Фотоаппарат проекционный аппарат презентация. Проекционный аппарат – оптический прибор, предназначенный для получения на экране действительного увеличенного изображения предмета

Проекционные приборы дают на экране действительное, увеличенное изображение картины или предмета. Такое изображение может рассматриваться со сравнительно большого расстояния и благодаря этому может быть видно одновременно большому числу людей. На рис.240 изображена схема проекционного аппарата, предназначенного для демонстрации прозрачных объектов , например рисунков и фотографических изображений на стекле (диапозитивы ), фотопленке (слайды ) и т.п. Такие аппараты называются диаскопами (диа – прозрачный). Освещение объекта 1 производится ярким источником света 2 с помощью системы линз 3, называемой конденсором (рис.36). За источником устанавливается вогнутое зеркало 4, в центре которого находится источник. Это зеркало, отражая обратно в систему свет, падающий на заднюю стенку осветителя, увеличивает освещенность объекта

Рис.36. Схема диаскопа.

Объект помещается вблизи фокальной плоскости объектива 5, который дает изображение на экране 6. Для резкой наводки объектив может плавно перемещаться. Проекционные системы очень часто употребляются для демонстрации рисунков, чертежей и т.п. во время лекций (проекционный фонарь).

Киноаппарат представляет собой проекционную систему того же типа с тем усложнением, что демонстрируемые картины (кадры) очень быстро сменяют одна другую (24 кадра в секунду).

Интересна история создания киноаппарата. В 1893 г. профессор Московского университета Н.Любимов высказал механику Новороссийского (Одесского) университета Иосифу Тимченко свои соображения о необходимости скачкообразной смены фотокадров в диаскопе. Вскоре И.Тимченко сконструировал скачковый механизм - грейфер , зубец которого, попадая в отверстие перфорации пленки осуществлял прерывистую смену кадров. Этот механизм сравнительно долгие остановки зубчатого колеса ритмично чередовал с мгновенными и короткими его проворотами, сменявшими кадры фотопленки. Фильм передвигается скачками – каждый раз на один кадр. В момент передвижения фильма световой пучок перекрывается подвижной заслонкой обтюратором . На основе этого механизма И.Тимченко вместе с другим русским изобретателем, одесситом М.Фрейденбергом создал киноаппарат для съемок и демонстрации «живой фотографии». Это было в конце 1893 г., по шутке судьбы – в те самые дни, когда в Одессе демонстрировался электротахископ – громоздкое сооружение немецкого инженера О.Аншютца, где в небольшом окошечке зритель видел фотографии фаз движения, причем при смене фотографий на миг гасла лампа, освещавшая их.

Уже 9 января 1894 г. на заседании секции физики IX съезда русских естествоиспытателей и врачей в Москве аппарат И.Тимченко с механизмом прерывистого передвижения ленты и с проекцией на экран был показан зрителям, На экране они увидели скачущих кавалеристов и метателей копья. Участники съезда русские ученые-физики А.С.Столетов, П.Н.Лебедев, Н.А.Умов дали высокую оценку изобретению. Через два дня был опубликован протокол заседания, который зафиксировал «акт публичной демонстрации профессором Н.Любимовым «снаряда для анализа стробоскопических явлений, устроенного в осуществление его мечты механиком Новороссийского университета г.Тимченко. Секция отнеслась весьма сочувственно к работам г.Тимченко, его остроумию и оригинальности, засвидетельствованными профессорами Умовым и Клоссовским, и по предложению председателя профессора Пильчикова и профессора Боргмана решила выразить г.Тимченко благодарность...». Первое официальное известие о созданном И.Тимченко «снаряде для анализа «стробоскопических явлений» было опубликовано 11 января 1894 г., однако из-за недальновидности царских чиновников И.А.Тимченко не получил патент на свое изобретение.

Поэтому история принимает за дату рождения кинематографа – 28 декабря 1895 года. Именно в этот день сыновья процветающего владельца фабрики фотопластинок Луи и Огюст Люмьер, арендовав в самом фешенебельном районе Парижа подвал «Гран кафе», дали первый в мире платный публичный киносеанс (а кинематограф в Одессе существовал уже больше года! Другое дело, что владельцы фирмы фототоваров «Люмьер», имевшие представителей во всех крупных странах, сразу же взялись за энергичное продвижение своего аппарата, а гениальный механик И.Тимченко, тративший свое жалование на оборудование и станки, вынужден был брать частные заказы).

Рис. 37. Схема простейшего киноаппарата.

Свет от лампы 1 через конденсор 2 освещает проецируемый кадр на фотопленке 4. Синхронно действующие обтюратор 6, лентопротяжный механизм 5 и грейфер 4 осуществляют скачкообразное продвижение пленки, кадры которой объективом 3 проецировались на экран (рис.37).

При проецировании фильма на экране получается сильно увеличенное изображение. Так, например, при проецировании кадра кинофильма размером 18 х 24 мм на экран с размерами 3,6 х 4,8 м линейное увеличение равно 200, а площадь изображения превышает площадь кадра в 40 000 раз. Для того чтобы освещенность объекта была достаточно равномерной, важную роль играет правильный подбор конденсора Попытки «концентрации» света на объекте при- водят обычно только к тому, что конденсор дает на нем сильно уменьшенное изображение источника, и если этот последний не очень велик, то объект будет освещен крайне неравномерно. Кроме того, при этом часть светового потока пойдет мимо проекционного объектива, т.е. не будет участвовать в образовании изображения на экране. Выбор конденсора дает возможность избежать этих недостатков.

Рис.38. Освещение объекта с помощью конденсора.

Конденсор 1 устанавливается таким образом, чтобы он давал изображение 6 небольшого источника 2 на самом объективе 3 (рис.38.) Размеры конденсора выбираются с таким расчетом, чтобы весь диапозитив (кадр) 4 был равномерно освещен. Лучи, проходящие через любую точку кадра, должны затем пройти через изображение 6 источника света; следовательно, они попадут в объектив и по выходе из него образуют на экране изображение этой точки кадра. Таким образом, объектив даст на экране изображение всего объекта, которое будет правильно передавать распределение светлых и темных областей на прозрачном объекте (кадре).

С развитием механики и оптики получили распространение широкоэкранное кино (соотношение сторон кадра 16:9), широкоформатное кино (съемка производится на кинопленку шириной 70 мм, что позволяет значительно увеличить качество и размеры изображения на экране), стереокино (съемка и демонстрация производится двумя камерами, дающими изображение для рассматривания правым и левым глазом, что создает объемное впечатление, т.е стереоэффект ), панорамное кино (съемка и демонстрация производится синхронно действующими несколькими камерами, направленными на различные участки протяженного объекта, что позволяет создать на закругленном экране, изображение, рассматриваемое зрителем под широким углом поля зрения до 120 о -180 о. Созданы системы – циклорамы – создающие «круговое» изображение, охватываемое углом поля зрения 360 о.

Для демонстрации на экране непрозрачных предметов например чертежей и рисунков, выполненных на бумаге, их сильно освещают сбоку с помощью ламп и зеркал и проецируют с помощью светосильного объектива.

Рис.39. Проекционный аппарат для демонстрации непрозрачных объектов

Схема такого прибора, называемого эпископом или эпипроектором , изображена на рис.39. Источник 1 с помощью вогнутого зеркала 2 освещает объект 3, лучи от каждой точки S объекта поворачиваются плоским зеркалом 4 и направляются в объектив 5, который дает изображение на экране 6.

Часто применяют приборы, имеющие двойную систему для проецирования как прозрачных, так и непрозрачных предметов. Такие приборы называются эпидиаскопами .

15.Фотографический аппарат .

Фотоаппарат состоит из объектива 1 и корпуса 2 со светонепроницаемыми стенками, называемого камерой (рис.40). За объективом зеркальной камеры располагается откидное зеркало 4, при поднятом зеркале лучи, прошедшие сквозь объектив попадают на чувствительный к свету фотоприемник 3, при опущенном зеркале 4 изображение создается на матовом стекле 5 видоискателя. Это изображение рассматривается фотографом через увеличивающий окуляр видоискателя 6 при помощи оборачивающей призмы (пентапризмы ) 7 (см.рис.7).

Рис.40.Схема зеркального фотоаппарата.

В «классических» фотоаппаратах фотоприемником 3 является фотопленка. Под действием света в светочувствительном слое фотопленки образуется невидимое глазом скрытое изображение. Для выявления этого изображения экспонированная (освещенная) фотопленка подвергается специальной обработке.

В «цифровых» аппаратах приемником света 3 является мозаичная матрица, в ячейках которой под действием падающего света происходить накапливание электрического заряда. Количество мозаичных ячеек определяет качество получаемого изображения. В настоящее время существуют портативные цифровые аппараты с матрицами, позволяющими получить изображение, насчитывающее до 15-20 млн. пикселей.

Для того чтобы получить отчетливое изображение фотографируемого предмета на пленке наводка на резкость осуществлялась путем передвижения объектива в его тубусе, а качество «наводки на резкость» фотограф контролировал по изображению получаемому на матовом стекле видоискателя. В современных аппаратах наводка на резкость осуществляется автоматически передвижением линзы (группы линз) относительно друг друга в сложных многолинзовых объективах, а качество наводки контролируется специальными сенсорами по контрастности получаемого на фотоприемнике изображения. Такие фотоаппараты называются автофокусными .

Наиболее ответственной частью фотоаппарата является фотообъектив; им в основном определяется качество снимка и возможность снять в данных условиях тот или иной объект. Фотообъективы, сочетающие большую светосилу и большой угол зрения с высоким качеством изображен состоят обычно из нескольких линз и представляют довольно сложную конструкцию. На оправе объектива обычно гравируются характеризующие его величины, а именно, фокусное расстояние и знаменатель дроби относительного отверстия. Обычно применяемые фотообъективы имеют относительное отверстие от 1:5,6 до 1:2,8 при поле зрения 50 о –60 о, существуют и более светосильные объективы.

Существуют различные объективы, предназначенные для различных целей: макрообъективы (съемка малых объектов с расстояний порядка нескольких сантиметров); широкоугольные (поле зрения до 110 о -120 о), сверхширокоугольные («рыбий глаз » – fish eye ), обеспечивающие поле зрения 180 о и более; телеобъективы (с фокусным расстоянием до 2 м для фотосъемки удаленных предметов) и прочие.

Для того чтобы регулировать световой поток, поступающий в фотоаппарат, объектив снабжается диафрагмой, диаметр которой можно изменять и таким образом менять относительное отверстие. Необходимо заметить, что реальная светосила объективов значительно меньше той, которая получается из чисто геометрических построений. Дело в том, что не весь световой поток, падающий на систему, ходит через нее; часть света отражается, часть поглощается в системе. Доля поглощенного света обычно невелика, но отражения на поверхностях линз играют большую роль. Как мы знаем, при нормальном падении от границы стекло – воздух или воздух – стекло отражается около 4–5%% падающего света; при наклонном падении доля отраженного света несколько возрастает. Таким образом, в объективе, имеющем три-четыре линзы, т.е. шесть-восемь отражающих поверхностей, потери света достигают 30 – 40%%.

Отражение света от поверхностей линзы не только уменьшает светосилу прибора, но и приводит еще к одному неприятному явлению: отраженный свет создает световой фон, из-за которого скрадывается различие между темными и светлыми местами, т.е. понижается контраст изображения. Для уменьшения потерь на отражение разработан прием, называемый просветлением оптики . Этот прием состоит в том, что на поверхность линзы наносится тонкая прозрачная пленка из подходящего материала. Благодаря явлению интерференции доля отраженного света при правильном подборе пленки (ее толщины и показателя преломления) может 6ыть сильно уменьшена. Обычно толщина слоя выбирается из расчета минимального отражения зеленого света. Тогда для более коротких и более длинных волн отражение больше, чем для зеленого света. Если на такую поверхность падает белый свет, то отраженный свет имеет сине-красный оттенок. Оптические системы с подобными поверхностями получили название «голубой оптики ». Такая просветленная оптика имеет значительно большую реальную светосилу и дает более контрастное изображение, чем такая же оптика без просветления. В современных оптических приборах удается в известных пределах сочетать большую светосилу с хорошим качеством изображения за счет использования многолинзовых оптических систем. Такие SMC-объективы (SMC – super multi coating - сверхмногослойное покрытие) получили название «янтарной оптики».

Промежуток времени, необходимый для освещения пленки (выдержка), зависит от чувствительности пленки и от условий освещения фотографируемого предмета. Для того чтобы можно было производить съемку с очень маленькой выдержкой (сотые и тысячные доли секунды), в пленочных камерах применяется затвор – быстро движущаяся металлическая шторка 8 (см.рис.40) с регулируемой шириной щели. В цифровых камерах роль затвора выполняет импульс тока, считывающий заряд, накопленный отдельными ячейками матрицы, поэтому цифровые камеры работают практически бесшумно – в них отсутствуют шумы от перемотки пленки, спуска затвора и пр.

Во время фотосъемки мимовольное дрожание руки может вызвать размытость изображения, особенно в теле режиме или при относительно больших выдержках (десятые доли секунды). Эта проблема решается при помощи технологии оптической стабилизации изображения (рис.41).

Рис.41.Схема объектива с оптической стабилизацией изображения.

Обнаружив вибрацию камеры, встроенный гироскопический датчик 1 передает сигнал микропроцессору 2 для расчета коррекции. На основе полученных данных линейный мотор смещает корректирующую линзу 3, так, чтобы входной световой луч из объектива направлялся точно на матрицу 4. Весь процесс – от определения вибрации до коррекции положения линзы – занимает десятые доли секунды. Таким образом, можно использовать резкое изображение быстродвижущихся предметов.

Спектроскоп

Особое место среди оптических приборов занимают спектральные аппараты, с помощью которых можно исследовать спектральный состав света. Чаще всего в спектральных аппаратах используется в качестве устройства для разложения света по длинам волн призма, выполненная из материала со значительной дисперсией.

Ход лучей через призменный спектральный аппарат показан на рис.42.

Рис.42. Призменный спектроскоп.

Освещаемая светом щель S помещается в фокальной плоскости линзы L 1 , поэтому на призму падает параллельный пучок света. Призма Р раскладывает свет на составные части. Параллельные пучки, выходящие из призмы имеют для разных длин волн различное направление. Угол между направлением лучей различных длин волн определяется материалом, из которого изготовлена призма, величиной преломляющего угла α и положением призмы в параллельном пучке света, падающего на нее. Затем эти параллельные пучки света после призмы собираются линзой L 2 (коллиматором) в фокальной плоскости Э в виде спектра. Если свет, падающий на щель S представляет собой набор нескольких монохроматических пучков, то спектр имеет вид отдельных изображений щели в разных длинах волн, т.е. имеет вид отдельных узких линий, разделенных темными промежутками. Если на щель падает белый свет, то все отдельные изображения щели сливаются в цветную полосу.

Получаемую картину можно наблюдать визуально с помощью окуляра, прибор тогда называют спектроскопом , а можно регистрировать с помощью фотопластинки или фотопленки, тогда спектральный прибор называют спектрографом . Если же в фокальной плоскости линзы L 2 , установить выходную щель, с помощью которой будет выделяться узкий участок спектра, то прибор будет называться монохроматором .

В современных спектральных приборах в фокальной плоскости коллиматора устанавливается светочувствительная матрица, аналогичная используемой в цифровых фотоаппаратах, при этом расположение ячеек матрицы соответствует определенным длинам волн. Считывая сигнал с такой ячейки можно сразу определить интенсивность данной спектральной линии. Такие приборы получили название микрофотоспектрометров (МФС).

Обрабатывая полученную МФС информацию на ЭВМ, можно быстро провести атомный спектральный анализ исследуемой пробы. Качественный спектральный анализ дает ответ на вопрос: содержится ли конкретный элемент в данной пробе . Количественный спектральный анализ дает ответ на вопрос: сколько данного элемента содержится в данной пробе .

оптический проекционный аппарат фотографический

ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ АППАРАТ - оптико-механический прибор для создания оптического изображения фотографируемого объекта на светочувствительном слое фотоматериала (фото - или киноплёнке, фотопластинке и др.). Содержит светонепроницаемую камеру, съёмочный объектив, видоискатель, фотографический затвор, механизм для протяжки фотоплёнки, фотокассету. Помимо этого, фотоаппараты часто оснащают дополнительными устройствами и приспособлениями, которые позволяют упростить процесс съёмки, облегчают выбор диафрагмы и выдержки, создают дополнительное освещение объекта съёмки (напр., автофокусировка объектива, экспонометрическое устройство, электронный импульсный осветитель, электропривод для протягивания фотоплёнки и взвода затвора). Фотоаппарат, в котором все операции, связанные с его подготовкой к съёмке, с самой съёмкой, а иногда и с получением готовых снимков, выполняются без участия фотографа (который только нажимает спусковую кнопку), называется автоматическим фотоаппаратом. Работает такой фотоаппарат по программе, заложенной в его конструкции (простейшие модели, предназначенные для фотолюбителей), либо содержащейся в памяти управляющего встроенного в аппарат микропроцессора (полные автоматы для профессиональных фотографов).

Схема фотоаппарата: 1 - элемент питания; 2 - объектив; 3 - фотоплёнка; 4 - система линз объектива; 5 - зеркало видоискателя; 6 - пентапризма зеркального видоискателя

Принцип действия фотографического аппарата

При фотографировании световое изображение фотографируемого предмета проецируется объективом на светочувствительный слой фотоплёнки, в котором образуется скрытое изображение этого предмета. Чтобы сделать его видимым, плёнку из аппарата вынимают и проявляют, получается негативное или позитивное изображение. Чтобы изображение было чётким, резким, объектив фокусируют или наводят на резкость. Фокусируют объектив либо по шкале расстояний (от фотоаппарата до главного объекта съёмки), либо с помощью дальномера, либо по изображению, видимому в зеркальном видеоискателе. В соответствии со способом фокусировки различают фотоаппараты шкальные, дальномерные и зеркальные. Отдельную группу составляют фотоаппараты, объективы которых сфокусированы постоянно на бесконечность; они дают резкое изображение, начиная с 1.5-2 м до объекта съёмки. Большинство современных фотоаппаратов отечественного и зарубежного производства оснащены системой автофокусировки, которая в момент нажатия спусковой кнопки затвора автоматически устанавливает объектив в положение, обеспечивающее резкое изображение снимаемых предметов. Однако наилучшее качество фотоснимка достигается при фокусировке объектива по изображению в зеркальном видоискателе. Дело в том, что изображение, наблюдаемое в таком видоискателе, в точности повторяет изображение, которое объектив во время съёмки нарисует на фотоплёнке. Получается, что фотограф как бы видит будущий снимок и потому заранее может внести нужные изменения: приблизиться к объекту или отойти от него, изменить угол съёмки (ракурс), сфокусировать объектив на сюжетно важном элементе, оставив остальную часть кадра слегка размытой, подобрать наиболее эффектное распределение света и теней и т. д. Вот почему практически все профессиональные фотографы и фотохудожники предпочитают пользоваться зеркальными фотоаппаратами.

Проекционный аппарат представляет собой прибор, с помощью которого на экране получают действительное увеличенное изображение предметов. Проекционный аппарат, предназначенный для демонстрации прозрачных объектов (диапозитивов, рисунков на стекле, слайдов, фильмов) называется диаскопом (рис. 48,7). Проекционный аппарат, предназначенный для демонстрации непрозрачных объектов, называют эпископом или апипроектором (рис. 48.8).

Проекционный аппарат состоит из источника света S, конденсатора К, предназначенного для получения изображения источника

S на объективе О. Объектив О представляет собой систему линз, действующих как одна собирающая линза. Предмет D располагается вблизи фокальной плоскости объектива О. Размеры конденсатора подбираются так, чтобы весь предмет D был освещен равномерно. Этой же цели служит зеркало 3.

Фотоаппарат. Изображение И в фотоаппарате создается объективом О, который представляет собой собирающую систему линз (рис. 48.9). Изображение, как правило, получается действительным уменьшенным и перевернутым. Предмет П располагается на расстоянии, превышающем удвоенное фокусное расстояние объектива Объектив О находится у передней стенки аппарата. Изображение И проецируется на фотопластинку (пленку), расположенную у задней его стенки. Наводкой на резкость (с помощью перемещения объектива) добиваются того, чтобы расстояние до предмета П соответствовало расстоянию до изображения И. Диаметр объектива d и его фокусное расстояние f определяют величину относительного отверстия

Рис 48 9 Рис. 48 10

которая пропорциональна освещенности фотопластинки. На оправах объективов фотоаппаратов указывают их фокусные расстояния / и относительное отверстие в виде числа F. Последнее записывается в форме дроби 1/F, где F = f/d, и показывает, во сколько раз фокусное расстояние больше диаметра объектива. Чем меньше число F, тем больше светосила объектива, равная (d/f) 2 . Для регулировки светового потока, поступающего в фотоаппарат, объектив снабжают диафрагмой, диаметр которой можно изменять Кроме того,

фотоаппараты снабжаются устройствами, позволяющими изменять время экспонирования (выдержку).

Отражение света от поверхностей линз уменьшает светосилу объектива и понижает контрастность изображения. Для уменьшения отражающей способности линз используют так называемое просветление оптики - нанесение на поверхность линзы тонкой прозрачной пленки из специального материала. Обычно толщина пленки подбирается из расчета минимального отражения зеленого света. Поэтому просветленная оптика имеет сине-красный оттенок.

Глаз. Глаз является органом зрения. Он представляет собой сложную оптическую систему. Его устройство схематично показано на ряс. 48.10 Здесь С-склера (белковая оболочка глаза);

Р - прозрачная роговица, сквозь которую в глаз проникает свет;

РО - радужная оболочка с отверстием-зрачком 3; Х - хрусталик - эластичное, линзообразное тело; Ц - циллиарная мышца, изменяющая радиус кривизны поверхности хрусталика, его оптическую силу и фокусное расстояние; СТ - стекловидное тело - прозрачная студенистая жидкость, заполняющая полость глаза за хрусталиком;

СЕ - сетчатая оболочка (сетчатка) - полусфера, состоящая из светочувствительных клеток, имеющих форму колбочек и палочек; СО - сосудистая оболочка, состоящая из сложного сплетения кровеносных сосудов, питающих глаз; ПК - передняя камера, заполненная ка­мерной влагой, СП - слепое пятно - место, где нет светочувствительных клеток и откуда выходит зрительный нерв ЗН; ЦЯ- центральная ямка, в которой сосредоточены колбочки. По своему устройству глаз как оптическая система имеет много общего с фотоаппаратом . Роль объектива здесь играет хрусталик вместе со средой передней камеры. Способность глаза к аккомодации обеспечивает возможность получения на сетчатке резких изображений предметов, находящихся на различных расстояниях. Здоровый глаз в спокойном состоянии дает на сетчатке отчетливое изображение очень удаленных предметов (звезд). Наименьшее расстояние, на котором такой глаз может отчетливо видеть предметы, меняется с возрастом от 10 см (до 20 лет) до 22, см (около 40 лет) или до 30 см (в пожилом возрасте).

Минимальное расстояние, на котором глаз аккомодируется без утомления, для здорового глаза составляет 25 см. Задний фокус такого

глаза в спокойном состоянии находится на сетчатке. Если фокус глаза в спокойном состоянии лежит внутри глаза перед сетчаткой, то глаз называют близоруким (рис. 48.11). Такой глаз плохо видит отдаленные предметы. Близорукость глаза исправляют с помощью рассеивающих линз. Если фокус глаза находится за сетчаткой, то такой глаз называют дальнозорким . Он плохо видит близкие предметы. Ему приходится делать усилия даже для того, чтобы видеть очень удаленные объекты. Для исправления дальнозоркости глаза пользуются собирающими линзами (рис. 48.12).

Две близкие светящиеся точки глаз воспринимает раздельно, если они видны под углом зрения не менее Г. Углом зрения называется угол, под которым виден предмет. Если G - размер предмета, а - расстояние до него, то угол зрения 8 находится по формуле

Минимальный угол зрения 6, при котором глаз способен различать две точки предмета, определяет его разрешающую способность. Разрешающая способность глаза может быть увеличена с помощью оптических приборов: лупы, микроскопа и телескопа (бинокля). Глазу присущи все виды аберраций обычных оптических систем, которые, однако, из-за его совершенства очень малы.

Глаз осуществляет цветное зрение. Согласно теории цветного зрения Юнга и Гельмгольца в глазу имеется только три типа светочувствительных приемников. На первый тип действует

только красный свет, на другой - зеленый, на третий - сине-голубой. Сложение этих трех спектрально чистых излучений в различных комбинациях с учетом их интенсивностей физиологически оказывается эквивалентным получению любого цветового ощущения. Чувствительность глаза к различным длинам волн разная. Область допустимого зрительного восприятия нормального глаза показана на рис. 48.13, где V λ - относительная световая эффективность, определяющая, во сколько раз чувствительность глаза к излучению данной длины волны меньше, чем к излучению в максимуме.

Лупа. Лупа является простейшим оптическим прибором, позволяющим увеличить разрешающую способность глаза . Лупа представляет собой короткофокусную линзу. Она помещается перед глазом, как можно ближе к нему, а рассматриваемый предмет - на расстоянии немного меньшем фокусного расстояния линзы (рис. 48.14). Глаз видит через лупу предмет под углом φ :

где h - линейные размеры предмета,/- фокусное расстояние линзы. Невооруженный глаз видит предмет под углом φ 0 :

где D - расстояние наилучшего видения (D ж 25 см). Нормальное увеличение N линзы определяется формулой

Изображение В предмета на сетчатке глаза оказывается таким, как если бы рассматривался увеличенный предмет без лупы, а не действительный предмет G (рис. 48.14). Чем меньше фокусное расстояние, тем больше увеличение лупы. Лупы с увеличением больше N = 40 не применяются. Пользоваться лупами с очень малыми фокусными расстояниями (малыми диаметрами) практически невозможно.

Микроскоп. Для получения значительных увеличении служит микроскоп . Он состоит из двух собирающих линзовых систем:

объектива с фокусным расстоянием f 1 , равным нескольким миллиметрам» и окуляра с фокусным расстоянием f 2 , равным нескольким сантиметрам. Предмет G помещается перед фокусом F 1 объектива (рис. 48.15). За объективом за фокусом F 2 окуляра на расстоянии большем 2f 1 возникает действительное увеличенное (промежуточное) изображение В". Окончательное изображение В, возникающее перед окуляром, является мнимым перевернутым и увеличенным. Общее увеличение микроскопа N складывается из увеличении объектива N1 ≈ l/f 1 окуляра N 2 = D/f 2:

где l - оптическая длина тубуса микроскопа, т. е. расстояние. Между фокальными точками

fi " и F2 (рис. 48.15), D ≈ W 25 см - расстояние наилучшего видения.

Наличие у микроскопа действительного промежуточного изображения В" позволяет измерять

размеры предмета О. Для этого в фокальную плоскость окуляра помещают шкалу, нанесенную на Прозрачную пластинку. Кроме того, можно получить проекцию изображения

В" на экран, сфотографировать и т. д.

Вследствие волновой природы света максимальное увеличение N микроскопа не может быть больше 2000

Телескопы и бинокли. Телескопы и бинокли предназначены для увеличения угла зрения при наблюдении больших очень удаленных предметов. Простейшим телескопом является подзорная труба, она состоит из двух линзовых систем - объектива и окуляра. Подзорная труба с собирающим окуляром (рис. 48.16) называется трубой Kеплеpa (1611), Труба с рассеивающим окуляром (рис. 48.17) - трубой Галилея (1609). Предмет находится на очень большом расстоянии от объектива. В трубе Кеплера за фокусом Объектива возникает промежуточное изображение В". Оно расположено на расстоянии от окуляра, меньшем его фокусного расстояния. Перед окуляром возникает увеличенное мнимое и перевернутое окончательное изображение В. Увеличение, даваемое трубой Кеплера, равно

Где f 1 - фокусное расстояние объектива, f 2 - фокусное расстояние окуляра Длина телескопа

В трубе Кеплера фокусы объектива F 1 и окуляра F 2 практически совпадают. В этом случае при рассматривании удаленного предмета из окуляра выходят пучки параллельных лучей. Это позволяет наблюдать в телескоп нормальным глазом в спокойном состоянии (без акко­модации)

В трубе Галилея между объективом и окуляром не создается промежуточное изображение. Эта труба создает мнимое, увеличенное прямое изображение В. Ее увеличение определяется формулой (48.5). В этой трубе фокусы объектива F" 1 и окуляра F 2 , практически совпадают.

Труба Галилея дает несильное увеличение удаленного предмета. Поэтому ее используют в театральных биноклях. Так как труба Кеплера дает перевернутое изображение, то в биноклях, построенных на ее основе, применяется оборачивающая система из дополнительной линзы или системы призм с полным внутренним отражением (рис. 48.18). Наличие промежуточного изображения В" в трубе Кеплера позволяет снабжать ее измерительной шкалой или фотопластинкой, помещенной в плоскость расположения Промежуточного изображения В". Поэтому труба Кеплера находят применение в астрономии. Наряду с телескопами, построенными по типу подзорных труб- рефракторов , широкое применение получили зеркальные или отражательные телескопы - рефлекторы (рис. 48.19).

Проекционный аппаратПРОЕКЦИОННЫЙ
АППАРАТ
Выполнили
ученики 11 А класса
гимназии 75
Хазиева Диляра, Старкова Надя, Халиулина Камиля,
Бурганов Ильдар.

Проекционный аппарат – оптический
прибор, предназначенный для
получения на экране действительного
увеличенного изображения предмета.

Проекция, проецирование в оптике и технике
- процесс получения изображения на
удалённом от оптического прибора экране
методом геометрической проекции
(кинопроектор, фотоувеличитель, диаскоп и т.
п.) или синтезом изображения (лазерный
проектор).

Строение проектора

Проекционная лампа - специальная
электрическая лампа накаливания, служит
источником света в проекционных аппаратах

Конденсор (от лат. condenso - уплотняю, сгущаю) – оптическая
система, которая собирает расходящиеся лучи, испускаемые
проекционной лампой, и обеспечивает равномерное
освещение объекта проекции. В проекционных аппаратах
встречаются конденсоры, состоящие из двух или трех линз
различного диаметра и кривизны поверхности.

Диапозитив (от греч. diá через и лат. positivus
положительный), фотографическое цветное или чёрнобелое позитивное изображение на прозрачной основе
(стекле или плёнке), рассматриваемое на просвет или
проецируемое на экран.

Проекционный объектив (от лат. objectus - предмет) – линзовая оптическая
система для получения на экране увеличенного резкого изображения
предмета. Основные характеристики объективов: фокусное расстояние,
относительное отверстие. Объективы для проекционных аппаратов
подразделяют на короткофокусные, нормальные и длиннофокусные.

Ход лучей в проекторе

Виды проекторов

Диаскопический проекционный
аппарат
Эпископический проекционный
аппарат
Эпидиаскопический проекционный
аппарат

Диаскопический проекционный аппарат

Назначение диапроектора – создавать на экране увеличенные изображения
прозрачных рисунков или фотографий, зафиксированных на кадре диафильма
или диапозитива. С помощью объектива на удаленном экране формируется
увеличенное действительное изображение.

Эпископический проекционный аппарат

Эпископический проекционный аппарат создаёт изображения
непрозрачных предметов путём проецирования отраженных лучей
света. К ним относятся эпископы, мегаскоп.

Эпидиаскопический проекционный аппарат

Эпидиаскоп, эпидиапроектор - прибор, позволяющий как получать на экране
изображения непрозрачных объектов, так и проецировать на экран прозрачные
изображения объектов (диапозитивы); комбинированный проекционный
аппарат, оптическая схема которого сочетает схемы эпипроектора и
диапроектора.

Характеристики проектора

Световой поток - основная характеристика проектора
любого типа. Световой поток оценивает мощность
оптического излучения по вызываемому им световому
ощущению и измеряется в люменах (лм).
Фокусными расстояниями оптической системы
проектора называют расстояния от его главных точек до
соответствующих им фокусов
Ограниченное определенными размерами
изображение объекта на носителе информации
называется кадром (от франц. cadre, буквально - рама).
Ширина и высота кадрового окна проектора
обозначаются соответственно a и b.

Оптические приборы.

Все оптические приборы можно разделить на две группы:

1) приборы, при помощи которых получают оптические изображения на экране. К ним относятся , , киноаппараты и др.

2) приборы, которые действуют только совместно с человеческими глазами и не образуют изображений на экране. К ним относится , и различные приборы системы . Такие приборы называются визуальными.

Фотоаппарат .

Современные фотоаппараты имеют сложное и разнообразное строение, мы же рассмотрим из каких основных элементов состоит фотоаппарат и как они работают.

Основной частью любого фотоаппарата является объектив - линза или система линз, помещенная в передней части светонепроницаемого корпуса фотоаппарата (рис. слева). Объектив можно плавно перемещать относительно пленки для получения на ней четкого изображения близких или отдаленных от фотоаппарата предметов.

Во время фотографирования объектив приоткрывают при помощи специального затвора, который пропускает свет к пленке лишь в момент фотографирования. Диафрагма регулирует световой поток, который попадает на пленку. Фотоаппарат дает уменьшенное, обратное, действительное изображение, которое фиксируется на пленке. Под действием света состав пленки изменяется и изображение запечатлевается на ней. Оно остаётся невидимым до тех пор, пока пленку не опустят в специальный раствор - проявитель. Под действием проявителя темнеют те места пленки, на которые падал свет. Чем больше было освещено какое-нибудь место пленки, тем темнее оно будет после проявления. Полученное изображение называется (от лат. negativus - отрицательный), на нем светлые места предмета выходят темными, а темные светлыми.

Чтобы это изображение под действием света не изменялось, проявленную пленку погружают в другой раствор - закрепитель. В нем растворяется и вымывается светочувствительный слой тех участков пленки, на которые не подействовал свет. Затем пленку промывают и сушат.

С негатива получают (от лат. pozitivus - положительный), т. е. изображение, на котором темные места расплолжены так же как и на фотографируемом предмете. Для этого негатив прикладывают с бумаге тоже покрытой светочувствительным слоем (к фотобумаге), и освещают. Затем фотобумагу опускают в проявитель, потом в закрепитель, промывают и сушат.

После проявления пленки при печатании фотографий пользуются фотоувеличителем, который увеличивает изображение негатива на фотобумаге.

Лупа.

Чтобы лучше рассмотреть мелкие предметы, приходится пользоваться лупой.

Лупой называется двояковыпуклая линза с небольшим фокусным расстоянием (от 10 до 1 см). Лупа является простейшим прибором, позволяющим увеличит угол зрения.

Наш глаз видит только те предметы, изображение которых получается на сетчатек. Чем больше изображение предмета, тем больше угол зрения под которым мы его рассматриваем, тем отчетливее мы его различаем. Многие предметы малы и видны с расстояния наилучшего видения под углом зрения, близким к предельному. Лупа увеличивает угол зрения, а также изображение предмета на сетчатке глаза, поэтому видимые размеры предмета
увеличиваются по сравнению с его действительными размерами.

Предмет АВ размещают на расстоянии, немного меньшей фокусного, от лупы (рис. справа). При этом лупа дает прямое, увеличенное, мысленное изображение А1 В1. Лупу обычно размещают так, чтобы изображение предмета находилось на расстоянии наилучшего видения от глаза.

Микроскоп.

Для получения больших угловых увеличений (от 20 до 2000) используют оптические микроскопы. Увеличенное изображение мелких предметов в микроскопе получают с помощью оптической системы, которая состоит из объектива и окуляра.

Простейший микроскоп - это система с двух линз: объектива и окуляра. Предмет АВ размещается перед линзой, которая является объективом, на расстоянии F 1 < d < 2F 1 и рассматривается через окуляр, который используется как лупа. Увеличение Г микроскопа равно произведению увеличения объектива Г1 на увеличение окуляра Г2:

Принцип действия микроскопа сводится к последовательному увеличению угла зрения сначала объективом, а затем - окуляром.

Проекционный аппарат.

Проекционные аппараты используют для получения увеличенных изображений. Диапроекторы применяют для получения неподвижны х изображений, а с помощью кинопроекторов получают кадры, которые быстро заменяют друг друга и воспринимаются глазом человека как подвижные изображения. В проекционном аппарате фотоснимок на прозрачной пленке размещают от объектива на расстоянии d, что удовлетворяет условию: F< d < 2F . Для освещения пленки используют электрическую лампу 1. Для концентрации светового потока применяют конденсор 2, который состоит из системы линз, которые собирают расходящиеся лучи от источника света на кадре пленки 3. С помощью объектива 4 на экране 5 получают увеличенное, прямое, действительное изображение

Телескоп.

Для рассматривания отдаленных предметов служат зрительные трубы или телескопы. Назначение телескопа - собрать как можно больше света, от исследуемого объекта и увеличить его видимые угловые размеры.

Основной оптической частью телескопа служит объектив, который собират свет и создаёт изображение источника.

Есть два основных типа телескопов:рефракторы (на основе линз)и рефлекторы (на основе зеркал).

Простейший телескоп - рефрактор, как и микроскоп, имеет объектив и окуляр, но в отличие от микроскопа объектив телескопа имеет большое фокусное расстояние, а окуляр - малую. Поскольку космические тела находятся на очень больших расстояниях от нас, то лучи от них идут параллельным пучком и собираются объективом в фокальной плоскости, где получается обратное, уменьшенное, действительное изображение. Чтобы сделать изображение прямым, используют еще одну линзу.