2 Оптические средства наблюдения.
2.1 Оптическая система
Оптическая система — совокупность оптических элементов (преломляющих, отражающих, дифракционных и т. п.), созданная для определённого формирования пучков световых лучей1.
Базовыми оптическими элементами являются линзы, призмы и зеркала.
Линза – это деталь из оптически прозрачного однородного материала, ограниченная двумя полированными преломляющими поверхностями вращения, например, сферическими или плоской и сферической.
Призма - это устройство для преломления световых лучей, имеющая форму геометрической призмы.
Зеркало - гладкая поверхность, предназначенная для отражения света (или другого излучения). Наиболее известный пример — плоское зеркало.
Тонкая линза представляет простейшую оптическую систему. Простые тонкие линзы применяются в виде стекол для очков, увеличительных стекол.
Сложные оптические системы имеют большое число преломляющих поверхностей. Ход лучей в собирающей и рассеивающей линзах приведен на рис.2.1, на котором F обозначено фокусное расстояние линзы, Ф – фокальная плоскость, ГлОО – главная оптическая ось.
|
. |
|
|
а – собирающая линза; |
б – рассеивающая линза. |
Рис. 2.1 Классификация линз и особенности преломления лучей:
2.1.1 Зрительные трубы
Простейшая зрительная труба состоит из двух собирающих линз. Одна линза, обращенная к рассматриваемому предмету, называется объективом, а другая, обращенная к глазу наблюдателя – окуляром.
Ход лучей в зрительной трубе показан на рис. 2.2.
|
|
|
Рис.2.2 . Ход лучей в зрительной трубе |
Объектив L1 дает действительное обратное уменьшенное изображение предмета P1Q1, лежащее около главного фокуса объектива. Окуляр помещают так, чтобы изображение предмета находилось в его главном фокусе. В этом положении окуляр играет роль лупы, при помощи которой рассматривается действительное изображение предмета.
|
|
|
Рис.2.3. Угловое увеличение зрительной трубы |
Угол зрения, под которым предмет виден без трубы, можно принять угол 2β, образованный лучами, идущими от краев предмета через оптический центр объектива.
Изображение видно под углом 2γ и лежит почти в самом фокусе F объектива и в фокусе F1 окуляра.
Углы β и γ невелики, поэтому можно с достаточным приближением заменить tgβ и tgγ углами и тогда увеличение трубы
N= 2γ/ 2β= F/ F1
где 2γ – угол под которым видно изображение предмета;
2β – угол зрения, под которым виден предмет невооруженным глазом;
F – фокус объектива;
F1 – фокус окуляра.
Угловое увеличение трубы определяется отношением фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Чтобы получить большое увеличение, надо брать длиннофокусный объектив и короткофокусный окуляр.
2.1.2 Бинокль
Бинокль — оптический прибор, состоящий из двух параллельно расположенных зрительных труб, соединённых вместе (рис.2.4), для наблюдения удалённых предметов двумя глазами. За счёт этого, в отличие от зрительной трубы, наблюдатель видит стереоскопическое изображение.
Рис.2.4 Призменный бинокль, строение и ход лучей
2.1.3 Типы биноклей
Спортивные бинокли
Астрономические бинокли
Театральные бинокли
Бинокли со свободным фокусом
Бинокли с дальномерной шкалой
Бинокли со встроенным компасом и дальномером
Гиростабилизированные бинокли
Приборы ночного видения
Наиболее удобным и широко распространенным оптическим наблюдательным прибором является призменный бинокль2.
Промышленностью выпускается довольно большой ассортимент призменных биноклей, различающихся оптическими характеристиками, размерами и массой.
Каждый вид бинокля рассчитан на определенные условия эксплуатации, при которых он обеспечивает наибольшую эффективность наблюдений. Для правильного выбора бинокля надо знать его устройство и основные характеристики.