Оптические приборы

Оптические приборыСамые главные оптические приборы для человека — это его собственные глаза.

Глаз имеет размер от роговицы до сетчатки примерно 30 мм. Прозрачная роговица глаза создает для света, попадающего в глаз, преломляющую (примерно сферическую) поверхность с радиусом кривизны, близким к 1 см. За достаточно тонкой роговицей находится жидкость, по оптическим свойствам близкая к воде ( ). Параллельный пучок лучей после прохождения роговицы собрался бы внутри жидкости на расстоянии примерно см от места входа в глаз. На пути сходящегося пучка света находится хрусталик, оптическая плотность которого больше плотности воды n 1,4. Хрусталик обеспечивает дополнительное отклонение лучей света и укорачивает расстояние, на котором лучи фокусируются. Нормальный глаз может аккомодироваться на наблюдение предметов, удаленных от глаза на расстояния от 20 см до бесконечности. Фокусировка лучей осуществляется на сетчатке — чувствительном слое клеток, выстилающих почти всю внутреннюю поверхность глаза. Оптическая сила хрусталика при изменении его формы может меняться по величине от 8 до 13 диоптрий. Хрусталик находится внутри жидкости с показателем преломления, близким к 4/3. В состоянии, обеспечивающем наибольшее преломление света, хрусталик имеет радиусы кривизны преломляющих свет поверхностей (если их считать одинаковыми) около 0,8 см, а в состоянии наименьшего преломления радиусы кривизны соответствующих поверхностей равны примерно 1,3 см.

Нормальный глаз может различить две светящиеся точки как отдельные, если угловое расстояние между ними составляет около одной угловой минуты. Это означает, что соседние светочувствительные элементы в центральной ямке на сетчатке глаза находятся в среднем на расстоянии, равном 5 микрометрам. Если учесть, что длины волн света, видимого глазом, находятся в диапазоне от 0,4 до 0,8 микрометра, нужно признать, что глаз — это весьма качественный оптический прибор.

Чувствительность и разрешающая способность глаза зависят от длины волны света и от его интенсивности. Диапазон воспринимаемых глазом интенсивностей света необычайно велик. Мы можем, прищурившись, смотреть на Солнце в зените, а самой темной ночью что-то различать и ориентироваться при свете звезд. Огонек сигареты можно увидеть ночью на расстоянии нескольких километров.

В основе механизма чувствительности глаза к свету лежат обратимые химические реакции разложения молекул под действием света. Глаз содержит светочувствительные клетки двух сортов: так называемые «колбочки» и «палочки». За цветное зрение отвечают колбочки. Зрение при слабом освещении обеспечивают палочки.

Для рассматривания предмета во всех подробностях его подносят ближе к глазам. При этом его изображение на сетчатке глаза становится больше. Однако особо близко предмет подносить бесполезно, так как глаз не может аккомодироваться на рассматривание предметов на расстоянии, меньшем 10 см. Минимальное расстояние, на котором можно долго без утомления рассматривать глазами предмет, называется расстоянием наилучшего зрения. Для людей с нормальным зрением это расстояние в среднем равно 25 см.

Лупа, очки, телескоп, микроскоп (на фотографии) и т.д. и т.п. — все перечисленные оптические приборы при их использовании трансформируют световые пучки так, чтобы человек мог видеть то, что без применения этих приборов он не видит или видит плохо.

Загрузка...