Ход лучей при использовании лупы

Рис. 249. Ход лучей при рассматривании небольшого предмета через лупу

На рис. 249 показан ход лучей при рассматривании небольшого предмета через лупу. Лучи, исходящие из точки предмета , преломляются сначала в лупе, затем в преломляющих средах глаза и собираются в точке на сетчатке. В той же точке собрались бы лучи, если бы лупы не было, а источник находился бы в точке , т. е. если бы глаз непосредственно рассматривал предмет увеличенных размеров , находящийся на соответственном расстоянии от глаза.

Лучи, вычерченные на рис, 249 штриховыми линиями, пересечение которых в точке дает мнимое изображение точки , в действительности не существуют. Мы можем поместить сразу за предметом непрозрачный экран, а ничто от этого не изменятся. Однако мы «видим» предмет , так как глаз автоматически «восстанавливает» ход попавших в него лучей, а лучи после преломления в лупе падают на глаз так, как если бы было реальным предметом.

Найдем увеличение лупы. Предположим, что предмет, имеющий длину (рис, 250, а), находится от глаза на расстоянии наилучшего видения . Тогда угол зрения равен

Поместим тот же предмет (рис. 250, б) вблизи фокуса лупы и будем рассматривать его через лупу. Мы увидим изображение предмета длины под углом зрения , причем

где — расстояние от лупы до изображения (расстоянием от лупы до оптического центра глаза пренебрегаем).

Рис. 250. Рассматривание небольшого предмета невооруженным глазом (а) и через лупу (б)

По формуле увеличения линзы имеем следующее соотношение:

;

следовательно,

Отсюда для увеличения лупы находим

Так как предмет находится возле фокуса, то . Таким образом, полагая расстояние наилучшего видения , для увеличения лупы получаем приближенно следующую формулу:

, (114.1)

где должно быть выражено в миллиметрах; например, при лупа имеет пятикратное увеличение.

Предмет может лежать в самой фокальной плоскости лупы. В таком случае от каждой точки предмета из лупы исходит параллельный пучок лучей, который сводится глазом в точку: на сетчатке глаза получается резкое изображение предмета. Отметим, что этот случай особо благоприятен для наблюдения: нормальный глаз сводит в точку параллельный пучок, находясь в состоянии покоя; таким образом, усилия аккомодации не требуется, и в этих условиях наблюдения глаз менее утомляется. Именно при таком способе наблюдения увеличение лупы имеет точно значение, даваемое формулой (114.1).

Лупы различного вида широко применяются при мелкой и точной работе, при измерениях и т. п.

Казалось бы, что с помощью лупы можно получать очень большие увеличения, - надо только уменьшать ее фокусное расстояние

Чем отличается микроскоп от проектора

Микроско́ п (греч. μ ι κ ρ ό ς — маленький и σ κ ο π έ ω — смотрю) — прибор, предназначенный для получения увеличенных изображений, а также измерения объектов или деталей структуры, невидимых или плохо видимых невооружённым глазом.

Прое́ ктор — оптический прибор, предназначенный для создания действительного изображения плоского предмета небольшого размера на большом экране. Появление проекционных аппаратов обусловило возникновение кинематографа, относящегося к проекционному искусству.

Радужные цвета пленок

При освещении прозрачной пленки часть световой волны отражается от передней поверхности, часть от задней, благодаря чему встречаются волны с некоторой разностью хода. Нетрудно видеть (рис. 265), что эта разность хода зависит от толщины пленки, определяющей длину пути волны внутри пленки. В тех местах пленки, где эта разность хода достигает четного числа полуволн, обе части волны взаимно усиливают друг друга (максимум), там же, где разность хода выражается нечетным числом полуволн, имеет место взаимное ослабление (минимум). Так как пленка в разных

Рис. 265. Разность хода (AВС, А'В'С) двух частей световой волны, отражающейся от передней и задней поверхностей тонкой пленки, зависит от толщины пленки в месте отражения

местах может иметь разную толщину, то области максимумов и минимумов дают на ее поверхности картину темных и светлых мест, если опыт производится в монохроматическом (одноцветном) свете, или картину разноцветных полос, если применяется белый свет. Для наблюдения этой интерференционной картины, надо рассматривать поверхность пленки, т. е. аккомодировать глаз на ее поверхность. Это значит, что интерференционная картина локализована (находится) вблизи поверхности пленки. В некоторых случаях это можно обнаружить, перемещая вдоль поверхности пленки миниатюрный приемник света (фотоэлемент или термоэлемент), соединенный с гальванометром. Чередующиеся при перемещении фотоприемника максимальные и минимальные показания гальванометра подтверждают неравномерное распределение освещенности в интерференционном световом поле около пленки. Картина интерференционных полос в подобных опытах показывает, каким образом распределены области одинаковой толщины в пленке, и позволяет в известной мере судить о виде пленки. Так, рис. 266 показывает, что пленка имеет вид вертикального клина. Такую пленку можно изготовить, окунув проволочное кольцо в мыльный раствор и расположив кольцо вертикально. Под действием силы тяжести раствор стекает книзу и пленка принимает форму клина, пологого вверху и постепенно расширяющегося книзу (рис. 266, б). Рассматривая такой клин, освещенный светом Солнца или проекционного фонаря, мы увидим ряд горизонтальных цветных полос, параллельных ребру клина, Полосы повторяются в известной последовательности цветов. В монохроматическом свете (красный светофильтр) получим чередование светлых (красных) и темных полос той же формы (см. рис. IV на форзаце). В пленках со случайным распределением толщины (например, в пленке нефти на поверхности воды) расположение полос максимумов и минимумов

Рис. 266. Интерференционные полосы (а) в клинообразной пленке (б): ширина полос уменьшается книзу по мере увеличения толщины пленки; сечение пленки изображено по толщине сильно преувеличенным. Толщина ее даже внизу не превосходит нескольких микрометров

имеет прихотливый характер. Понятна также и роль угла, под которым наблюдается пленка. В зависимости от направления наблюдения и от угла падения света на пленку, путь света внутри пленки будет большим или меньшим, а следовательно, разность хода между частями волны, отраженными от передней и задней поверхностей пленки, будет различной.

Раздувание мыльного пузыря.

Когда свет проходит сквозь тонкую плёнку пузыря, часть его отражается от внешней поверхности, в то время как другая часть проникает внутрь плёнки и отражается от внутренней поверхности. Наблюдаемый в отражении цвет излучения определяется интерференцией этих двух отражений. Поскольку каждый проход света через плёнку создает сдвиг по фазе пропорциональный толщине плёнки и обратно пропорциональный длине волны, результат интерференции зависит от двух величин. Отражаясь, некоторые волны складываются в фазе, а другие в противофазе, и в результате белый свет, сталкивающийся с плёнкой, отражается с оттенком, зависящим от толщины плёнки.

По мере того, как плёнка становится тоньше из-за испарения воды, можно наблюдать изменение цвета пузыря. Более толстая плёнка убирает из белого света красный компонент, делая тем самым оттенок отражённого света сине-зелёным. Более тонкая плёнка убирает жёлтый (оставляя синий свет), затем зелёный (оставляя пурпурный), и затем синий (оставляя золотисто-жёлтый). В конце концов стенка пузыря становится тоньше, чем длина волны видимого света, все отражающиеся волны видимого света складываются в противофазе и мы перестаем видеть отражение совсем (на тёмном фоне эта часть пузыря выглядит «чёрным пятном»). Когда это происходит, толщина стенки мыльного пузыря меньше 25 нанометров, и пузырь, скорее всего, скоро лопнет.

12 3 4 5 Следующая ⇒