Оптические приборы.

Не все предметы, от которых свет попадает в глаз, человек способен видеть. Первое ограничение обусловлено тем, что поток излучений, попадающий от предмета в глаз, должен превышать некоторое минимальное, пороговое значение. Минимальный поток светового излучения, который может быть обнаружен глазом человека, составляет примерно Вт. Это очень малая величина,

соответствующая нескольким десяткам квантов света в секунду. Она примерно в миллион миллиардов раз меньше потока, попадающего в глаз человека, смотрящего на солнце. Если поток светового излучения, попадающего в глаз, меньше порогового значения, то его можно сделать обнаружимым с помощью оптических приборов, собирающих световое излучение с большей площади на малую площадь зрачка глаза. Второе ограничение связано с особенностью строения сетчатки глаза человека. Она покрыта светочувствительными клетками, называемыми палочками и колбочками. Мозг человека воспринимает сигналы при раздражений каждой отдельной светочувствительной клетки. Если изображения от двух светящихся точек попадают на одну колбочку или палочку, то они воспринимаются как один объект. Для различения двух точек их изображения должны попасть на разные светочувствительные клетки сетчатки глаза. Зная среднее расстояние между колбочками мм в центральной части сетчатки) и расстояние от оптического центра глаза до сетчатки (~15 мм), можно оценить минимальное значение угла, под которым два точечных светящихся объекта могут восприниматься человеческим глазом раздельно. Этот угол равен примерно 1; его называют разрешающей способностью или остротой зрения человека.

Для различения объектов, угловое расстояние между которыми меньше разрешающей способности глаза, применяют оптические приборы, увеличивающие угол зрения на предмет, т. е. угол под которым виден предмет из оптического центра глаза (рис. 59).

Увеличением оптического прибора называют отношение угла зрения при рассматривании предмета через данный прибор к углу зрения при наблюдении невооруженным глазом:

Рис. 59

Рис. 60

Простейшим оптическим прибором для увеличения угла зрения является лупа, представляющая собой короткофокусную собирающую линзу. Рассматриваемый предмет располагается перед лупой на расстоянии, немного меньшем ее фокусного расстояния При этом получается мнимое прямое увеличенное изображение, которое рассматривается глазом, помещаемым непосредственно за лупой.

Определим увеличение лупы. Если поместить предмет на расстояние наилучшего зрения, равное примерно 0,25 м, то угол зрения равен:

При использовании лупы угол зрения увеличивается:

где — фокусное расстояние лупы. Тогда увеличение лупы равно:

Большое увеличение при рассматривании малых предметов можно получить с помощью микроскопа. Ход лучей в микроскопе представлен на рисунке 60.

Предмет помещают на расстояние немного большее фокусного расстояния от первой линзы — объектива Действительное перевернутое увеличенное изображение предмета рассматривают с помощью второй линзы — окуляра, используемой как лупа Мнимое увеличенное изображение рассматривают глазом.

Увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра:

Так как

где — расстояние между объективом и окуляром. Принимая расстояние до изображения равным расстоянию наилучшего зрения получим формулу для увеличения микроскопа: