Важность оптических приборов в жизни человека

Область применения и назначение оптических приборов

В рамках современности оптическая техника реализуется в свободном доступе. Приобрести её может каждый. Обратите внимание на каталоги продукции, представленные в интернет-магазине altair.ru (ИП Матвеев Максим Геннадьевич; ИНН: 771676216832; OГРН: 317774600333420; адрес: г. Москва, Багратионовский пр-д, д. 7, стр. 3).

Под оптическими приборами стоит понимать устройства, которые преобразовывают видимый свет. Они пропускают, преломляют или отражают таковой. Указанное оборудование предназначено для получения увеличенного изображения объектов, расположенных далеко, или предметов, которые хочется рассмотреть поближе. Оценить предметы посредством специального оборудования можно днём и ночью. Они способны не только увеличивать, но и уменьшать, делать изображение более качественным, а также позволяют косвенно увидеть искомый предмет.

Оптические приборы применяются довольно активно. Они постоянно совершенствуются, открывая массу уникальных возможностей для человека. Оптические устройства позволяют заглянуть в мир, который не получится рассмотреть невооружённым взглядом. Оборудование ночного видения позволяет наблюдать за объектами почти в кромешной темноте. Сегодня практически все устройства доступны для бытового применения. Однако чаще всего они используются деятелями науки, отдельными специалистами, а также поклонниками определённого досуга.

  • Оптические приборы присутствует возможность разделить на следующие ключевые группы:
  • Оптический бинокль. С его помощью можно двумя глазами наблюдать за удалёнными объектами;
  • Оптический прицел. С его помощью можно будет более чётко и в деталях рассмотреть цель;
  • Оптический монокуляр. Они сходны по функционалы с биноклями, но предназначены для одного глаза. Таковые выделяются своей компактностью;
  • Подзорная труба. Она позволяет наблюдать за малоразмерными и сильно удалёнными объектами;
  • Оптический телескоп. С его помощью можно наблюдать за объектами, расположенными на ночном небе;
  • Оптический микроскоп или лупа. С их помощью можно получить увеличенное в разы изображение;
  • Лазерный дальномер. Прибор позволяет в один миг измерить расстояние до объектов.

Назначение и области применения оптических приборов

Оптические приборы — устройства в которых происходит преобразование (пропускание, отражение, преломление) видимого света. Предназначены для получения увеличенного изображения сильно удаленных, либо малоразмерных объектов и применяются для более удобного рассмотрения тех или иных предметов в дневное и ночное время. Они могут увеличивать, уменьшать, улучшать качество изображения, или давать возможность увидеть искомый предмет косвенно.

Широкое применение оптические приборы получили уже примерно в 1280-х годах в Италии. С тех пор человечество неразрывно связано со своими изобретениями — оптическими приборами, непрерывно совершенствуемыми и позволяющими человеку заглянуть далеко за горизонт или наоборот — в микромир, то есть туда, где невооружённым глазом уже ничего не увидишь. Сравнительно недавно разрабатываются оптические приборы ночного видения: ночные монокуляры, бинокли ночного видения, охотничьи прицелы ночного видения, позволяющие видеть практически в полной темноте. И сегодня такие приборы также доступны для бытового применения.

Исходя из их назначения, конструкции и технических характеристик, оптические приборы можно разделить на основные группы:

• Оптический бинокль.
Бинокль позволяет наблюдать за удаленными объектами, используя оба глаза. Из-за стереоскопического эффекта существенно повышается удобство и информативность наблюдения и снижается утомляемость глаз по сравнению с наблюдением одним глазом. Различают дневные и ночные оптические бинокли. Используя принцип многократное усиление света, попавшего в диапазон, открытый для глаза смотрящего, бинокль ночного видения позволяет вести наблюдение ночью и в условиях недостаточной освещенности. Если, в условиях сумерек или ночной мглы Вы хотите не только смотреть на что-то, но еще и осуществлять какие-то действия, Вам помогут очки ночного видения. Наличие в конструкции очков специальной маски, которая позволяет закрепить прибор на голове наблюдателя, позволяет вести наблюдение и одновременно что-то делать руками, которые остаются свободными.

• Оптический прицел.
Прицел — прибор, который закрепляется на огнестрельном оружии для лучшего наведения оружия на цель. Различают дневные, коллиматорные и ночные оптические прицелы, из которых первые два предназначены для использования в светлое время суток, а прицел ночного видения позволяет вести стрельбу ночью. Дневной оптический прицел представляет собой телескопическую систему, наподобие зрительной трубы, закрепленную на оружии, в одной или нескольких плоскостях изображений которой нанесены специальные метки (сетка) предназначенные для наведения оружия на цель. Как видно уже из самого этого названия, коллиматорный прицел оснащен особым оптическим устройством — коллиматором. Использование в конструкции прицела коллиматора обеспечивает высокую скорость прицеливания, раза в 2-3 больше, чем у простых оптических прицелов. На оружии прицелы закрепляются с помощью специальных крепежных приспособлений – кронштейнов, планок, колец и т.д. Широко используется на оружии также подствольный фонарь для охоты и лазерный целеуказатель. Подствольный фонарь предназначен для обнаружения и освещения цели при наблюдении, осмотре и ведении стрельбы из стрелкового охотничьего оружия в ночных условиях и в условиях ограниченной видимости. В качестве источника света в оружейном фонаре применяется оптический модуль с полупроводниковым сверх ярким светодиодом ярко белого свечения или оптического модуля с ксеноновой лампой. Лазерный целеуказатель предназначен для формирования на цели светового пятна, совмещенного со средней точкой прицеливания оружия, в условиях недостаточной освещенности днем и в сумерках.

• Оптический монокуляр.
Монокуляры имеют один окуляр и один объектив. Отсюда, собственно, и название: «моно» — значит «один». Уступая по качеству изображения биноклям, монокуляры имеют существенное преимущество в размерах по сравнению с ними. Монокуляры обычно применяют, когда необходима минимальная масса прибора при достаточном увеличении и высоком качестве изображения, и при этом допустимо некоторое снижение удобства наблюдения по сравнению с соответствующим биноклем. Также как и бинокли, выпускаются ночные монокуляры для наблюдения в темное время суток, в том числе и комплекте с маской.

• Зрительная (подзорная) труба.
Основное назначение зрительных труб — это наблюдение за сильно удаленными или малоразмерными объектами с максимально возможным увеличением. Среди зрительных труб редко можно встретить модели с большим диаметром выходного зрачка и большой светосилой, у большинства приборов эти показатели минимизированы, и на первый план выходит такая характеристика как высокая кратность. Большинство зрительных труб, кроме компактных «карманных» моделей с небольшой кратностью, имеют крепление на штатив.

• Оптический телескоп.
Телескоп предназначен для наблюдения удаленных объектов ночного неба. Все существующие телескопы по конструкции можно разделить на две большие группы: зеркальные (рефлекторы) и линзовые (рефракторы). Основные характеристики телескопов: диаметр объектива и увеличение. Чем больше диаметр объектива, тем больше света он соберет, и тем более слабые объекты станут в него видны. Наиболее сложные модели телескопов имеют автоматический привод, позволяющий отслеживать объекты вслед за их перемещением по ночному небу. Комплектуются штативами, так-как наблюдение «с рук» в телескоп невозможно.

• Оптический микроскоп и лупа.
Микроскоп (от греческих слов «маленький» и «смотрю») — оптический прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений того или иного объекта с целью изучения этого объекта. Микроскоп применяется, главным образом, в лабораториях ученых — медиками, биологами и т.д. При помощи микроскопа конструкторы определяют форму, размеры и многие другие параметры для каких-нибудь микроэлементов сложного технического устройства.

• Лазерный дальномер.
Лазерный дальномер — это электронно-оптический прибор, применяемый для измерения расстояний до объектов. Можно измерить расстояние до любого предмета на местности, находящегося в прямой видимости, с погрешностью около одного метра. Лучше всего производится измерение дальности до крупных объектов с высокой отражающей способностью, хуже всего — до мелких объектов интенсивно поглощающих лазерное излучение. Лазерный дальномер может быть выполнен в виде монокуляра или бинокля с увеличением от 2 до 7 крат. Некоторые производители встраивают дальномеры в другие оптические приборы, например в оптические прицелы.

Глава 6. Применение оптических систем в науке и технике.

Применение , а так же роль оптических систем в науке и технике очень велико. Не изучая оптические явления и не развивая оптические инструменты человечество не было бы на столь высоком уровне развития техники.

Почти все современные оптические приборы предназначены для непосредственного визуального наблюдения оптических явлений.

Законы построения изображения служат основой для построения разнообразных оптических приборов. Основной частью любого оптического прибора является некоторая оптическая система. В одних оптических приборах изображение получается на экране, другие приборы предназначены для работы с глазом . в последнем случае прибор и глаз представляют как бы единую оптическую систему и изображение получается на сетчатой оболочке глаза.

Изучая некоторые химические свойства веществ, ученые изобрели способ закрепления изображения на твердых поверхностях, а для проецирования изображений на эту поверхность стали использовать оптические системы, состоящие из линз. Таким образом, мир получил фото- и киноаппараты, а с последующим развитием электроники появились видео- и цифровые камеры.

Для исследования малых объектов , практически незаметных глазу используют лупу, а если её увеличения не достаточно , тогда применяют микроскопы. Современные оптические микроскопы позволяют увеличивать изображение до 1000 раз, а электронные микроскопы в десятки тысяч раз. Это даёт возможность исследовать объекты на молекулярном уровне.

Современные астрономические исследования не были бы возможными без «трубы Галилея» и «трубы Кеплера». Труба Галилея , нередко применяемая в обычном театральном бинокле, даёт прямое изображение предмета, труба Кеплера — перевернутое. Вследствие этого , если труба Кеплера должна служить для земных наблюдений , то её снабжают оборачивающей системой (дополнительной линзой или системой призм ) , в результате чего изображение становится прямым. Примером подобного прибора может служить призменный бинокль.

Преимуществом трубы Кеплера является то , что в ней имеется дополнительное промежуточное изображение , в плоскость которого можно поместить измерительную шкалу, фотопластинку для производства снимков и т.п. Вследствие этого в астрономии и во всех случаях, связанных с измерениями, применяется труба Кеплера.

Наряду с телескопами, построенными по типу зрительной трубы — рефракторами, весьма важное значение в астрономии имеют зеркальные ( отражательные ) телескопы, или рефлекторы.

Возможности наблюдения , которые даёт каждыё телескоп, определяются диаметром его отверстия. Поэтому с давних времен научно техническая мысль направлена на отыскание

Важность оптических приборов в жизни человека

способов изготовления больших зеркал и объективов.

С постройкой каждого нового телескопа расширяется радиус наблюдаемой нами Вселенной.

Важность оптических приборов в жизни человека

Зрительное восприятие внешнего пространства является сложным действием , в котором существенным обстоятельством является то, что в нормальных условиях мы пользуемся двумя глазами. Благодаря большой подвижности глаз мы быстро фиксируем одну точку предмета за другой; при этом мы можем оценивать расстояние до рассматриваемых предметов, а также сравнивать эти расстояния между собой. Такая оценка даёт представление о глубине пространства, об объемном распределении деталей предмета, делает возможным стереоскопическое зрение.

Стереоскопические снимки 1 и 2 рассматриваются с помощью линз L1 и L2 , помещенных каждая перед одним глазом. Снимки располагаются в фокальных плоскостях линз, и следовательно, их изображения лежат в бесконечности. Оба глаза аккомодированы на бесконечность. Изображения обоих снимков воспринимаются как один рельефный предмет, лежащий в плоскости S.

Стереоскоп в настоящее время широко применяется для изучения снимков местности. Производя фотографирование местности с двух точек, получают два снимка , рассматривая которые в стереоскоп можно ясно видеть рельеф местности. Большая острота стереоскопического зрения даёт возможность применять стереоскоп для обнаружения подделок документов, денег и т.п.

В военных оптических приборах , предназначенных для наблюдений (бинокли, стереотрубы ), расстояния между центрами объективов всегда значительно больше, чем расстояние между глазами, и удаленные предметы кажутся значительно более рельефными , чем при наблюдении без прибора.

Важность оптических приборов в жизни человека

Изучение свойств света, идущего в телах с большим показателем преломления привело к открытию полного внутреннего отражения. Это свойство широко применяется при изготовлении и использовании оптоволокна. Оптическое волокно позволяет проводить любое оптическое излучение без потерь. Использование оптоволокна в системах связи позволило получить высокоскоростные каналы для получения и отправки информации.

Полное внутреннее отражение позволяет использовать призмы вместо зеркал. На этом принципе построены призматические бинокли и перископы.

Важность оптических приборов в жизни человека

Использование лазеров и систем фокусоровки позволяет фокусировать лазерное излучение в одной точке, что применяется в резке различных веществ, в устройствах для чтения и записи компакт-дисков, в лазерных дальномерах.

Оптические системы широко распространены в геодезии для измерения углов и превышений (нивелиры, теодолиты, секстанты и др.).

Использование призм для разложения белого света на спектры привело к созданию спектрографов и спектроскопов. Они позволяют наблюдать спектры поглощений и испусканий твердых тел и газов. Спектральный анализ позволяет узнать химический состав вещества.

Использование простейших оптических систем – тонких линз, позволило многим людям с дефектами зрительной системы нормально видеть (очки, глазные линзы и т.д.).

Благодаря оптическим системам было произведено много научных открытий и достиженй.

Оптические системы используются во всех сферах научной деятельности, от биологии до физики. Поэтому, можно сказать , что сфера применения оптических систем в науке и технике – безгранична. [ 4,6 ]

Практическое значение оптики и её влияние на другие отрасли знания исключительно велики. Изобретение телескопа и спектроскопа открыло перед человеком удивительнейший и богатейший мир явлений , происходящих в необъятной Вселенной. Изобретение микроскопа произвело революцию в биологии. Фотография помогла и продолжает помогать чуть ли не всем отраслям науки. Одним из важнейших элементов научной аппаратуры является линза. Без неё не было бы микроскопа, телескопа, спектроскопа, фотоаппарата, кино , телевидения и т.п. не было бы очков, и многие люди, которым перевалило за 50 лет, были бы лишены возможности читать и выполнять многие работы , связанные со зрением.

Область явлений, изучаемая физической оптикой, весьма обширна. Оптические явления теснейшим образом связаны с явлениями, изучаемыми в других разделах физики, а оптические методы исследования относятся к наиболее тонким и точным. Поэтому неудивительно , что оптике на протяжении длительного времени принадлежала ведущая роль в очень многих фундаментальных исследованиях и развитии основных физических воззрений. Достаточно сказать, что обе основные физические теории прошлого столетия — теория относительности и теория квантов — зародились и в значительной степени развились на почве оптических исследований. Изобретение лазеров открыло новые широчайшие возможности не только в оптике, но и в её приложениях в различных отраслях науки и техники.

На экране с по­мо­щью тон­кой линзы, фо­кус­ное рас­сто­я­ние ко­то­рой равно 36,5 см, по­лу­че­но изоб­ра­же­ние пред­ме­та с де­ся­ти­крат­ным уве­ли­че­ни­ем. Необ­хо­ди­мо найти рас­сто­я­ние от линзы до изоб­ра­же­ния.

Дано:

Важность оптических приборов в жизни человека

– уве­ли­че­ние;

Важность оптических приборов в жизни человека

– фо­кус­ное рас­сто­я­ние линзы

Найти:

Важность оптических приборов в жизни человека

– рас­сто­я­ние от линзы до изоб­ра­же­ния

Важность оптических приборов в жизни человека

,

где d – рас­сто­я­ние от линзы до пред­ме­та.

Уве­ли­че­ние линзы опре­де­ля­ет­ся по фор­му­ле:

Важность оптических приборов в жизни человека

Вы­ра­зим из этой фор­му­лы рас­сто­я­ние от линзы до пред­ме­та и под­ста­вим по­лу­чен­ное зна­че­ние в фор­му­лу тон­кой линзы:

Важность оптических приборов в жизни человека

Важность оптических приборов в жизни человека

Важность оптических приборов в жизни человека

От­сю­да рас­сто­я­ние от линзы до изоб­ра­же­ния равно:

Важность оптических приборов в жизни человека

Под­ста­вим в дан­ное вы­ра­же­ние из­вест­ные зна­че­ния:

Важность оптических приборов в жизни человека

Ответ:

Важность оптических приборов в жизни человека

.

Сколь­ко раз длина волны света укла­ды­ва­ет­ся в плен­ке, тол­щи­на ко­то­рой со­став­ля­ет

Важность оптических приборов в жизни человека

? По­ка­за­тель пре­лом­ле­ния плен­ки – 1,8; длина волны в ва­ку­у­ме – 720 нм. Волна па­да­ет на плен­ку пер­пен­ди­ку­ляр­но ее плос­ко­сти.

Дано:

Важность оптических приборов в жизни человека

– длина волны в ва­ку­у­ме;

Важность оптических приборов в жизни человека

– по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния плен­ки;

Важность оптических приборов в жизни человека

– тол­щи­на плен­ки

Найти:

Важность оптических приборов в жизни человека

– число длин волн

На тол­щине плен­ки d укла­ды­ва­ет­ся число длин волн:

Важность оптических приборов в жизни человека

,

где

Важность оптических приборов в жизни человека

– длина волны в плен­ке.

Как из­вест­но, длина волны в ве­ще­стве (плен­ке) равна:

Важность оптических приборов в жизни человека

,

где n – по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния ве­ще­ства,

Важность оптических приборов в жизни человека

– длина волны в ва­ку­у­ме.

Важность оптических приборов в жизни человека

Под­ста­вим в дан­ное вы­ра­же­ние из­вест­ные зна­че­ния:

Важность оптических приборов в жизни человека

Ответ:

Важность оптических приборов в жизни человека

Источник