Увеличительные приборы

Закономерности образования изображений светящихся точек в сферических зеркалах и линзах находят практическое применение в различных оптических увеличительных приборах.

Основной частью любого увеличительного прибора является некоторая центрированная система из линз и зеркал, в которых нередко включается также глаз человека.

В одних случаях изображение появляется на сетчатой оболочке глаза, в других – на специальном экране или фотопластинке.

Увеличительное стекло

Увеличительное стекло или лупа – это самый простой оптический прибор, которым пользуются для рассматривания мелких предметов при точных работах. Оно представляет собой тонкую собирающую линзу, которая вместе с глазом обеспечивает увеличение угла зрения:

При этом изображение предмета будет мнимым, прямым и увеличенным. Осуществляя некоторое перемещение глаза и лупы, изображение получают на расстоянии 250 мм, то есть на расстоянии наилучшего видения.

Заметим, что при таком размещении предмета перед лупой для восприятия его мнимого изображения на расстоянии наилучшего видения глаз соответственно напрягается, поскольку линза будет находится слишком близко к нему. Чтобы устранить напряжение глаза, естественно, человек стремится установить предмет в фокальной плоскости линзы:

Для увеличительного стекла используется короткофокусная линза с фокусным расстоянием 10-100 мм. Лупа может давать 20-25-кратное увеличение.

Подзорная труба

Для рассмотрения наземных предметов удобна подзорная труба, которая также называется трубой Галилея. В ней объектив является собирающей линзой, а окуляр – рассеивающей линзой или системой линз:

В трубе Галилея фокусы объектива и окуляра также совмещаются, но длина трубы телескопа равна разнице их фокусных расстояний.

Недостатком трубы Галилея является то, что в ней нет действительного изображения предмета, поэтому в поле зрения подзорной трубы нельзя разместить пересечение нитей и с его помощью выполнять измерения. По этим причинам трубы Галилея могут использоваться только в простых (театральных) биноклях, а военные же (полевые) бинокли строятся на иных оптических системах (на трубах Кеплера).

Оптический микроскоп

Микроскоп состоит из объектива и окуляра, которые являются короткофокусными собирающими системами со смещенными аберрациями. На рис. 1 они показаны в виде собирающих линз 1 и 2.

Предмет АВ в микроскопе размещают перед объективом на расстоянии, чуть больше его фокусного расстояния fоб. Благодаря этому объектив дает действительное увеличенное изображение предмета А’В’. Увеличение объектива составляет:

$\beta =\frac{{A}'{B}'}{AB}=\frac{\Delta }{f}$

где $Δ$ - расстояние изображения от объектива.

Первичное изображение предмета А’В’ далее рассматривается с помощью окуляра 2, который играет роль лупы и дает вторичное мнимое изображение А"В" Увеличение окуляра составляет

$\beta =\frac{{A}''{B}''}{AB}=\frac{250}{f}$

Таким образом, полное увеличение микроскопа составляет

$\theta =\frac{{A}''{B}''}{{A}'{B}'}=\frac{\Delta \cdot 250}{{{f}_{об}}\cdot {{f}_{ок}}}$

В данном выражении вместо расстояния изображение $А'В'$ от объектива для $Δ$ принимают расстояние от объектива до окуляра (эти расстояния мало отличаются).

Микроскоп может давать также и действительное изображение. Для этого достаточно приподнять окуляр вверх, увеличив расстояние между ним объективом так, чтобы первичное изображение предмета $А'В'$ разместилось под фокусом окуляра. Тогда вторичное изображение предмета будет действительным и будет находиться над окуляром микроскопа. Размеры этого изображения можно изменять, меняя расстояние окуляра от первичного изображения предмета. По такой схеме микроскоп используется для микро проекции и микрофотографии.

Научная статья по физике на заказ от проверенных экспертов по низкой цене!

Тест по теме «Увеличительные приборы»