Оптические приборы
Начнем с истории: уже древние римляне обратили внимание на “увеличивающую силу” сосуда, наполненного водой. Они знали, что лучи солнца, проходящие через него, могут обжечь кожу, зажечь огонь, хотя вода в нем не закипает.
Первым оптическим прибором были очки. Когда появились первые очки? История не может назвать точную дату их рождения. Известно, что в Европе подобие современных очков – диски для глаз – появились во Флоренции в 1306 году, изготовлены венецианскими мастерами-стеклодувами. Известно также, что в древнем Китае за много веков до этого использовались очки с дымчатыми кварцевыми дисками. Их традиционно носили судьи, чтобы не было видно выражения их лица. По мере совершенствования очки назывались по-разному: монокль, лорнет, пенсне, очки.
После появления очков была изобретена лупа для рассмотрения мелких предметов.
Любители оптики, конечно, не могли не соединить несколько линз и зеркал, чтобы получать изображения. Из таких комбинаций постепенно получались труба и микроскоп. Авторство этих изобретений не принадлежит одному лицу, но можно проследить историю их возникновения, что мы и попытаемся сделать, а заодно рассмотрим и другие приборы.
За 150 лет он сильно изменился и внешне мало похож на своих предков. Роль линзы, дающей изображение, выполняет объектив – система нескольких линз. Дело в том, что хорошего изображения с помощью одной линзы не получить – оно получается размытым и нечетким, а в системе линзы исправляют недостатки друг друга и создают качественное изображение. Дальномер – это конструкция из подвижных зеркал. Когда мы смотрим в окуляр аппарата, то в его центре видим кружок или квадрат, на котором изображение может раздваиваться. Вращая объектив, мы добиваемся слияния двух изображений – значит на резкость он наведен точно. В момент съемки зеркало поднимается, затем срабатывает затвор, и зеркало возвращается в исходное положение. Еще одна важная деталь в объективе: его отверстие может увеличиваться и уменьшаться с помощью подвижных лепестков – диафрагмы. Чем больше отверстие диафрагмы, тем больше света попадает в объектив.
Увеличитель состоит из трех основных частей – осветителя, штанги, по которой он перемещается, и столика , куда кладется фотобумага.
При помощи увеличителя с негатива можно отпечатать его позитивное изображение любого размера. Степень увеличения зависит от расстояния между объектом и экраном.
Осветительная часть устроена так: в нижней части корпуса крепится объектив, он может перемещаться для наводки на резкость. В схеме увеличителя есть важная оптическая система – конденсор. Конденсор представляет собой систему из двух или трех линз и концентрирует лучи от лампы внутри объектива. Под конденсором помещается рамка с негативом.
Так как получается увеличенное изображение с негатива, то пленка должна располагаться между фокусом и двойным фокусом конденсора.
3) Микроскоп
“Хоть острым взором нас природа одарила,
Но близок оного конец имеет сила.
Но в нынешних веках нам микроскоп открыл,
Что Бог в невидимых животных сотворил”.
Настоящими “отцами” микроскопии как методики наблюдения и исследования не различимых невооруженным глазом предметов считаются английский исследователь Р. Гук и голландец А. Левенгук. В 1673 году Левенгук первый наблюдал и зарисовал капиллярные сосуды в хвосте головастика, красные кровяные тельца и сотни других удивительных вещей, о которых никто и не подозревал. Именно он обнаружил неведомых ранее живых существ – микробов – в капле воды, положив начало новой науке – микробиологии.
Микроскоп – это прибор, увеличивающий изображение предмета в несколько сот и даже тысяч раз. Главная часть светового микроскопа – линзы, вставленные в тубус (трубку). В верхнем конце тубуса находится окуляр, состоящий из оправы и двух линз. На нижнем конце тубуса помещается объектив, состоящий из оправы и нескольких линз. Название “объектив” происходит от латинского слова, означающего “предмет”.
4) Телескоп
“Во зрительных трубах Стекло являет нам
Колико дал творец пространство небесам.
Толь много солнцев в них пылающих сияет,
Подвижных сколько звезд нам ясна ночь являет”.
Телескоп был изобретен в начале XVII века. Существует несколько видов телескопов. Свет в телескопе собирается не выпуклой линзой, а вогнутым зеркалом. В рефлекторе зеркало помещают в нижнем конце телескопа, оно отражает лучи и собирает их у верхнего конца трубы, где и находится наблюдатель. Рефлектор имеет недостаток: в него отчетливо виден лишь небольшой участок неба.
Бинокль имеет тот же принцип действия, что и телескоп, только сделан для обоих глаз.
“Две области – сияния и тьмы –
Исследовать равно стремимся мы.” (Е. Баратынский)
Рисунок ночезрительной трубы выполнен самим М. В. Ломоносовым, который ее и создал. Ломоносов впервые в истории оптики поставил перед собой задачу: сделать “ночезрительную трубу”, посредством которой можно было бы явственно рассматривать в светлую ночь или сумерки не ясные небесные светила, а предметы на земле и на море, едва различимые глазом. Его “ночезрительная труба” была двухлинзовым устройством. Она состояла из “одной линзы малой и другой большой, собиравшей лучи”. Принцип действия был основан на том, что глаз человека в сумерках и в темноте действует не так, как днем, его чувствительность становится значительно выше. Не зная этой закономерности, Ломоносов гениально предугадал ее.
Сейчас широко используются приборы ночного видения в военной и гражданской технике, в науке.
6) Волоконно – оптическая связь
Прежде чем разобрать этот вид связи, рассмотрим эффект полного внутреннего отражения.
Определение: Исчезновение преломленного луча при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную называется полным отражением.
Это можно увидеть на опыте: светить лазером через банку с водой, добиться полного отражения, изменяя угол падения луча на поверхность воды изнутри.
Одно из самых значительных применений этого эффекта – волоконно-оптическая связь, ставшая возможной только благодаря тому, что свет распространяется по тончайшим прозрачным волокнам, не выходя за их пределы. Использование волоконных световодов: в технике связи (телевидение, телефон, видеотелефон ит.д.), в летательных аппаратах, на судах и других мобильных устройствах, в радиоэлектронной аппаратуре, вычислительных и измерительных комплексах, автоматизированных системах управления.
ПОЗАБОТИМСЯ О СВОИХ ГЛАЗАХ
Переходим к разделу "Знаний много не бывает" , где узнаем много полезной информации.