Глава XIII. ЛУПА И МИКРОСКОП

65. Лупа и ее характеристики

Лупой называется оптическая система, состоящая из линзы или системы из нескольких линз, предназначенная для наблюдения предметов, расположенных на конечном расстоянии.

Основными характеристиками лупы являются видимое увеличение линейное поле в пространстве предметов и диаметр выходного зрачка

Если рассматриваемый предмет расположен в передней фокальной плоскости лупы, то от любой точки предмета в глаз наблюдателя поступают пучки параллельных лучей. В этом случае наблюдатель рассматривает предмет без аккомодации.

Видимым увеличением лупы называется отношение тангенса угла, под которым виден предмет через лупу, к тангенсу угла, под которым наблюдается предмет невооруженным глазом. Из рис. 151, а следует, что при расположении предмета в передней фокальной плоскости лупы его угловая величина составляет а при наблюдении невооруженным глазом (рис. 151, б) с расстояния наилучшего видения (250 мм) угловая величина предмета будет равна:

Следовательно, видимое увеличение лупы при отсутствии аккомодации глаза

В общем случае рассматриваемый через лупу предмет может располагаться на некотором расстоянии от передней фокальной плоскости (для нормального глаза Получаемое после лупы изображение предмета у рассматривается глазом, аккомодированным на конечное расстояние (рис. 152). Угловая величина изображения будет

Из рис. 152 с учетом формул Идеальной оптической системы получим

Согласно (312)

Рис. 151. Схема для вывода формулы видимого увеличения лупы при отсутствии аккомодации

Рис. 152. Схема для вывода формулы видямого увеличения лупы при аккомодации

Следовательно, в соответствии с (310) и (313) видимое увеличение лупы при аккомодации глаза определяется формулой

При получаем формулу (311).

Из (314) следует, что при расположении глаза в задней фокальной лупы Гак

Вопрос об ограничении световых пучков и об апертурных и полевых характеристиках лупы следует рассматривать в системе лупа—глаз. Глаз считается неподвижным и аккомодированным на бесконечность. На рис. 153 представлена лупа в виде простой тонкой линзы диаметром Зрачок глаза наблюдателя диаметром расположен на расстоянии от лупы. Обычно поэтому выходным зрачком системы лупа—глаз является зрачок глаза

В большинстве случаев в передней фокальной плоскости лупы нет полевой диафрагмы и поле лупы резко не ограничивается.

Рис. 153. Схема для определения линейного поля лупы

Рис. 154. Угловое поле лупы при различном виньетировании

Рис. 155. Виды лупы

Оправа лупы является виньетирующей диафрагмой и выходным окном. Угловое поле лупы в пространстве изображений при отсутствии виньетирования определяется лучом, идущим через верхний край выходного окна и верхний край выходного зрачка (рис. 153):

а соответствующее ему линейное поле в пространстве предметов будет равно:

Из последней формулы следует, что при данных фокусном расстоянии и диаметре лупы для увеличения линейного поля лупы глаз следует располагать как можно ближе к лупе.

За пределами круга диаметром (рис. 153) имеет место виньетирование наклонных пучков лучей. Угловое поле (рис. 154), соответствующее -ному виньетированию, составляет

а полному виньетированию

Характеристики лупы зависят от конструкции ее оптической схемы. При видимых увеличениях до лупа выполняется в виде одиночной линзы. Диаметр линейного поля с удовлетворительным качеством изображения для одиночной линзы не превышает

В качестве лупы можно использовать две одиночные линзы, расположенные почти вплотную друг к другу. Наблюдение осуществляется либо через одну из линз, либо через обе сразу. Такая лупа имеет три сменных увеличения: Гц где видимое увеличение первой и второй отдельной линзы.

Повышение характеристик лупы возможно за счет усложнения ее оптической схемы, что создает более широкие возможности для лучшего исправления аберраций. Апланатическая лупа Штейнгеля (рис. 155, а) состоит из двояковыпуклой кроновой линзы и двух отрицательных флинтовых менисков. Такая лупа может иметь увеличение и угловое поле до 20°. Наиболее совершенными лупами с большим увеличением являются четырехлинзовые анастигматические лупы (рис. 155, б), в которых достигается высокая степень коррекции как осевых, так и наклонных пучков лучей.