ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Восприятие света. Ночезрительпаи труба М. В. Ломоносова из "Оптика " Оптические инструменты, рассмотренные в предыдущем параграфе, предназначены в помощь глазу и дают мнимые изображения, которые может воспринимать лишь один наблюдатель, смотрящий в окуляр (субъективное наблюдение). Другой тип приборов дает действительные изображения, которые отбрасываются на экран и могут поэтому одновременно рассматриваться целой аудиторией (объективное наблюдение). Эти инструменты носят название проекционных-, они получили особое распространение в последнее время (проекционный фонарь, киноаппарат). [c.336] Назначение проекционной системы — давать увеличенное действительное изображение светящегося или освешенного предмета. Для этого его располагают около главной фокальной плоскости проекционного объектива, могущего перемещаться для резкой наводки. Наиболее распространена проекция диапозитива или чертежа, размеры которых обычно больше размеров проекционного объектива. Последний должен быть исправлен на сферическую и хроматическую аберрации, на астигматизм и кривизну поля. Хороший проекционный объектив приближается по своим данным к фотографическому. [c.336] При больших увеличениях очень важной задачей является хорошее использование идущего от объекта светового потока, ибо он должен распределяться по большой поверхности увеличенного изображения. Так как размеры объекта значительны, то необходимо специальное осветительное устройство, позволяющее направить весь идущий от объекта свет в сравнительно небольшой проекционный объектив. Это достигается при помощи короткофокусного конденсора С значительного размера, расположенного, как показано на рис. 14.20, с таким расчетом, чтобы свет от него сходился на входном зрачке проекционного объектива О. Так как, с другой стороны, расстояние от объектива до предмета О должно соответствовать резкой наводке, то конденсор и объектив должны быть согласованы друг с другом. [c.336] Для проектирования микроскопических объектов применяют микроскоп, окуляр которого заменяют специальным проекционным устройством впрочем, можно получить действительное изображение на экране и с обычным окуляром, смещенным соответствуют,им образом, или даже совсем без окуляра. [c.337] Основная трудность при микропроектировании с большим увеличением состоит в недостатке освещенности изображения. Несмотря на ряд усовершенствований в осветительных устройствах, применение микропроекции в больших аудиториях до сих пор удается плохо. [c.337] Несколько особое место среди оптических инструментов занимают спектральные аппараты, предназначенные не для получения изображения светящегося объекта, а для исследования спектрального состава посылаемого им света. В соответствии с этим существенную часть спектрального аппарата составляет приспособление для разложения света по длинам волн. Такую роль исполняет призма, выполненная из материала со значительней дисперсией, дифракционная решетка или какой-либо интерференционный прибор. Последние служат для детального анализа света, довольно близкого к монохроматическому, ибо дисперсионная область этих приборов весьма ограничена. Поэтому их нередко употребляют в соединении с призматическим или дифракционными спектральными аппаратами, которые являются наиболее распространенными инструментами этого рода. [c.337] МОЖНО сближать и раздвигать при помощи винта. Рабочая ширина щели меняется от нескольких тысячных до нескольких десятых миллиметра для специальных целей применяют и более широкие щели. [c.338] Размеры объективов выбираются в соответствии с размерами призмы так, чтобы не диафрагмировались пучки разных направлений, соответствующие разным длинам волн. При увеличении размеров призмы не только увеличивается количество света, поступающего в прибор (светосила аппарата), но увеличивается и разрешающая способность его, т. е. возможность различения близких длин волн (см. 100). [c.339] Параллельный пучок, исходящий из центра щели, лежащей на оптической оси коллиматора, имеет плоскостью падения главное сечение призмы пучки, исходящие от других точек щели, падают под углом к главному сечению и преломляются тем сильнее, чем дальше от центра отстоит соответствующая точка щели. Поэтому прямолинейная щель изображается в виде дуги, обращенной выпуклостью к красному концу спектра. Это искривление спектральных линий тем значительнее, чем выше щель и короче фокус объектива коллиматора. [c.339] Материалом призм (и линз) в приборах, предназначенных для работы с видимым светом, служит стекло с большой дисперсией (флинт), в приборах для ультрафиолета — кварц или сильвин (для i 200 нм) и флюорит (для X 200 нм). Инфракрасные спектрографы снабжаются оптикой из каменной соли или сильвина, а также из кварца, флюорита и других специальных материалов. [c.339] Это отношение имеет значение при расчете светосилы спектрографа, которая оказывается тем меньше, чем больше / (см. упражнение 135). [c.340] Таким образом, увеличение фокусного расстояния камерного объектива (/ ), понижая светосилу спектрографа, увеличивает его линейную дисперсию. Последнее обстоятельство может быть весьма полезным, ибо вследствие зернистой структуры фотоэмульсий близкое положение изображений двух линий на ( )отопластинке затрудняет их различение. [c.340] Для наилучшего использования света прибором нередко между щелью и источником света располагают вспомогательную линзу (конденсор), с тем чтобы свет заполнил весь объектив коллиматора. Увеличение размера конденсора, при котором апертура выходящего из него пучка превысит апертуру коллиматора, бесполезно с точки зрения использования светового потока, однако некоторое перезаполнение коллиматора представляет известные преимущества, так как позволяет получить условия освещения, легче поддающиеся теоретическому анализу (уменьшение степени когерентности освещения, см. 22). При больших линейных размерах источника света, расположенного на соответствующем расстоянии от щели, необходимое заполнение коллиматора осуществляется чисто геометрически, без помощи конденсора. Однако и в этих случаях, равно как и при малых размерах источника, нередко применяют конденсоры даже более сложного устройства, с тем чтобы выделить ту или иную часть источника света и обеспечить равномерность освещения щели и равномерность освещенности изображения (устранение виньетирования, см. 89). [c.340] Рассмотрим теперь, как реагируют на свет наши приемные аппараты и какова роль оптических инструментов при восприятии света. [c.340] Однако в отличие от глаза фотопластинка интегрирует световой поток по времени, так что удлинение времени освещения приводит к увеличению почернения в каждом участке пластинки благодаря этому фотопластинка может быть использована для регистрации крайне слабых потоков, если заставить их действовать достаточное время. Наоборот, продолжительность светового действия не увеличивает, вообще говоря, светового восприятия глаза, и если освещенность сетчатки столь мала, что мы не ощущаем свеза (ниже порога раздражения), то удлинение раздражения не улучшает дела. Впрочем, элемент времени играет известную роль в зрительном восприятии в связи со способностью глаза приспособляться к изменениям условия освещения (адаптация) и другими физиологическими процессами (см. 193). [c.341] Фотоэлемент, в отличие от глаза и фотопластинки, реагирует не на освещенность чувствительной поверхности, а на световой поток, ибо фототок, т. е. число электронов, освобождаемых в единицу времени действием света, пропорционален количеству световой энергии, поглощаемой за секунду всей освещенной поверхностью. Поэтому чувствительность фотоэлемента обычно выражают в микроамперах на люмен. Фотоэлемент может работать и как прибор, интегрирующий световое действие по времени, если измеряется количество выделившихся зарядов (электрометр с емкостью) если же измеряется сила возникающего тока (гальванометр), то интегрирование по времени не имеет места. [c.341] В соответствии с указанным различием перечисленные приборы по-разному отзываются на приближение светящегося объекта. В случае фотоэлемента приближение светящейся поверхности увеличивает световой поток и, следовательно, усиливает действие. Для глаза же и фотокамеры дело обстоит иначе, ибо при этом меняется не только поток, но и размер изображения. [c.341] Так как освещенность сетчатки пропорциональна яркости объекта, то рассматривание слишком ярких объектов может вызывать болезненные явления. Исследования показывают, что верхний предел яркости, безболезненно переносимый глазом, —около 16 10 кд/м . Следовательно, рассматривание спирали лампы накаливания уже непосильно для глаза. Если же эта спираль заключена в матовую колбу, то тот же (практически) поток посылается гораздо большей поверхностью и яркость сильно падает. Таким образом, одна из задач, преследуемая разнообразными арматурами освещения (см, также 7), состоит в уменьшении яркости источников света без заметного ослабления светового потока и, следовательно, освещенности предметов. [c.343] При рассматривании очень удаленных предметов размер их изображения падает до предельного значения, обусловливаемого разрешающей способностью глаза. В таком случае средняя освещенность уже не будет определяться яркостью объекта. Так как размер изображения постоянен, то освещенность пропорциональна потоку, поступающему в глаз, а этот последний зависит от силы света источника и его расстояния до глаза. Поэтому, например, звезды, угловой диаметр которых меньше секунды, не производят слепящего действия, хотя их истинная яркость нередко больше яркости Солнца, слепящее действие которого огромно благодаря заметному угловому диаметру (32 ), значительно превосходящему предел разрешения глаза (около Г). [c.343] Применяя оптический инструмент, мы заменяем предмет его изображением, которое в конечном счете и рассматривается глазом или действует на какой-либо иной приемник. Для определения яркости этого изображения надо рассчитать идущий от него световой поток, площадь изображения и величину телесного угла, ограничивающего поток. [c.343] Вернуться к основной статье