ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 390
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Конденсор 1 устанавливается таким образом, чтобы он давал изображение 6 небольшого источника 2 на самом объективе 3 (рис. 242 ).Размеры конденсора выбираются с таким расчетом, чтобы весь диапозитив 4 был равномерно освещен. Лучи, проходящие
Рис. 240. Схема проекционного аппарата для демонстрации прозрачных объектов: 1 — объект, 2 — источник света, 3— конденсор, 4 — вогнутое зеркало, 5 — объектив, 6 — экран
через любую точку диапозитива, должны затем пройти через изображение 6 источника света; следовательно, они попадут в объектив и по выходе из него образуют на экране изображение этой точки диапозитива.
Рис.241. Схема простейшего киноаппарата: 1 — источник света;
2 — конденсор; 3 — проекционный объектив; 4 — фильм; 5 — лентопротяжный механизм; 6 — обтюратор
Таким образом, объектив даст на экране изображение всего диапозитива, которое будет правильно передавать распределение светлых и темных областей на диапозитиве.
Рис. 242. Освещение объекта с помощью конденсора: 1 — конденсор, 2 — источник света, 3 — объектив, 4 — диапозитив, 5 — экран, 6 —
изображение
Для демонстрации на экране непрозрачных предметов, например чертежей и рисунков, выполненных на бумаге, их сильно освещают сбоку с помощью ламп и зеркал и проецируют с помощью светосильного объектива.
Схема такого прибора, называемого эпископом или эпипроектором, изображена на рис. 243. Источник 1 с помощью вогнутого зеркала 2 освещает объект 3, лучи от каждой точки S объекта поворачиваются плоским зеркалом 4 и направляются в объектив 5, который дает изображение на экране 6.
Рис. 243. Проекционный аппарат для демонстрации непрозрачных
объектов: 1 — источник света, 2 — вогнутое зеркало, 3 — объект,
4 — плоское зеркало, 5 — объектив, 6 — экран
Часто применяют приборы, имеющие двойную систему для проецирования как прозрачных, так и непрозрачных предметов. Такие приборы называются
эпидиаскопами.
46. Фотоаппарат.
Фотографический аппарат. Схема фотоаппарата изображена на рис. 244. Фотоаппарат состоит из объектива 1 и ящика 2 со светонепроницаемыми стенками, называемого камерой. Объектив помещается в передней стенке камеры,
Рис. 244. Схема фотоаппарата: I — объектив, 2 — камера, 3 — фотопластинка
а у задней стенки помещают чувствительную к свету фотографическую пластинку 3. Последняя находится в светонепроницаемой коробочке—кассете — с выдвижной крышкой, которая открывается только перед съемкой. При фотографировании предмет, как правило, находится на расстоянии, гораздо большем фокусного расстояния объектива. Вследствие этого на фотопластинке получается обратное уменьшенное изображение S'1S'2предмета S1S2 (см. § 97 гл. X).
Для того чтобы получить отчетливое изображение фотографируемого предмета, несколько передвигают объектив относительно задней стенки камеры. С этой целью в некоторых аппаратах первых конструкций боковые стенки камеры делали в форме гармоники; при этом вся камера сжималась или растягивалась. В современных аппаратах наводка на резкость осуществляется путем передвижения объектива в его тубусе.
Промежуток времени, необходимый для освещения пластинки (выдержка), зависит от чувствительности пластинки и от условий освещения фотографируемого предмета. Для того чтобы можно было производить съемку с очень маленькой выдержкой (сотые и тысячные доли секунды), применяются специальные механические затворы; при больших выдержках обычно просто снимают на нужное время крышечку объектива.
Под действием света в светочувствительном слое фотопластинки образуется невидимое глазом скрытое изображение. Для выявления этого изображения освещенная фотопластинка подвергается специальной обработке (см. § 187).
В зависимости от назначения применяют весьма разнообразные конструкции фотоаппаратов. Наиболее ответственной частью фотоаппарата является фотообъектив; им в основном определяется качество снимка и возможность снять в данных условиях тот или иной объект. В простейшем случае фотообъективом может являться простая собирающая линза; однако она дает удовлетворительное качество изображения только при малой светосиле и малом угле поля зрения. Фотообъективы, сочетающие большую светосилу и большой угол зрения с высоким качеством изображения, состоят обычно из нескольких линз и представляют довольно сложную конструкцию (рис. 245). В настоящее время проектирование объективов автоматизировано и производится на электронно-вычислительных машинах (ЭВМ).
На оправе объектива обычно гравируются характеризующие его величины, а именно, фокусное расстояние f (на рис. 245 оно обозначено через F) и относительное отверстие d/f(см. § 108). Относительное «отверстие дается в форме дроби вида 1:а, где величина а=f/d, т. е. показывает, во сколько раз фокусное расстояние (больше диаметра объектива. Например, объектив с диаметром 20 мм и фокусным расстоянием 50 мм имеет относительное отверстие 1 : 2,5.
Обычно применяемые фотообъективы имеют относительное отверстие от 1:7,0 до 1:2,5 при поле зрения 50—60°. Существуют и еще более светосильные объективы (с относительным отверстием 1:1,00—1:0,85).
Рис. 245. Объективы фотоаппарата (схемы и внешний вид)
Для того чтобы регулировать световой поток, поступающий в фотоаппарат, объектив снабжается диафрагмой, диаметр которой можно изменять и таким образом менять относительное отверстие. Приведенные выше цифры характеризуют максимальное значение относительного отверстия данного объектива.
Необходимо отметить, что реальная светосила объективов значительно меньше той, которая получается из чисто геометрических построений. Дело в том, что не весь световой поток, падающий на систему, проходит через нее; часть света отражается, часть поглощается в системе. Доля поглощенного света обычно невелика, но отражения на поверхностях линз играют большую роль. Как мы знаем (см. § 81), при нормальном падении от границы стекло — воздух или воздух — стекло отражается около 4—5% падающего света; при наклонном падении доля отраженного света несколько возрастает. Таким образом, в объективе, имеющем три-четыре линзы, т. е. шесть-восемь отражающих поверхностей, потери света достигают 30—40%.
Отражение света от поверхностей линз не только уменьшает светосилу прибора, но и приводит еще к одному неприятному явлению: отраженный свет создает световой фон, из-за которого скрадывается различие между темными и светлыми местами, т. е. понижается контрастность изображения,
Для уменьшения потерь на отражение разработан прием, называемый просветлением оптики. Этот прием состоит в том, что на поверхность линзы наносится тонкая прозрачная пленка из подходящего материала. Благодаря явлению интерференции (см. гл. XIII) доля отраженного света при правильном подборе пленки (ее толщины и показателя преломления) может быть сильно уменьшена. Обычно толщина слоя выбирается из расчета минимального отражения зеленого света. Тогда для более коротких и более длинных волн отражение больше, чем для зеленого света. Если на такую поверхность падает белый свет, то отраженный свет имеет сине-красный оттенок. Оптические системы с подобными поверхностями получили название «голубой оптики». Такая
просветленная оптика имеет значительно большую реальную светосилу и дает более контрастное изображение, чем такая же оптика без просветления.
47. Глаз как оптическая система. Лупа.
Глаз как оптическая система. Глаз человека имеет приблизительно шарообразную форму; диаметр его (в среднем) 2,5 см (рис. 246); глаз окружен снаружи тремя оболочками.
Внешняя твердая и прочная оболочка 1, называемая склерой или белковой оболочкой, защищает внутренность глаза от механических повреждений. Склера на передней части глаза прозрачна и называется роговой оболочкой или роговицей 2; на всей остальной части глаза она непрозрачна, имеет белый цвет и называется белком. С внутренней стороны к склере прилегает сосудистая оболочка 3, состоящая из сложного сплетения кровеносных сосудов, питающих глаз. Эта вторая оболочка в передней части глаза переходит в радужную оболочку, окрашенную у разных людей в различный цвет. Радужная оболочка имеет в середине отверстие, называющееся зрачком 4. Радужная оболочка способна деформироваться и таким образом менять диаметр зрачка. Изменение это происходит рефлекторно (без участия сознания) в зависимости от количества света, попадающего в глаз; при ярком освещении Диаметр зрачка равен 2 мм, при слабом освещении доходит До 8 мм.
На внутренней поверхности сосудистой оболочки расположена сетчатая оболочка, или сетчатка 6. Она покрывает
Рис. 246. Схематический разрез глаза человека: 1 — белковая оболочка, 2 — роговая оболочка, 3 — сосудистая оболочка, 4 — зрачок, 5 — хрусталик, 6 — сетчатая оболочка, 7 — нерв, 8 — стекловидное тело, 9 — передняя камера
все дно глаза, кроме его передней части. Сзади через оболочку входит зрительный нерв 7, соединяющий глаз с мозгом. Сетчатка состоит в основном из разветвлений волокон зрительного нерва и их окончаний и образует светочувствительную поверхность глаза.
Промежуток между роговой и радужной оболочками называется передней камерой 9; он заполнен камерной влагой. Внутри глаза, непосредственно за зрачком, расположен хрусталик 5, представляющий собой прозрачное упругое тело, имеющее форму двояковыпуклой линзы. Кривизна поверхностей хрусталика может меняться в результате действия облегающей его со всех сторон мышцы. Посредством изменения кривизны поверхностей хрусталика достигается приведение изображения предметов, лежащих на различных расстояниях, точно на поверхность чувствительного слоя сетчатки; этот процесс называется
аккомодацией. Вся полость глаза за хрусталиком заполнена прозрачной студенистой жидкостью, образующей стекловидное тело 8.
По своему устройству глаз как оптическая система сходен с фотоаппаратом. Роль объектива выполняет хрусталик совместно с преломляющей средой передней камеры и стекловидного тела. Изображение получается на светочувствительной поверхности сетчатки. Наводка на резкость изображения осуществляется путем аккомодации. Наконец, зрачок играет роль изменяющейся по диаметру диафрагмы.
Способность глаза к аккомодации обеспечивает возможность получения на сетчатке резких изображений предметов, находящихся на различных расстояниях. Нормальный глаз в спокойном состоянии, т. е. без какого-либо усилия аккомодации, дает на сетчатке отчетливое изображение удаленных предметов (например, звезд). С помощью мышечного усилия, увеличивающего кривизну хрусталика и, следовательно, уменьшающего его фокусное расстояние, глаз осуществляет наводку на нужное расстояние. Наименьшее расстояние, на котором нормальный глаз может отчетливо видеть предметы, меняется в зависимости от возраста от 10 см (возраст по 20 лет) до 22 см (возраст около 40 лет). В более пожилом возраст: способность глаза к аккомодации еще уменьшается: наименьшее расстояние доходит до 30 см и более — возрастная дальнозоркость.
Далеко не у всех людей глаз является нормальным. Нередко задний фокус глаза в Спокойном состоянии находится не на самой сетчатке (как у нормального глаза), а с той или другой стороны от нее. Если фокус глаза в спокойном состоянии лежит внутри глаза перед сетчаткой (рис. 247, а), то глаз называется близоруким. Такой глаз не может отчетливо видеть отдаленные предметы, так как напряжение мышц при аккомодации еще сильнее отдаляет фокус от сетчатки. Для исправления близорукости глаза должны быть снабжены очками с рассеивающими линзами (рис. 247, б).
Рис. 247. Близорукость глаза (а) исправляется с помощью рассеивающей линзы (б); дальнозоркость (в) — с помощью собирающей линзы (г)
В дальнозорком глазе фокус при спокойном состоянии глаза находится за сетчаткой (рис. 247, в).Дальнозоркий глаз преломляет слабее нормального. Для того чтобы видеть даже весьма удаленные предметы, дальнозоркий