Оптические приборы — это устройства, в которых свет преобразуется (преломляется, отражается и т.д.).
Все оптические приборы можно разделить на две группы:
приборы, при которых получают оптические изображения на экране (к ним относятся проекционные аппараты, фотоаппараты, киноаппараты и др.);
приборы, которые действуют только совместно с человеческими глазами и не образуют изображений на экране, такие приборы называются визуальными (к ним относятся системы телескопов, лупа, микроскоп).Термин «Оптические приборы» является частным случаем более общего понятия оптических систем, которое также включает в себя биологические органы преобразовывать световые волны. Оптическая система — совокупность оптических элементов (преломляющих, отражающих, дифракционных и т. п.), созданная для определённого формирования пучков световых лучей (в классической оптике), радиоволн (в радиооптике), заряженных частиц (в электронной и ионной оптике). Вообще по своей сути, оптический прибор — это конструктивным образом оформленная для выполнения конкретной задачи оптическая система, состоящая, по крайней мере, из одного из базовых оптических элементов, исторически такими элементами являлись: Линзы. Призмы. Зеркала. Световые фильтры.
Глаз как оптическая система
Линзы являются главной частью оптических приборов. Существуют две группы оптических приборов: 1) приборы, вооружающие глаз, к которым относятся очки, лупа, микроскоп, телескоп, 2) оптические приборы, которые формируют изображение без участия глаза: фотоаппарат, проекционный аппарат и пр.
Роль линзы в оптической системе глаза играет хрусталик — прозрачное тело, которое может быть более или менее выпуклым, т.е. его фокусное расстояние может изменяться. За хрусталиком расположено стекловидное тело, заполняющее остальную часть глаза. Хрусталик и стекловидное тело играют роль линзы, преломляющей падающие лучи. На задней стенке глаза находится сетчатка, на которой после преломления получается действительное уменьшенное, перевёрнутое изображение. Нервные волокна сетчатки передают ощущение света в мозг.
Существуют 2 основных дефекта зрения: дальнозоркость и близорукость. Близорукий человек хорошо видит близкие предметы и плохо — удалённые. У него изображение предмета формируется за сетчаткой. Для коррекции зрения в этом случае необходимы очки с рассеивающими линзами, делающие входящий в глаз световой пучок расходящимся. В этом случае глаз соберёт лучи на сетчатке.
Дальнозоркий человек хорошо видит удалённые предметы и плохо — близкие. У него изображение предмета формируется за сетчаткой. Для коррекции зрения в этом случае необходимы очки с собирающими линзами. На хрусталик в этом случае падает сходящийся световой пучок, который он преломляет так, что лучи собираются на сетчатке.
Оптические приборы — это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется). Отдавая дань исторической традиции, оптическими обычно называют приборы, работающие в видимом свете. При первичной оценке качества прибора рассматриваются лишь основные его характеристики концентрировать излучение – светосила различать соседние детали изображения – разрешающая сила; соотношение размеров предмета и его изображения – увеличение. Для многих приборов определяющей характеристикой оказывается поле зрения – угол, под которым из центра прибора видны крайние точки предмета.
прибора различать две близкие точки или линии обусловлена волновой природой света и называется разрешающей силой. Численное значение разрешающей силы, например, линзовой системы, зависит от умения конструктора справиться с аберрациями линз и тщательно отцентрировать эти линзы на одной оптической оси.
При желании создать качественный оптический прибор следует оптимизировать набор его основных характеристик – светосилы, разрешающей и увеличения. Нельзя сделать хороший, например, телескоп, добиваясь лишь большого видимого увеличения и оставляя малой светосилу (апертуру). У него будет плохое разрешение, так как оно прямо зависит от апертуры. Конструкции оптических приборов весьма разнообразны, и их особенности диктуются назначением конкретных устройств. Но при воплощении любой спроектированной оптической системы в готовый оптико-механический прибор необходимо расположить все оптические элементы в строгом соответствии с принятой схемой, надежно закрепить их, обеспечить точную регулировку положения подвижных деталей, разместить диафрагмы для устранения нежелательного фона рассеянного излучения. Нередко требуется выдерживать заданные значения температуры и влажности внутри прибора, сводить к минимуму вибрации, нормировать распределение веса, обеспечить отвод тепла от ламп и другого вс электрооборудования. Значение придается внешнему виду прибора и удобству обращения с ним.
1. Базовые оптические элементы
Термин «Оптические приборы» является частным случаем более общего понятия оптических систем, которое также включает в себя биологические органы преобразовывать световые волны. Оптическая система — совокупность оптических элементов (преломляющих, отражающих, дифракционных и т. п.), созданная для определённого формирования пучков световых лучей (в классической оптике), радиоволн (в радиооптике), заряженных частиц (в электронной и ионной оптике). Вообще по своей сути, оптический прибор — это конструктивным образом оформленная для выполнения конкретной задачи оптическая система, состоящая, по крайней мере, из одного из базовых оптических элементов, исторически такими элементами являлись:
Линзы.
Призмы.
Зеркала.
Световые фильтры.