Характеристики предмета и изображения - раздел Науковедение, Введение в специальность Предмет - Это Совокупность Точек, Из Которых Выходят Лучи, Попадающие В Оптич...
Предмет - это совокупность точек, из которых выходят лучи, попадающие в оптическую систему.
Вся возможная совокупность точек образует пространство предметов. Оптическая система делит все пространство на пространство предметов и пространство изображений, которые могут быть действительными или мнимыми. Для центрированных систем поверхности предмета и изображения считаются плоскостями, перпендикулярными оси, а поле на предмете и изображении - кругами.
Описывать размеры и положение предмета и изображения одним способом во всех ситуациях не всегда корректно. Рассмотрим это описание для двух типов предмета и изображения - ближнего и дальнего.
Ближний тип - предмет или изображение расположены на конечном расстоянии. Считается, что от таких предметов исходят расходящиеся пучки лучей. В этом случае полное описание предмета (изображения) представляет собой вектор линейных координат, которые измеряются в мм (таблица 3.1).
Дальний тип - предмет или изображение расположены в бесконечности. Считается, что от таких предметов исходят параллельные пучки лучей. В этом случае полное описание предмета (изображения) представляет собой вектор угловых координат, то есть тангенсы углов, под которыми виден предмет (изображение) из центра зрачка (таблица 3.1).
Термины «конечное расстояние» и «бесконечность» достаточно условны и соответствуют лишь более или менее близкому расположению предмета (изображения) по отношению к оптической системе.
Обычно при описании предмета и изображения используют вектор координат , но в центрированной оптической системе (обладающей симметрией вращения относительно оптической оси) достаточно одной координаты У.
В зависимости от конкретного типа предмета и изображения возможны четыре различных типа оптических систем.
Если предмет и изображение относятся к дальнему типу, то система называется телескопической. Ее основное назначение - наблюдение удаленных объектов. Если предмет - дальнего типа, а изображение - ближнего, то такая система называется фотографической, хотя в действительности изображение может формироваться не только на поверхности фотоматериала, но и на поверхности любого другого приемника изображения. Если предмет -ближнего типа, а изображение - дальнего, то это система микроскопа (к этим системам относятся также лупы и окуляры). Репродукционные системы имеют дело как с предметом, так и с изображением ближнего типа.
Обобщенные размеры поля предмета и изображения (2 max, 2 max) -это удвоенные максимальные размеры предмета и изображения. Так же, как и величины предмета (изображения), обобщенные поля для ближнего типа -линейные величины и измеряются в мм, а для дальнего типа - угловые величины и измеряется в угловой мере.
Передний и задний отрезки (S, S') - указывают положение предмета (изображения) по отношению к оптической системе.
Для ближнего типа передний отрезок измеряется как расстояние от первой поверхности оптической системы до предмета, а задний отрезок измеряется как расстояние от последней поверхности до изображения (в мм). Для дальнего типа передний и задний отрезки измеряются в обратных миллиметрах (кдптр) относительно входного (выходного) зрачка (таблица 3.1).
Согласно правилу знаков, принятому в оптике (см. Приложение Б), осевые расстояния считаются положительными, если они измеряются по направлению распространения света, то есть слева направо. Поэтому обычно передний отрезок отрицательный S' < 0, а задний положительный S' > 0 .
Все темы данного раздела:
По дисциплине
«Введение в специальность»
Направление подготовки: 200400 «Оптотехника»
Профиль подготовки: «Оптико-электронные при
История развития оптики.
Оптика – учение о природе света, световых явлениях и взаимодействии света с веществом. И почти вся ее история – это история поиска ответа: что такое свет?
Одна из первых теорий света – тео
Область профессиональной деятельности
Областью профессиональной деятельности бакалавра по направлению подготовки 200400 с профилем подготовки «Оптико-электронные приборы и системы» является исследование, разработка, подготовка и
Основные курсы лекций краткая характеристика. Организация обучения.
Основные читаемые курсы лекций.
Механика
Материаловедение и технология конструкционных материалов
Строение глаза
На рисунке 2.1. изображен разрез глазного яблока и показаны основные детали глаза.
Глаз представляет собой шаровидное тело (глазное яблоко), почти полностью покрытое непроз
Аккомодация
Аккомодация - это способность глаза приспосабливаться к четкому различению предметов, расположенных на разных расстояниях от глаза.
Аккомодация происходит путем изменения кривизны поверхно
Строение сетчатки
Сетчатая оболочка - это сложное переплетение нервных клеток и нервных волокон, соединяющих нервные клетки между собой и связывающих глаз с корой головного мозга. Основными светочувствительными элем
Спектральная чувствительность
Оптические приборы, работающие совместно с глазом, имеют дело с той частью потока излучения, которая воздействует на глаз. К ней относится видимая область спектра в интервале длин волн 380 - 780 нм
Адаптация
Приспособление глаза к изменившимся условиям освещенности называется адаптацией.
Различают темновую и световую адаптацию.
Темновая адаптация происходит при переходе от больших ярк
Поле зрения глаза
Общее поле зрения глаза громадно, больше, чем у какого бы то ни было другого оптического прибора (125° по вертикали и 150° по горизонтали), но в действительности для ясного различения может быть ис
Предел разрешения глаза
В любой оптической системе существует некий конечный предел в отчетливости деталей. Для конструкторов-оптиков большой интерес представляет величина нижнего предела разрешения глазом двух соседних т
Дефекты зрения и их коррекция
Если дальняя точка глаза бесконечно удалена, то такой глаз называют нормальным или эмметропическим. При этом глаз хорошо различает предметы и вдали, и вблизи. Это означает, что оптический аппарат г
Близорукость
Причин близорукости может быть две. Первая - удлиненное глазное яблоко при нормальной преломляющей силе глаза. Другая причина - слишком большая оптическая сила оптической системы глаза (более 60 ди
Дальнозоркость
Дальнозоркость вызывается слабой оптической силой оптической системы глаза для данной длины глазного яблока (либо короткий глаз при нормальной оптической силе, либо малая оптическая сила глаза при
Астигматизм
Причина астигматизма лежит либо в неправильной, несферичной форме роговицы (в разных сечениях глаза, проходящих через ось, радиусы кривизны неодинаковы), либо в нецентричном по отношению к оптическ
Оптическая система
Оптическая система - совокупность оптических сред, разделенных оптическими поверхностями, и содержащая диафрагмы. Оптическая система предназначена для формирования изображения посредством перераспр
Зрачковые характеристики
Через оптическую систему проходят не все лучи, которые исходят от предмета. Ограничение размера пучков лучей - результат совместного действия всех имеющихся в оптической системе диафрагм. Однако мо
Спектральные характеристики
Спектральные характеристики необходимы для согласования интервала длин волн, которые излучает предмет и в котором образуется изображение. Обычно все расчеты хода лучей в оптической системе делают д
Передаточные характеристики
Передаточные характеристики показывают, как прибор преобразует предмет в изображение.
Воздействие оптической системы на исходящее от предмета излучение сводится прежде всего к преобразован
Масштабные передаточные характеристики
Масштабные передаточные характеристики описывают передачу оптической системой размеров и формы предмета, то есть преобразование координат на предмете в координаты на изображении.
Обобщенно
Энергетические передаточные характеристики
Энергетические передаточные характеристики описывают передачу прибором энергии предмета. Поскольку через оптическую систему проходят не все лучи, исходящие из предмета, и поскольку в самой оптическ
Структурные передаточные характеристики
Изображающие приборы с одинаковым увеличением и светосилой могут давать изображения различного качества в смысле передачи тонкой структуры предмета (более или менее резкие, с большим или меньшим ко
Фотоаппараты
Фотоаппарат - это, пожалуй, самый распространенный оптический пробор. В наше время фотоаппарат есть практически у каждого. Причем современные компактные фотоаппараты настолько просты в использовани
Относительное отверстие фотообъектива
Относительное отверстие - это абсолютное значение отношения
диаметра апертурной диафрагмы к заднему фокусному расстоянию объектива:
(4.3)
Поскольку величина, рассчитанная
Глубина резкости фотообъектива
Поскольку у всех объективов есть аберрации, одна точка объекта всегда будет изображаться в виде кружка рассеяния. Однако при рассмотрении изображения глазом это не замечается, поскольку разрешающая
Широкоугольные (короткофокусные)
У широкоугольных объективов фокусное расстояние меньше диагонали кадра . Широкоугольные объективы характеризуются небольшим фокусным расстоянием в диапазоне приблизительно мм. Поле зрения у таких о
Узкоугольные (длиннофокусные)
Узкоугольные объективы имеют фокусное расстояние больше диагонали кадра , а поле зрения менее 40°. Фокусное расстояние таких объективов больше 50 мм. Обычно в качестве длиннофокусных используются о
Объективы с переменным фокусным расстоянием
Объективы с переменным фокусным расстоянием (ZOOM-объективы) позволяют получать изображения различного масштаба при неизменном расстоянии до объекта съемки. Например, с помощью объектива с диапазон
Системы фокусировки
В создании качественных снимков одну из важнейших функций выполняет система фокусировки фотоаппарата, то есть процесс наводки на резкость.
В самых простых фотоаппаратах не осуществляется н
Экспозиция
Экспозиция - это количество света, попадающее на фотоматериал:
< экспозиция > = < интенсивность света > ∙ < время воздействия >.
Интенсивность света контро
Особенности цифровых фотоаппаратов
В последнее время все большее распространение получают цифровые фотоаппараты. В отличие от пленочных, у цифровых фотоаппаратов приемником изображения является ПЗС-матрица (прибор с зарядовой связью
Телескопическая система
Телескопическая система - оптическая система, с помощью которой можно рассматривать увеличенное изображение удаленного объекта.
К числу таких приборов относятся бинокли, зрительные трубы,
Видимое увеличение телескопической системы
Видимое увеличение телескопической системы можно выразить через отношение фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра:
Если видимое увеличение положительн
Диаметры входного и выходного зрачков телескопической системы
Диаметр выходного зрачка определяется зрачком глаза:
. (5.3)
При наблюдении объектов через телескопический прибор глаз должен располагаться в плоскости выходного зрачка, тогда вес
Видимое увеличение лупы
Согласно определению, видимое увеличение лупы вычисляется как отношение тангенса угла, под которым виден предмет через лупу, к тангенсу угла, под которым наблюдается предмет невооруженным глазом с
Поле зрения лупы
На рис. 6.3 представлена лупа диаметром Dn. Зрачок глаза наблюдателя диаметром Dra расположен на расстоянии S' от лупы.
Размер поля 2а' в пространстве изображений определяе
Микроскоп
Микроскоп предназначен для наблюдения мелких объектов с большим увеличением и с большей разрешающей способностью, чем дает лупа. Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива и ок
Увеличение микроскопа
Действие микрообъектива характеризуют его линейным увеличением:
где - фокусное расстояние микрообъектива, Δ - расстояние между задним
фокусом объектива и пере
Разрешающая способность микроскопа
Одной из важнейших характеристик микроскопа является его разрешающая способность. Согласно дифракционной теории Аббе, линейный предел разрешения микроскопа, то есть минимальное расстояние между точ
Полезное увеличение микроскопа
Глаз наблюдателя сможет воспринимать две точки как раздельные, если угловое расстояние между ними будет не меньше углового предела разрешения глаза. Для того чтобы глаз наблюдателя мог полностью ис
Методы наблюдения
Обычно предметы, исследуемые под микроскопом, сами не светятся и, следовательно, нуждаются в постороннем освещении. Во многих случаях рассматриваемые предметы представляют собой тонкий срез прозрач
Метод светлого поля
Метод светлого поля в проходящем свете применяется при исследовании прозрачных препаратов, у которых различные участки структуры по-разному поглощают свет (тонкие окрашенные срезы животных и растит
Метод темного поля
Метод темного поля в проходящем свете применяется в биологии, коллоидной химии, минералогии и других областях для получения изображений прозрачных, непоглощающих, а поэтому и не видимых при наблюде
Метод исследования в поляризованных лучах
Метод исследования в поляризованных лучах применяется в проходящем и в отраженном свете для так называемых анизотропных объектов, обладающих двойным лучепреломлением или отражением. Такими объектам
Метод фазового контраста
Метод фазового контраста дает возможность получать контрастные изображения прозрачных и бесцветных объектов. К числу таких объектов относятся, например, неокрашенные биологические препараты, нетрав
Световые микроскопы
Наиболее универсальными и потому наиболее распространенными являются биологические микроскопы (серии MULTISCOPE™, LABOROSCOPE™, INVERTOSCOPE™, производимые на ЛОМО). Современный биологический микро
Электронные микроскопы
Электронный микроскоп построен на таком же принципе получения изображения, как и оптический, но вместо видимого света в нем используется пучок электронов.
Роль линз в электронном микроскоп
Сканирующие микроскопы
Сканирующие микроскопы основаны на другом принципе получения изображения, который позволяет преодолеть дифракционный предел разрешения. Принцип действия таких микроскопов основан на сканировании об
Осветительные системы
Осветительная система - это устройство, предназначенное для освещения несамосветящихся объектов.
В большинстве случаев невозможно обеспечить требуемую освещенность предмета и ее равномерно
Конденсор
Если освещаемый предмет находится на конечном расстоянии, то для его освещения используют конденсор. Возможны два варианта оптической схемы конденсора.
В первой схеме оптическая система пр
Осветительные оптические системы
Осветительные оптические системы позволяют улучшить качество освещения, задействовать большую часть светового потока источника и обеспечить более равномерное освещение объекта. Основными элементами
Прожектор
Прожектор - это оптическая система, концентрирующая световой поток источника света в узкий пучок для освещения удаленных объектов или для передачи сигналов на большие расстояния (рис. 7.7).
Осветительные системы проекционных приборов
Проекционные приборы предназначены для получения на экране изображений предметов требуемого масштаба. Основными устройствами проектора являются осветительное, обеспечивающее равномерное и интенсивн
Осветительные системы микроскопов
Так как большинство объектов, исследуемых с помощью микроскопа, не являются самосветящимися, для работы с ними требуются дополнительные источники света. Осветительная система микроскопа должна обес
Новости и инфо для студентов