Оптические приборы
уменьшать, улучшать (в редких случаях ухудшать) качество изображения, давать возможность увидеть искомый предмет косвенно.
Слайд 4Лупа
Лупа — оптическая система, состоящая из линзы
или нескольких линз, предназначенная для увеличения и
наблюдения мелких предметов, расположенных на конечном расстоянии.
Слайд 5Фотоаппарат
Фотоаппарат — устройство для получения и фиксации
неподвижных изображений материальных объектов при помощи света
Слайд 6Проектор
Проектор. Этот прибор предназначен для получения действительных
увеличенных изображений предметов. То есть таких изображений,
которые можно спроектировать на экран и, тем самым, сделать видимыми многим людям одновременно.
Слайд 7Телескоп
Телескоп-рефрактор содержит два основных узла: линзовый
объектив и окуляр
Объектив создаёт действительное уменьшенное обратное
изображение бесконечно удалённого предмета в фокальной плоскости.
Это изображение рассматривается в окуляр как в лупу.
Виды телескопов
Слайд 8Рефлектор Ньютона
При использовании ранних телескопов-рефракторов возникала одна
существенная проблема, которая обусловлена дефектом линз, называемым
хроматической аберрацией и приводящим к появлению вокруг изображений нежелательных цветных ореолов.
Для устранения этого недостатка английский ученый Исаак Ньютон в 1660-е годы сконструировал телескоп-рефлектор
Слайд 9Виды телескопов
Зеркальные
Линзовые
Слайд 10Микроскоп
Сложный микроскоп состоит из двух выпуклых линз.
Линза объектива создает увеличенное изображение, которое затем
снова увеличивается линзой окуляра. Как и в астрономическом телескопе, это изображение перевернуто. Многие сложные микроскопы имеют комплект объективных линз с различной степенью увеличения.
Источник: thepresentation.ru