Замечание о нормальном увеличении оптических инструментов.

Как в телескопе, так и в микроскопе изображение, полученное с помощью объектива,

рассматривается глазом через окуляр. Для того, чтобы реализовать полностью

разрешающую способность объектива система окуляр–глаз не должна вносить

дополнительных дифракционных искажений. Это достигается целесообразным выбором

увеличения оптического инструмента (телескопа или микроскопа). При заданном

объективе задача сводится к подбору окуляра. На основании общих соображений

волновой теории можно сформулировать следующее условие, при котором будет

полностью реализована разрешающая способность объектива: диаметр пучка лучей,

выходящих из окуляра не должен превышать диаметра зрачка глаза d_3p .

Таким образом, окуляр оптического инструмента должен быть достаточно

короткофокусным.

 

 

Поясним это утверждение на примере телескопа. На рис. 2.6 изображен

телескопический ход лучей.

Рисунок 2.6.

Телескопический ход лучей

 

 

Две близкие звезды, находящиеся на угловом расстоянии y_min в

фокальной плоскости объектива изображаются дифракционными пятнами, центры

которых располагаются на расстоянии y_minF₁. Пройдя через

окуляр, лучи попадут в глаз под углом y_minF₁/F₂

. Этот угол должен быть разрешимым для глаза, зрачок которого имеет диаметр d

_3p. Таким образом:

Здесь g = F₁/F₂ – угловое увеличение телескопа. Отношение

D/g имеет смысл диаметра пучка, выходящего из окуляра. Знак равенства в (4.10)

соответствует случаю нормального величения.

(2.11)

В случае нормального увеличения диаметр пучка лучей, выходящих из окуляра, равен

диаметру зрачка d_3p . При g>g_N в системе

телескоп–глаз полностью используется разрешающая способность объектива.

Аналогичным образом решается вопрос об увеличении микроскопа. Под увеличением

микроскопа понимают отношение углового размера объекта, наблюдаемого через

микроскоп, к угловому размеру самого объекта, наблюдаемого невооруженным глазом

на расстоянии наилучшего зрения d, которое для нормального глаза полагается

равным 25 см. Расчет нормального увеличения микроскопа приводит к выражению:

(2.12)

Вывод формулы (2.12) является полезным упражнением для студентов. Как и в

случае телескопа, нормальное увеличение микроскопа есть наименьшее

увеличение, при котором может быть полностью использована разрешающая

способность объектива. Следует подчеркнуть, что применение увеличений больше

нормального не может выявить новые детали объекта. Однако, по причинам

физиологического характера при работе на пределе разрешения инструмента

целесообразно иногда выбирать увеличение, превосходящее нормальное в 2–3

раза.