Знания законов отражения и преломления света в зеркалах и линзах дали возможность создать ряд оптических приборов, имеющих важное значение для современной науки и техники. Их используют специалисты разных отраслей. Это микроскоп биолога и фотоаппарат журналиста, кинокамера оператора и телескоп астронома, перископ подводника и т. п. Кроме того, оптическими приборами являются очки миллионов людей разного возраста и специальностей.
Самый простой оптический прибор - лупа.
Лупа (франц. loupe - «нарост») - оптический прибор, являющийся собирательной линзой, применяется для рассматривания мелких деталей, плохо заметных невооруженным глазом.
Общий вид луп разного вида представлен на рисунке 181, а.
Чтобы увидеть изображение предмета увеличенным, лупу следует разместить так, чтобы данный предмет был между лупой и ее фокусом (рис. 181, б).
Лучи, падающие на лупу от крайних точек предмета, преломляются в линзе и сходятся.
Каким же образом все это видит наш глаз?
Оказывается, наш глаз не замечает преломления лучей. Лучи, идущие от предмета сквозь линзу, воспринимаются глазом как прямолинейные. Нам кажется, что лучи, идущие от лупы к глазу, продолжаются после лупы, не преломляясь. Благодаря этому мы видим предмет увеличенным по сравнению с его действительными размерами.
Лупа дает увеличение в 10-40 раз.
Значительное увеличение изображения предметов можно получить с помощью двух линз, размещенных в металлической трубе на определенном расстоянии друг от друга. Такой прибор называют микроскопом.
Микроскоп (греч. mikro — «маленький», skopeo — «смотрю») - оптический прибор для рассматривания мелких предметов и их деталей (рис. 182, а).
Ход лучей в микроскопе показан на рисунке 182, б. Линзу, размещенную со стороны глаза, называют окуляром (лат. oculus — «глаз»), а линзу, размещенную со стороны данного предмета, называют объективом (лат. objectivus - «предметный»).
Первое увеличение изображения предмета дает объектив. Предмет в микроскопе размещается немного дальше от фокуса объектива. В результате этого выходит увеличенное и перевернутое изображение предмета.
Это изображение увеличивается еще раз линзой-окуляром: оно будто служит для окуляра предметом. Окуляр, подобно лупе, размещают на расстоянии (меньше фокусного) от промежуточного изображения. В итоге мы получаем новое, более увеличенное изображение.
Если, например, объектив микроскопа дает изображение предмета, увеличенное в 20 раз, а окуляр увеличивает это изображение в 15 раз, то общее увеличение, которое дает микроскоп, будет уже 20 ■ 15 = 300 раз.
Современные электронные микроскопы дают увеличение в десятки тысяч раз. Например, так выглядят под микроскопом бактерии, увеличенные в 25 000 раз (рис. 183).
Посмотрите еще раз на схему микроскопа (рис. 182, б). Объектив микроскопа - линза — имеет меньшее фокусное расстояние, чем окуляр этого прибора. А что будет, если мы возьмем объектив, который имеет большее фокусное расстояние, чем окуляр?
В этом случае мы получим новый прибор, который называют телескопом, или рефрактором (лат. refringo — «преломляю»). Такой телескоп создал еще в 1611 г. немецкий астроном Иоганн Кеплер. А вообще первый телескоп на основе зрительной трубы построил в 1609 г. Галилео Галилей.
Телескоп (греч. tele — «далеко», skopeo — «смотреть») - оптический прибор для астрономических исследований космических объектов (рис. 184).
Прохождение в телескопе лучей от небесного тела показано на рисунке 185.
Как следует из рисунка, изображение небесного тела в телескопе мы видим под большим углом зрения, в отличие от невооруженного глаза. Окуляр телескопа, как и окуляр микроскопа, действует как обычная лупа.
Следует отметить, что, рассматривая с помощью телескопа отдаленные предметы на Земле, мы видим их перевернутыми. Однако для наблюдения за небесными телами это обстоятельство не столь важно.
Самый большой телескоп-рефрактор установлен в Йеркской обсерватории университета в Чикаго (США). Его объектив в диаметре достигает 102 см.
Другой тип - это телескопы-рефлекторы (лат. reflecto - «отображаю»). В таких телескопах, кроме преломления лучей света, используют другое их свойство - способность отражаться от зеркальных поверхностей.
Изображение небесного тела отражается с помощью маленького плоского зеркальца и рассматривается с помощью окуляра (рис. 186), который увеличивает отраженное изображение.
Первый рефлектор с диаметром зеркала 2,5 см и фокусным расстоянием 16,5 см построил в 1668 г. Исаак Ньютон. Сегодня самым большим в мире является зеркальный телескоп HESS II, установленный в Намибии, его площадь достигает 600 м2. Устройство предназначено для изучения происхождения космических лучей.
Фотоаппарат - это оптический прибор, с помощью которого на цифровом устройстве (англ, digital device - «техническое устройство или приспособление, предназначенное для получения и обработки информации в цифровой форме, используя цифровые технологии»), фотопленке, фотопластинке, фотобумаге получают изображение предмета.
Сегодня существует много различных типов фотоаппаратов (рис. 187, а). Они отличаются формой и размерами, но их строение и основные части одинаковы. Ход лучей в фотоаппарате изображен на рисунке 187, б.
ВОПРОСЫ К ИЗУЧЕННОМУ
1. Каково предназначение лупы?
2. Где следует размещать предмет, если его рассматривать с помощью лупы?
3. Какое увеличение изображения предмета может давать лупа?
4. Для чего предназначен микроскоп?
5. Из каких основных частей состоит микроскоп?
6. Какое увеличение изображения предметов может давать микроскоп?
7. Чем отличается телескоп от микроскопа?
8. Для чего используют телескопы?
9. Какие типы телескопов вы знаете?
10. Назовите основные типы фотоаппаратов.
Это материал учебника Физика 9 класс Сиротюк