1 optika nimani o'rganadi. Optika - fizikaning yorug'lik harakati va xususiyatlarini o'rganadigan bo'limi. Optik qurilmalar. Oyna yuzasidan aks ettirish qonuni

- (yunoncha optike - koʻrish haqidagi fan, optos koʻrinadigan, koʻrinadigan) fizikaning optik nurlanish (yorugʻlik), uning tarqalish jarayonlari va yorugʻlik taʼsirida va va ichida kuzatiladigan hodisalar oʻrganiladigan boʻlimi. optik radiatsiya ...... ifodalaydi. Jismoniy entsiklopediya

- (yunoncha optike, optomai dan men ko'raman). Yorug'lik haqidagi ta'limot va uning ko'zga ta'siri. Rus tiliga kiritilgan xorijiy so'zlarning lug'ati. Chudinov A.N., 1910. OPTIKA yunoncha. optike, optomai dan, men ko'raman. Yorug'likning tarqalishi va uning ko'zga ta'siri haqidagi fan ... ... Rus tilidagi xorijiy so'zlar lug'ati

optika- va, yaxshi. optik f. optika - bu ko'rish haqidagi fan. 1. eskirgan. Rayek (panorama turi). Ko'knori. 1908. Ile optika oynasida go'zal joylar Men o'z mulklarimga qarayman. Derjavin Evgeniy. Ko'rish xususiyati, nimani idrok etish l. Ko'zlarimning optikasi cheklangan; hamma narsa zulmatda.... Rus tilining gallitizmlarining tarixiy lug'ati

Zamonaviy entsiklopediya

Optika- OPTIKA fizikaning yorug'lik chiqarish jarayonlarini, uning turli muhitlarda tarqalishini va moddalar bilan o'zaro ta'sirini o'rganadigan bo'limi. Optika elektromagnit to'lqinlar spektrining ko'rinadigan qismini va unga qo'shni ultrabinafshani o'rganadi ... ... Illustrated entsiklopedik lug'at

OPTIKA - yorug'lik va uning xususiyatlarini o'rganadigan fizikaning bo'limi. Asosiy jihatlarga yorug'likning fizik tabiati, ham to'lqinlarni, ham zarrachalarni (FOTONLAR) qoplaganligi, REFLEKSIYASI, SIRISHI, yorug'likning qutblanishi va turli muhitlar orqali uzatilishi kiradi. Optika …… Ilmiy-texnik entsiklopedik lug'at

OPTIKA, optika, pl. yo'q, ayol (yunoncha optiko). 1. Fizika boʻlimi, yorugʻlik hodisalari va xossalarini oʻrganuvchi fan. Nazariy optika. Amaliy optika. 2. yig‘ilgan Qurilmalar va asboblar, ularning ishlashi ushbu fan qonunlariga asoslanadi (maxsus). Tushuntirish ...... Ushakovning izohli lug'ati

- (yunoncha optika — koʻrish haqidagi fan) yorugʻlik chiqarish jarayonlarini, uning turli muhitlarda tarqalishini va yorugʻlikning materiya bilan oʻzaro taʼsirini oʻrganuvchi fizika boʻlimi. Optika elektromagnit spektrning keng hududini o'rganadi ... ... Katta ensiklopedik lug'at

OPTIKA va ayollar uchun. 1. Fizikaning yorugʻlik chiqarish jarayonlarini, uning tarqalishi va moddalar bilan oʻzaro taʼsirini oʻrganuvchi boʻlimi. 2. yig‘ilgan Asboblar va asboblar, ularning harakati ushbu fan qonunlariga asoslanadi. Optikaning optik tolali (maxsus) bo'limi, ... ... Ozhegovning izohli lug'ati

OPTIKA- (yunoncha opsis ko'rishdan), yorug'lik haqidagi ta'limot, fizikaning ajralmas qismi. O. qisman geofizika (atmosfera O., dengizlar optikasi va boshqalar), qisman fiziologiya (fiziologik O.) sohasiga kiradi. Asosiy jismoniy jihatdan mazmuni O. jismoniy ...... boʻlinadi. Katta tibbiy entsiklopediya

Kitoblar

Optika, A.N. Matveev. SSSR Oliy va o'rta ta'lim vazirligi tomonidan universitetlarning jismoniy yo'nalishlari talabalari uchun darslik sifatida tasdiqlangan. Nashrning asl mualliflik imlosida ko'chirilgan ...

- Optikaning rivojlanish tarixi.

- Nyuton korpuskulyar nazariyasining asosiy qoidalari.

- Gyuygensning to'lqin nazariyasi asoslari.

- Yorug'likning tabiati haqidagi qarashlar XIX – XX asrlar.

- Optika asoslari.

- Yorug'likning to'lqin xossalari va geometrik optika.

- Ko'z optik tizim sifatida.

- Spektroskop.

- Optik o'lchash asbobi.

- Xulosa.

- Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati.

Optikaning rivojlanish tarixi.

Optika yorug'lik tabiati, yorug'lik hodisalari va yorug'likning materiya bilan o'zaro ta'sirini o'rganadi. Va uning deyarli butun tarixi javob izlash tarixidir: yorug'lik nima?

Yorug'likning birinchi nazariyalaridan biri - vizual nurlar nazariyasi miloddan avvalgi 400-yillarda yunon faylasufi Platon tomonidan ilgari surilgan. e. Ushbu nazariya nurlar ko'zdan keladi, ular ob'ektlar bilan uchrashib, ularni yoritadi va atrofdagi dunyoning ko'rinishini yaratadi. Platonning qarashlarini antik davrning koʻplab olimlari, xususan, Evklid (miloddan avvalgi III asr) koʻrish nurlari nazariyasiga asoslanib, yorugʻlikning toʻgʻri chiziqli tarqalishi haqidagi taʼlimotga asos solgan, aks ettirish qonunini oʻrnatgan.

Xuddi shu yillarda quyidagi faktlar aniqlandi:

- yorug'lik tarqalishining to'g'riligi;

– yorug‘likni aks ettirish hodisasi va aks ettirish qonuni;

- yorug'likning sinishi hodisasi;

botiq oynaning fokuslash harakatidir.

Qadimgi yunonlar optikaning keyinchalik geometrik deb ataladigan bo'limiga asos solgan.

O'rta asrlardan bizgacha yetib kelgan optika bo'yicha eng qiziqarli asar arab olimi Alxazenning asaridir. U ko'zgulardan yorug'likning aks etishini, sinish hodisasini va yorug'likning linzalardan o'tishini o'rgandi. Alxazen birinchi bo'lib yorug'likning cheklangan tarqalish tezligiga ega ekanligini aytdi. Bu gipoteza asosiy edi

yorug'lik tabiatini tushunish uchun qadam.

Uyg'onish davrida juda ko'p turli xil kashfiyotlar va ixtirolar qilingan; Eksperimental usul atrofdagi dunyoni o'rganish va bilish uchun asos sifatida o'rnatila boshlandi.

17-asrning o'rtalarida ko'plab eksperimental faktlar asosida yorug'lik hodisalarining tabiati haqida ikkita faraz paydo bo'ldi:

- korpuskulyar, yorug'lik yorug'lik jismlari tomonidan yuqori tezlikda chiqariladigan zarralar oqimidir;

- to'lqin, yorug'lik yorug'lik jismining zarrachalarining tebranishlari bilan qo'zg'atilgan maxsus yorug'lik muhitining - efirning uzunlamasına tebranish harakati ekanligini tasdiqlaydi.

Yorug'lik haqidagi ta'limotning bugungi kungacha bo'lgan barcha keyingi rivojlanishi bu gipotezalarning rivojlanish va kurash tarixi bo'lib, ularning mualliflari I. Nyuton va X. Gyuygenslardir.

Nyuton korpuskulyar nazariyasining asosiy qoidalari:

1) Yorug'lik to'g'ri chiziqlar bo'ylab barcha yo'nalishlarda chiqariladigan kichik materiya zarralari yoki yonib turgan sham kabi jism tomonidan yoritiladigan nurlardan iborat. Agar tanachalardan tashkil topgan bu nurlar bizning ko'zimizga kirsa, biz ularning manbasini ko'ramiz (1-rasm).

2) Yengil tanachalar turli o'lchamlarga ega. Ko'zga tushgan eng katta zarralar qizil rang, eng kichiki - binafsha rang hissi beradi.

3) Oq rang - barcha ranglarning aralashmasi: qizil, to'q sariq, sariq, yashil, ko'k, indigo, binafsha.

4) Yorug'likning sirtdan aks etishi absolyut elastik ta'sir qonuni bo'yicha korpuskulyarlarning devordan aks etishi tufayli yuzaga keladi (2-rasm).

5) Yorug`likning sinishi hodisasi korpuskulalarning muhit zarralari tomonidan tortilishi bilan izohlanadi. Muhit qanchalik zich bo'lsa, sinish burchagi tushish burchagidan shunchalik kichik bo'ladi.

6) 1666 yilda Nyuton tomonidan kashf etilgan yorug'lik dispersiyasi hodisasini u quyidagicha izohladi. Har bir rang allaqachon oq nurda mavjud. Barcha ranglar sayyoralararo makon va atmosfera orqali birgalikda uzatiladi va oq yorug'lik effektini beradi. Oq yorug'lik - turli tanachalar aralashmasi - prizmadan o'tganda sinadi. Mexanik nazariya nuqtai nazaridan sinishi shisha zarrachalarining yorug'lik tanachalariga ta'sir qiladigan kuchlari tufayli yuzaga keladi. Bu kuchlar turli tanachalar uchun farq qiladi. Ular binafsha rang uchun eng katta va qizil uchun eng kichikdir. Har bir rang uchun prizmadagi korpuskullarning yo'li o'ziga xos tarzda sinadi, shuning uchun oq murakkab nurlar rangli komponentli nurlarga bo'linadi.

7) Nyuton yorug'lik nurlarining "turli tomonlari" - qo'sh sinishi jismdan o'tganda ularning turli xil sinishiga sabab bo'ladigan maxsus xususiyatga ega ekanligini gipoteza qilish orqali qo'sh sinishi tushuntirish usullarini belgilab berdi.

Nyutonning korpuskulyar nazariyasi o'sha davrda ma'lum bo'lgan ko'plab optik hodisalarni qoniqarli tarzda tushuntirdi. Uning muallifi ilmiy dunyoda katta obro'ga ega edi va tez orada Nyuton nazariyasi barcha mamlakatlarda ko'plab tarafdorlarga ega bo'ldi.

Gyuygensning yorug'likning to'lqin nazariyasi asoslari.

1) Yorug'lik - elastik davriy impulslarning efirda taqsimlanishi. Bu impulslar uzunlamasına bo'lib, havodagi tovush impulslariga o'xshaydi.

2) Eter - samoviy bo'shliqni va jismlarning zarralari orasidagi bo'shliqlarni to'ldiradigan faraziy muhit. U vaznsiz, universal tortishish qonuniga bo'ysunmaydi va katta egiluvchanlikka ega.

3) Efir tebranishlarining tarqalish printsipi shundan iboratki, uning har bir qo'zg'alish nuqtasi ikkilamchi to'lqinlarning markazidir. Ushbu to'lqinlar zaif va ta'sir faqat ularning konvertlari o'tgan joyda kuzatiladi.

sirt - to'lqin jabhasi (Gyuygens printsipi) (3-rasm).

To'g'ridan-to'g'ri manbadan keladigan yorug'lik to'lqinlari ko'rish hissini keltirib chiqaradi.

Gyuygens nazariyasidagi juda muhim nuqta yorug'lik tarqalish tezligining chekli ekanligi haqidagi faraz edi. O'z printsipidan foydalanib, olim geometrik optikaning ko'plab hodisalarini tushuntirishga muvaffaq bo'ldi:

– yorug‘likni aks ettirish hodisasi va uning qonuniyatlari;

- yorug'likning sinishi hodisasi va uning qonuniyatlarini;

– umumiy ichki aks ettirish hodisasi;

- qo'sh sinishi hodisasi;

- yorug'lik nurlarining mustaqillik printsipi.

Gyuygens nazariyasi muhitning sindirish ko'rsatkichi uchun quyidagi ifodani berdi:

Formuladan ko'rinib turibdiki, yorug'lik tezligi muhitning mutlaq indeksiga teskari bog'liq bo'lishi kerak. Bu xulosa Nyuton nazariyasidan kelib chiqadigan xulosaga qarama-qarshi edi. 17-asrning eksperimental texnologiyasining past darajasi nazariyalarning qaysi biri to'g'ri ekanligini aniqlashni imkonsiz qildi.

Ko'pchilik Gyuygensning to'lqin nazariyasiga shubha qildi, ammo yorug'lik tabiati haqidagi to'lqinli qarashlarning bir nechta tarafdorlari orasida M. Lomonosov va L. Eyler ham bor edi. Bu olimlarning tadqiqotlaridan Gyuygens nazariyasi efirda tarqaladigan aperiodik tebranishlar emas, balki to'lqinlar nazariyasi sifatida shakllana boshladi.

Yorug'likning tabiati haqidagi qarashlar XIX - XX asrlar.

1801 yilda T. Jung dunyo olimlarini hayratga soladigan tajriba o'tkazdi (4-rasm).

S - yorug'lik manbai;

E - ekran;

B va C bir-biridan 1-2 mm masofada joylashgan juda tor teshiklardir.

Nyuton nazariyasiga ko'ra, ekranda ikkita yorqin chiziq paydo bo'lishi kerak, aslida bir nechta yorug'lik va qorong'i chiziqlar paydo bo'ldi va B va C tirqishlari orasidagi bo'shliqqa to'g'ridan-to'g'ri qarama-qarshi P yorqin chiziq paydo bo'ldi. Tajriba yorug'likning to'lqin hodisasi ekanligini ko'rsatdi. Yung Gyuygens nazariyasini zarrachalar tebranishlari, tebranishlar chastotasi haqidagi g'oyalar bilan ishlab chiqdi. U interferensiya tamoyilini shakllantirdi, shu asosda yupqa plitalarning diffraktsiya, interferensiya va rangi hodisasini tushuntirdi.

Frantsuz fizigi Frenel Gyuygensning to'lqin harakati printsipi va Yangning interferensiyasi printsipini birlashtirdi. Shu asosda u diffraktsiyaning qat'iy matematik nazariyasini yaratdi. Fresnel o'sha paytda ma'lum bo'lgan barcha optik hodisalarni tushuntira oldi.

Fresnel to'lqin nazariyasining asosiy qoidalari.

- yorug'lik - efirdagi tebranishlarning efirning elastiklik moduli bo'lgan tezlikda tarqalishi; r- efir zichligi;

– yorug‘lik to‘lqinlari ko‘ndalang;

– Yengil efir elastik-qattiq jismga xos xususiyatga ega, u mutlaqo siqilmaydi.

Bir muhitdan ikkinchi muhitga o'tganda efirning elastikligi o'zgarmaydi, lekin uning zichligi o'zgaradi. Moddaning nisbiy sindirish ko'rsatkichi.

Ko'ndalang tebranishlar to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar barcha yo'nalishlarda bir vaqtning o'zida sodir bo'lishi mumkin.

Frenelning ishi olimlarning e'tirofiga sazovor bo'ldi. Tez orada yorug'likning to'lqinli tabiatini tasdiqlovchi bir qator eksperimental va nazariy ishlar paydo bo'ldi.

19-asrning oʻrtalarida optik va elektr hodisalari oʻrtasidagi bogʻliqlikni koʻrsatuvchi faktlar topila boshlandi. 1846 yilda M. Faraday magnit maydonga joylashtirilgan jismlarda yorug'likning qutblanish tekisliklarining aylanishini kuzatdi. Faraday elektr va magnit maydonlari tushunchasini efirdagi o'ziga xos qoplama sifatida kiritdi. Yangi "elektromagnit efir" paydo bo'ldi. Bu qarashlarga birinchi bo'lib ingliz fizigi Maksvell e'tibor qaratdi. U bu g'oyalarni ishlab chiqdi va nazariyani yaratdi elektromagnit maydon.

Yorug'likning elektromagnit nazariyasi Gyuygens-Yang-Frenelning mexanik nazariyasini chetlab o'tmadi, balki uni yangi bosqichga ko'tardi. 1900 yilda nemis fizigi Plank nurlanishning kvant tabiati haqidagi farazni ilgari surdi. Uning mohiyati quyidagicha edi:

- yorug'lik emissiyasi diskret;

- yutilish diskret qismlarda, kvantlarda ham sodir bo'ladi.

Har bir kvantning energiyasi formula bilan ifodalanadi E = h n, Qayerda h Plank doimiysi, va n yorug'lik chastotasi.

Plankdan besh yil o'tgach, nemis fizigi Eynshteynning fotoelektrik effekt haqidagi ishi nashr etildi. Eynshteyn ishondi:

- hali materiya bilan o'zaro ta'sir qilmagan yorug'lik donador tuzilishga ega;

- foton diskret yorug'lik nurlanishining strukturaviy elementidir.

Shunday qilib, Nyutonning korpuskulyar nazariyasi asosida tug'ilgan yorug'likning yangi kvant nazariyasi paydo bo'ldi. Kvant korpuskula vazifasini bajaradi.

Asosiy qoidalar.

- yorug'lik diskret qismlarda - kvantlarda chiqariladi, tarqaladi va so'riladi.

- yorug'lik kvanti - foton elektromagnit nazariya tomonidan tasvirlangan to'lqin chastotasiga mutanosib energiya olib yuradi. E = h n .

- Fotonning massasi (), impuls momenti va momenti () mavjud.

- Foton zarracha sifatida faqat harakatda mavjud bo'lib, uning tezligi ma'lum muhitda yorug'lik tarqalish tezligidir.

- Foton ishtirok etadigan barcha o'zaro ta'sirlar uchun energiya va impulsni saqlashning umumiy qonunlari amal qiladi.

- Atomdagi elektron faqat ba'zi diskret barqaror statsionar holatlarda bo'lishi mumkin. Statsionar holatda bo'lgan atom energiya chiqarmaydi.

- Bir statsionar holatdan ikkinchisiga o'tganda, atom chastotali foton chiqaradi (yutadi), (bu erda E1 Va E2 boshlang'ich va oxirgi holatlarning energiyalari).

Kvant nazariyasi paydo bo'lishi bilan korpuskulyar va to'lqin xossalari yorug'lik mohiyatining faqat ikki tomoni, bir-biriga bog'langan ikkita ko'rinishi ekanligi ma'lum bo'ldi. Ular materiyaning diskretligi va uzluksizligining dialektik birligini aks ettirmaydi, bu to'lqin va korpuskulyar xususiyatlarning bir vaqtning o'zida namoyon bo'lishida ifodalanadi. Bitta va bir xil nurlanish jarayonini makon va vaqtda tarqaladigan to'lqinlar uchun matematik apparat yordamida ham, ma'lum bir joyda va ma'lum bir vaqtda zarrachalarning ko'rinishini bashorat qilishning statistik usullari yordamida ham tasvirlash mumkin. Ushbu ikkala model bir vaqtning o'zida ishlatilishi mumkin va shartlarga qarab, ulardan biriga afzallik beriladi.

Yutuqlar so'nggi yillar optika sohasida ham kvant fizikasi, ham to'lqin optikasi rivojlanishi tufayli mumkin bo'ldi. Bugungi kunda yorug'lik nazariyasi rivojlanishda davom etmoqda.

Optika - fizikaning yorug'likning xossalari va fizik tabiatini, shuningdek, uning moddalar bilan o'zaro ta'sirini o'rganadigan bo'limi.

Eng oddiy optik hodisalar, masalan, soyalarning paydo bo'lishi va optik asboblarda tasvirlarning paydo bo'lishi, sinishi va aks etishning ma'lum qonunlariga bo'ysunadigan va mustaqil bo'lgan alohida yorug'lik nurlari tushunchasi bilan ishlaydigan geometrik optika doirasida tushunilishi mumkin. bir-biridan. Keyinchalik murakkab hodisalarni tushunish uchun bu hodisalarni yorug'likning fizik tabiati bilan bog'liq holda ko'rib chiqadigan fizik optika kerak. Fizik optika geometrik optikaning barcha qonunlarini chiqarish va ularning qo'llanilishi chegaralarini belgilash imkonini beradi. Ushbu chegaralarni bilmasdan, geometrik optika qonunlarini rasmiy qo'llash muayyan holatlarda kuzatilgan hodisalarga zid keladigan natijalarga olib kelishi mumkin. Shuning uchun, geometrik optikaning rasmiy qurilishi bilan cheklanib qolishi mumkin emas, lekin unga fizik optikaning bir tarmog'i sifatida qarash kerak.

Yorug'lik nuri tushunchasini bir hil muhitdagi haqiqiy yorug'lik nurini ko'rib chiqishdan olish mumkin, undan diafragma yordamida tor parallel nur ajratiladi. Bu teshiklarning diametri qanchalik kichik bo'lsa, nur shunchalik torroq bo'ladi va chegarada o'zboshimchalik bilan kichik teshiklarga o'tadigan bo'lsak, yorug'lik nurini to'g'ri chiziq sifatida olish mumkindek tuyuladi. Ammo o'zboshimchalik bilan tor nurni (nurni) ajratishning bunday jarayoni diffraktsiya hodisasi tufayli mumkin emas. D diametrli diafragma orqali o'tadigan haqiqiy yorug'lik nurining muqarrar burchak kengayishi diffraktsiya burchagi bilan aniqlanadi. j ~ l / D. Faqat chegaralangan holatda, qachon l=0 bo'lsa, bunday kengayish sodir bo'lmaydi va nur haqida geometrik chiziq sifatida gapirish mumkin, uning yo'nalishi yorug'lik energiyasining tarqalish yo'nalishini belgilaydi.

Shunday qilib, yorug'lik nuri mavhum matematik tushunchadir va geometrik optika yorug'lik to'lqin uzunligi nolga tushganda to'lqin optikasi o'tadigan taxminiy cheklovchi holatdir.

Ko'z optik tizim sifatida.

Insonning ko'rish organi ko'p jihatdan juda mukammal optik tizimni ifodalovchi ko'zlardir.

Umuman olganda, inson ko'zi diametri taxminan 2,5 sm bo'lgan sharsimon tana bo'lib, u ko'z olmasi deb ataladi (5-rasm). Ko'zning shaffof bo'lmagan va kuchli tashqi qobig'i sklera deb ataladi va uning shaffof va yanada qavariq old qismi shox parda deb ataladi. Ichkarida sklera ko'zni oziqlantiradigan qon tomirlaridan tashkil topgan xoroid bilan qoplangan. Shox pardaga qarshi xoroid turli odamlarda teng bo'lmagan rangga ega bo'lgan ìrísíga o'tadi, u shox pardadan shaffof suvli massaga ega kamera bilan ajratiladi.

Irisda o'quvchi deb ataladigan dumaloq teshik bor, uning diametri har xil bo'lishi mumkin. Shunday qilib, iris ko'zga yorug'lik kirishini tartibga soluvchi diafragma rolini o'ynaydi. Yorqin nurda ko'z qorachig'i kamayadi, kam yorug'likda esa ko'payadi. Ko'z olmasining ichida ìrísí orqasida linza joylashgan bo'lib, u shaffof moddaning ikki qavariq linzasi bo'lib, sinishi ko'rsatkichi taxminan 1,4 ga teng. Ob'ektiv halqasimon mushak bilan chegaralangan bo'lib, uning sirtlarining egriligini va shuning uchun uning optik kuchini o'zgartirishi mumkin.

Ko'zning ichki qismidagi xoroid fotosensitiv nerv shoxlari bilan qoplangan, ayniqsa o'quvchining qarshisida qalin. Ushbu shoxchalar retinani hosil qiladi, unda ko'zning optik tizimi tomonidan yaratilgan ob'ektlarning haqiqiy tasviri olinadi. Retina va linzalar orasidagi bo'shliq jelatinsimon tuzilishga ega bo'lgan shaffof shishasimon tana bilan to'ldirilgan. Retinadagi ob'ektlarning tasviri teskari. Biroq, fotosensitiv asabdan signallarni qabul qiluvchi miyaning faoliyati barcha ob'ektlarni tabiiy holatda ko'rish imkonini beradi.

Ko'zning halqasimon mushaklari bo'shashganda, retinada uzoqdagi narsalarning tasviri olinadi. Umuman olganda, ko'z qurilmasi shundayki, odam ko'zdan 6 metrdan yaqinroqda joylashgan kuchlanishsiz narsalarni ko'ra oladi. Bu holda yaqinroq ob'ektlarning tasviri retinaning orqasida olinadi. Bunday ob'ektning aniq tasvirini olish uchun halqasimon mushak ob'ektning tasviri to'r pardaga tushguncha linzalarni tobora ko'proq siqadi va keyin linzani siqilgan holatda ushlab turadi.

Shunday qilib, inson ko'zining "fokuslanishi" halqa mushaklari yordamida linzalarning optik kuchini o'zgartirish orqali amalga oshiriladi. Ko'zning optik tizimining undan turli masofalarda joylashgan ob'ektlarning aniq tasvirlarini yaratish qobiliyati akkomodatsiya deb ataladi (lotincha "joylashish" dan - moslashish). Juda uzoq ob'ektlarni ko'rishda parallel nurlar ko'zga kiradi. Bunday holda, ko'z cheksizlikka moslashtirilgan deb aytiladi.

Ko'zning akkomodatsiyasi cheksiz emas. Dumaloq mushak yordamida ko'zning optik quvvati 12 diopterdan oshmasligi mumkin. Uzoq vaqt davomida yaqin ob'ektlarga qaralganda, ko'z charchaydi, halqasimon mushak bo'shashadi va ob'ektning tasviri xiralashadi.

Inson ko'zlari nafaqat kunduzi ob'ektlarni yaxshi ko'rishga imkon beradi. Ko'zning retinada fotosensitiv nervlarning uchlarini turli darajadagi tirnash xususiyati bilan moslashish qobiliyati, ya'ni. kuzatilayotgan ob'ektlarning turli darajadagi yorqinligiga moslashish deyiladi.

Ko'zlarning ko'rish o'qlarining ma'lum bir nuqtada yaqinlashishi konvergentsiya deb ataladi. Agar ob'ektlar odamdan sezilarli masofada joylashgan bo'lsa, ko'zlarni bir ob'ektdan ikkinchisiga o'tkazishda ko'z o'qlari orasidagi masofa deyarli o'zgarmaydi va odam ob'ektning holatini to'g'ri aniqlash qobiliyatini yo'qotadi. . Jismlar juda uzoqda bo'lsa, ko'z o'qlari parallel bo'ladi va odam o'zi qaragan narsaning harakatlanayotganini yoki harakat qilmasligini aniqlay olmaydi. Jismlarning holatini aniqlashda ma'lum bir rolni, shuningdek, odamga yaqin joylashgan narsalarni ko'rishda linzalarni siqib chiqaradigan halqa mushaklarining kuchi ham o'ynaydi. qo'y.

Diapazon qamrovi.

Spektrlarni kuzatish uchun spektroskopdan foydalaniladi.

Eng keng tarqalgan prizmatik spektroskop ikkita naydan iborat bo'lib, ular orasiga uchburchak prizma qo'yilgan (7-rasm).

Kollimator deb ataladigan A trubkasida tor tirqish mavjud bo'lib, uning kengligi vintni burish orqali sozlanishi mumkin. Yoriq oldiga yorug'lik manbai qo'yiladi, uning spektri o'rganilishi kerak. Slot kollimator tekisligida joylashgan va shuning uchun kolimatordan keladigan yorug'lik nurlari parallel nur shaklida chiqadi. Prizmadan o'tgandan so'ng, yorug'lik nurlari B trubkaga yo'naltiriladi, u orqali spektr kuzatiladi. Agar spektroskop o'lchovlar uchun mo'ljallangan bo'lsa, u holda spektrdagi rang chiziqlarining o'rnini aniq aniqlash imkonini beruvchi maxsus qurilma yordamida spektr tasviriga bo'linmalari bo'lgan masshtabli tasvir qo'yiladi.

Optik o'lchash moslamasi - bu o'lchash asbobi bo'lib, unda ko'rish (boshqariladigan ob'ektning chegaralarini ko'rish chizig'i, kesishish va boshqalar bilan birlashtirish) yoki o'lchamini aniqlash optik ish printsipiga ega bo'lgan qurilma yordamida amalga oshiriladi. Optik o'lchash asboblarining uchta guruhi mavjud: optik ko'rish printsipi va harakatni bildirishning mexanik usuli bo'lgan qurilmalar; optik ko'rish va harakat hisobotiga ega qurilmalar; kontakt nuqtalarining harakatini aniqlashning optik usuli bilan o'lchash moslamasi bilan mexanik aloqada bo'lgan qurilmalar.

Asboblardan birinchi bo'lib proyektorlar murakkab konturli va kichik o'lchamli qismlarni o'lchash va nazorat qilish uchun tarqaldi.

Ikkinchi keng tarqalgan qurilma universal o'lchash mikroskopi bo'lib, unda o'lchangan qism uzunlamasına vagonda, bosh mikroskop esa ko'ndalang bo'ylab harakatlanadi.

Uchinchi guruh qurilmalari o'lchangan chiziqli miqdorlarni o'lchovlar yoki o'lchovlar bilan solishtirish uchun ishlatiladi. Ular odatda taqqoslashlarning umumiy nomi ostida birlashtiriladi. Ushbu qurilmalar guruhiga optimetr (optikator, o'lchash mashinasi, kontaktli interferometr, optik masofa o'lchagich va boshqalar) kiradi.

Optik o'lchash asboblari geodeziyada ham keng qo'llaniladi (nivelin, teodolit va boshqalar).

Teodolit - geodeziya ishlarida, topografik va shaxta o'lchash ishlarida, qurilishda va hokazolarda yo'nalishlarni aniqlash va gorizontal va vertikal burchaklarni o'lchash uchun geodezik asbob.

Nivelir - er yuzasidagi nuqtalarning balandligini o'lchash - tekislash, shuningdek, montaj paytida gorizontal yo'nalishlarni belgilash uchun geodezik vosita. ishlaydi.

Navigatsiyada sekstant keng qo'llaniladi - kuzatuvchining joylashuvi koordinatalarini aniqlash uchun osmon jismlarining ufqdan balandligi yoki ko'rinadigan jismlar orasidagi burchaklarni o'lchash uchun goniometrik oyna aks ettiruvchi asbob. Sekstantning eng muhim xususiyati kuzatuvchining ko'rish maydonida bir vaqtning o'zida ikkita ob'ektni birlashtirish imkoniyatidir, ular orasidagi burchak o'lchanadi, bu sekstantni samolyotda va kemada aniqligi sezilarli darajada kamaymasdan ishlatishga imkon beradi. hatto pitching paytida ham.

Optik o'lchash asboblarining yangi turlarini ishlab chiqishning istiqbolli yo'nalishi ularni ko'rsatkichlar va ko'rishni o'qishni soddalashtirishga imkon beradigan elektron o'qish moslamalari bilan jihozlashdir.

Xulosa.

Optikaning amaliy ahamiyati va uning boshqa bilim sohalariga ta'siri juda katta. Teleskop va spektroskopning ixtirosi inson oldida ulkan koinotda ro'y beradigan eng ajoyib va eng boy hodisalar olamini ochdi. Mikroskopning ixtirosi biologiyada inqilob qildi. Fotosurat fanning deyarli barcha sohalariga yordam bergan va yordam berishda davom etmoqda. Ilmiy jihozlarning eng muhim elementlaridan biri linzadir. Busiz mikroskop, teleskop, spektroskop, kamera, kino, televizor va boshqalar bo'lmaydi. ko'zoynak bo'lmaydi va 50 yoshdan oshgan ko'plab odamlar o'qish va ko'rish bilan bog'liq ko'plab vazifalarni bajarish imkoniyatidan mahrum bo'lar edi.

Fizik optika tomonidan o'rganiladigan hodisalar sohasi juda keng. Optik hodisalar fizikaning boshqa sohalarida o'rganiladigan hodisalar bilan chambarchas bog'liq bo'lib, optik tadqiqot usullari eng nozik va aniq usullardan biridir. Shu sababli, uzoq vaqt davomida optika juda ko'p fundamental tadqiqotlar va asosiy jismoniy qarashlarni ishlab chiqishda etakchi rol o'ynaganligi ajablanarli emas. O'tgan asrning har ikkala asosiy fizik nazariyasi - nisbiylik nazariyasi va kvant nazariyasi katta darajada optik tadqiqotlar asosida paydo bo'lgan va rivojlanganligini aytish kifoya. Lazerlarning ixtirosi nafaqat optikada, balki uni fan va texnikaning turli sohalarida qo'llashda ham ulkan yangi imkoniyatlar ochdi.

Moskva ta'lim qo'mitasi

Dunyo haqida R T

Moskva texnologik kolleji

Tabiiy fanlar bo'limi

Fizika bo'yicha yakuniy ish

Mavzu bo'yicha :

14-guruh talabasi: Ryazantseva Oksana tomonidan yakunlandi

Ma'ruzachi: Gruzdeva L.N.

- Artsybyshev S.A. Fizika - M.: Medgiz, 1950.

- Jdanov L.S. Jdanov G.L. O'rta maktablar uchun fizika - M.: Nauka, 1981.

- Landsberg G.S. Optika - M.: Nauka, 1976 yil.

- Landsberg G.S. Fizika boshlang'ich darslik. - M.: Nauka, 1986 yil.

- Proxorov A.M. Buyuk Sovet Entsiklopediyasi. - M.: Sovet Entsiklopediyasi, 1974 yil.

- Sivuxin D.V. Fizikaning umumiy kursi: Optika - M.: Nauka, 1980.

Geometrik optika optikaning juda oddiy holidir. Aslida, bu interferentsiya va diffraktsiya kabi hodisalarni hisobga olmaydigan va oddiygina qabul qilmaydigan to'lqin optikasining soddalashtirilgan versiyasidir. Bu erda hamma narsa chegaraga qadar soddalashtirilgan. Va u yaxshi.

Asosiy tushunchalar

geometrik optika- shaffof muhitda yorug'likning tarqalish qonuniyatlari, yorug'likning oyna yuzalaridan aks etish qonuniyatlari, yorug'lik optik tizimlardan o'tganda tasvirlarni qurish tamoyillari bilan shug'ullanadigan optika bo'limi.

Muhim! Bu jarayonlarning barchasi yorug'likning to'lqin xususiyatlarini hisobga olmasdan ko'rib chiqiladi!

Hayotda geometrik optika juda soddalashtirilgan model bo'lsa ham, keng qo'llanilishini topadi. Bu klassik mexanika va nisbiylik nazariyasiga o'xshaydi. Ko'pincha klassik mexanika doirasida kerakli hisob-kitoblarni amalga oshirish ancha oson.

Geometrik optikaning asosiy tushunchasi yorug'lik nuri.

E'tibor bering, haqiqiy yorug'lik nuri chiziq bo'ylab tarqalmaydi, lekin nurning ko'ndalang o'lchamiga bog'liq bo'lgan chekli burchak taqsimotiga ega. Geometrik optika nurning ko'ndalang o'lchamlarini e'tiborsiz qoldiradi.

Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalish qonuni

Bu qonun yorug'lik bir hil muhitda to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanishini aytadi. Boshqacha qilib aytganda, A nuqtadan B nuqtasiga yorug'lik eng kam vaqtni talab qiladigan yo'l bo'ylab harakatlanadi.

Yorug'lik nurlarining mustaqillik qonuni

Yorug'lik nurlarining tarqalishi bir-biridan mustaqil ravishda sodir bo'ladi. Bu nima degani? Bu shuni anglatadiki, geometrik optika nurlar bir-biriga ta'sir qilmaydi deb taxmin qiladi. Va ular boshqa nurlar yo'qdek tarqaldi.

Yorug'likni aks ettirish qonuni

Yorug'lik oyna (aks ettiruvchi) sirt bilan uchrashganda, aks ettirish sodir bo'ladi, ya'ni yorug'lik nurining tarqalish yo'nalishi o'zgaradi. Shunday qilib, aks ettirish qonuni shuni ko'rsatadiki, tushayotgan va aks ettirilgan nur tushish nuqtasiga tortilgan normal bilan bir tekislikda yotadi. Bundan tashqari, tushish burchagi aks ettirish burchagiga teng, ya'ni. Normal nurlar orasidagi burchakni ikkita teng qismga ajratadi.

Sinishi qonuni (Snell)

Ommaviy axborot vositalari orasidagi interfeysda, aks ettirish bilan birga, sinishi sodir bo'ladi, ya'ni. Nur aks ettirilgan va singanlarga bo'linadi.

Aytmoqchi! Barcha o'quvchilarimiz uchun chegirma mavjud 10% yoqilgan har qanday ish.

Tushish va sinish burchaklarining sinuslarining nisbati doimiy qiymat bo'lib, bu muhitlarning sinishi ko'rsatkichlari nisbatiga teng. Bu qiymat ikkinchi muhitning birinchisiga nisbatan sinishi indeksi ham deyiladi.

Bu erda umumiy ichki aks ettirish holatini alohida ko'rib chiqishga arziydi. Yorug'lik optik jihatdan zichroq muhitdan kamroq zichroq muhitga tarqalsa, sinish burchagi tushish burchagidan kattaroq bo'ladi. Shunga ko'ra, tushish burchagi ortishi bilan sinish burchagi ham ortadi. Muayyan chegaraviy tushish burchagida sinish burchagi 90 darajaga teng bo'ladi. Tushilish burchagining yanada oshishi bilan yorug'lik ikkinchi muhitga sinmaydi va tushayotgan va aks ettirilgan nurlarning intensivligi teng bo'ladi. Bunga umumiy ichki aks ettirish deyiladi.

Yorug'lik nurlarining qaytuvchanlik qonuni

Tasavvur qilaylik, qaysidir yo'nalishda tarqalayotgan nur bir qator o'zgarishlar va sinishlarni boshdan kechirdi. Yorug'lik nurlarining teskariligi qonuni shuni ko'rsatadiki, agar bu nurga boshqa bir nur o'qilsa, u birinchisiga o'xshash yo'ldan boradi, lekin teskari yo'nalishda.

Biz geometrik optika asoslarini o'rganishni davom ettiramiz va kelajakda har xil qonunlarni qo'llash uchun muammolarni echish misollarini albatta ko'rib chiqamiz. Xo'sh, agar sizda biron bir savol bo'lsa, to'g'ri javoblar uchun mutaxassislarga xush kelibsiz. talabalar xizmati. Biz sizga har qanday muammoni hal qilishga yordam beramiz!

Kirish ................................................. . ................................................ .. ................................ 2

1-bob. Optik hodisalarning asosiy qonunlari ...................................... 4

1.1 Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalish qonuni ...................................... ...... ......... 4

1.2 Yorug'lik nurlarining mustaqillik qonuni ...................................... ...................... 5

1.3 Yorug'likning aks etish qonuni....................................... ... ................................................... ... 5

1.4 Yorug'likning sinishi qonuni...................................... ........ ................................................ ..... 5

2-bob. Ideal optik tizimlar...................................... ... ......... 7

3-bob. Optik tizimlarning komponentlari...................................... ...... 9

3.1 Diafragmalar va ularning optik tizimlardagi roli ................................................ ................................ 9

3.2 Kirish va chiqish o'quvchilari...................................... ................................ ........................... ................. 10

4-bob. Zamonaviy optik tizimlar........................................... ... 12

4.1 Optik tizim................................................. ................................................................ ...................... 12

4.2 Fotosurat asboblari....................................... ................................................................ ............ 13

4.3 Ko'z optik tizim sifatida....................................... ......... ................................................... 13

5-bob

5.1 Kattalashtiruvchi oyna................................................. . ................................................ .. ............................. 17

5.2 Mikroskop.................................................. ...................................................... ................... 18

5.3 Aniqlanish doiralari................................................. ................................................................ ............... ............ 20

5.4 Proyeksiyalash moslamalari................................................. ................................................................ ............. 21

5.5 Spektral apparatlar...................................... ................................................................ .............. 22

5.6 Optik o'lchash asbobi................................................. ................................................ 23

Xulosa................................................. ................................................ . ................... 28

Adabiyotlar ro'yxati................................................ .................................................. ..... 29

Kirish.

Optika - optik nurlanish (yorug'lik) tabiatini, uning tarqalishi va yorug'lik va moddaning o'zaro ta'sirida kuzatiladigan hodisalarni o'rganadigan fizikaning bo'limi. Optik nurlanish elektromagnit to'lqinlardir, shuning uchun optika elektromagnit maydonning umumiy nazariyasining bir qismidir.

Optika - bu qisqa elektromagnit to'lqinlarning tarqalishi bilan bog'liq bo'lgan fizik hodisalarni o'rganish bo'lib, ularning uzunligi taxminan 10 -5 -10 -7 m.760 nm, inson ko'zi tomonidan bevosita idrok qilinadigan ko'rinadigan yorug'lik mintaqasi yotadi. U bir tomondan rentgen nurlari bilan, boshqa tomondan esa radio emissiyasining mikroto'lqinli diapazoni bilan cheklangan. Davom etayotgan jarayonlar fizikasi nuqtai nazaridan, elektromagnit to'lqinlarning (ko'rinadigan yorug'lik) bunday tor spektrini tanlash juda mantiqiy emas, shuning uchun "optik diapazon" tushunchasi odatda infraqizil va ultrabinafsha nurlanishni ham o'z ichiga oladi.

Optik diapazonning cheklanishi shartli va asosan umumiylik bilan belgilanadi texnik vositalar va ko'rsatilgan diapazondagi hodisalarni o'rganish usullari. Ushbu vositalar va usullar chiziqli o'lchamlari nurlanish uzunligi l dan ancha katta bo'lgan qurilmalar yordamida nurlanishning to'lqin xususiyatlariga asoslangan optik ob'ektlarning tasvirlarini shakllantirish, shuningdek, yorug'lik qabul qiluvchilardan foydalanish bilan tavsiflanadi. uning kvant xossalariga asoslanadi.

An'anaga ko'ra, optika odatda geometrik, jismoniy va fiziologik bo'linadi. Geometrik optika yorug'likning tabiati haqidagi savolni qoldirib, uning tarqalishining empirik qonuniyatlaridan kelib chiqadi va optik jihatdan bir hil muhitda turli xil optik xususiyatlarga ega va to'g'ri chiziqli muhit chegaralarida sinishi va aks etadigan yorug'lik nurlari g'oyasidan foydalanadi. Uning vazifasi yorug'lik nurlarining yo'nalishini n ning koordinatalarga ma'lum bog'liqligi n bo'lgan muhitda yorug'lik nurlarining borishini matematik tarzda tekshirish yoki aksincha, nurlar sodir bo'lgan shaffof va aks ettiruvchi muhitning optik xususiyatlari va shaklini topishdir. berilgan yo'l bo'ylab. Geometrik optika ko'zoynak linzalaridan tortib murakkab linzalar va ulkan astronomik asboblargacha bo'lgan optik asboblarni hisoblash va loyihalash uchun eng katta ahamiyatga ega.

Fizik optika yorug'lik va yorug'lik hodisalarining tabiati bilan bog'liq muammolar bilan shug'ullanadi. Yorug'likning ko'ndalang elektromagnit to'lqinlar ekanligi haqidagi bayonot yorug'likning diffraktsiyasi, interferentsiyasi, yorug'lik qutblanishi va anizotrop muhitda tarqalishi bo'yicha juda ko'p eksperimental tadqiqotlar natijalariga asoslangan.

Optikaning eng muhim an'anaviy vazifalaridan biri - geometrik shaklda ham, yorqinligini taqsimlashda ham asl nusxalarga mos keladigan tasvirlarni olish, asosan, fizik optikani jalb qilgan holda geometrik optika bilan hal qilinadi. Geometrik optika ob'ektning har bir nuqtasi tasvirning ob'ektga geometrik o'xshashligini saqlagan holda nuqta sifatida tasvirlanishi uchun optik tizimni qanday qurish kerakligi haqidagi savolga javob beradi. U haqiqiy optik tizimlarda tasvir buzilishlarining manbalarini va ularning darajasini ko'rsatadi. Optik tizimlarni qurish uchun zarur xususiyatlarga ega bo'lgan optik materiallarni ishlab chiqarish texnologiyasi, shuningdek, optik elementlarni qayta ishlash texnologiyasi muhim ahamiyatga ega. Texnologik sabablarga ko'ra, sferik sirtli linzalar va nometall ko'pincha ishlatiladi, lekin optik elementlar optik tizimlarni soddalashtirish va yuqori yorqinlikda tasvir sifatini yaxshilash uchun ishlatiladi.

1-bob. Optik hodisalarning asosiy qonunlari.

Optik tadqiqotlarning birinchi davrlarida allaqachon optik hodisalarning quyidagi to'rtta asosiy qonunlari eksperimental ravishda o'rnatildi:

1. Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalish qonuni.

2. Yorug`lik nurlarining mustaqillik qonuni.

3. Oyna sirtidan aks etish qonuni.

4. Ikki shaffof muhit chegarasida yorug'likning sinishi qonuni.

Bu qonuniyatlarni keyingi tadqiq qilish, birinchidan, ular bir qarashda ko‘rinadiganidan ancha chuqurroq ma’noga ega ekanligini, ikkinchidan, ularning qo‘llanilishi cheklanganligini va ular faqat taxminiy qonunlar ekanligini ko‘rsatdi. Asosiy optik qonunlarni qo'llash shartlari va chegaralarini belgilash yorug'lik tabiatini o'rganishda muhim yutuqlarni anglatadi.

Bu qonunlarning mohiyati quyidagicha.

Bir hil muhitda yorug'lik to'g'ri chiziqlar bo'ylab tarqaladi.

Bu qonun Evklidga tegishli optika bo'yicha ishlarda uchraydi va ehtimol undan ancha oldin ma'lum va qo'llanilgan.

Ushbu qonunning eksperimental isboti tomonidan berilgan o'tkir soyalarning kuzatuvi bo'lib xizmat qilishi mumkin nuqta manbalari yorug'lik yoki kichik diafragma orqali tasvirlash. Guruch. 1 kichik diafragma bilan tasvirni tasvirlaydi, tasvirning shakli va o'lchami proyeksiyaning to'g'ri chiziqli nurlar bilan ekanligini ko'rsatadi.

1-rasm. Yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalishi: kichik diafragma bilan tasvirlash.

To'g'ri chiziqli tarqalish qonunini tajriba bilan qat'iy belgilangan deb hisoblash mumkin. Bu juda chuqur ma'noga ega, chunki to'g'ri chiziq tushunchasining o'zi optik kuzatishlar natijasida paydo bo'lgan. Ikki nuqta orasidagi eng qisqa masofani ifodalovchi chiziq sifatidagi to'g'ri chiziqning geometrik tushunchasi yorug'lik bir hil muhitda tarqaladigan chiziq tushunchasidir.

Ta'riflangan hodisalarni batafsilroq o'rganish shuni ko'rsatadiki, yorug'likning to'g'ri chiziqli tarqalish qonuni, agar biz juda kichik teshiklarga o'tsak, o'z kuchini yo'qotadi.

Shunday qilib, rasmda ko'rsatilgan tajribada. 1, biz teshik o'lchami taxminan 0,5 mm bo'lgan yaxshi tasvirni olamiz. Teshikning keyingi qisqarishi bilan tasvir nomukammal bo'ladi va taxminan 0,5-0,1 mikronli teshik bilan tasvir umuman chiqmaydi va ekran deyarli teng ravishda yoritiladi.

Yorug'lik oqimi alohida yorug'lik nurlariga bo'linishi mumkin, ularni ajratib turadi, masalan, diafragmalar yordamida. Ushbu tanlangan yorug'lik nurlarining harakati mustaqil bo'lib chiqadi, ya'ni. bitta nur tomonidan ishlab chiqarilgan ta'sir boshqa nurlarning bir vaqtning o'zida faol bo'lishi yoki yo'q qilinishiga bog'liq emas.

Tushgan nur, aks ettiruvchi yuzaning normali va aks ettirilgan nur bir tekislikda yotadi (2-rasm) va nurlar bilan normal orasidagi burchaklar bir-biriga teng: tushish burchagi i burchakka teng. aks ettirish i". Bu qonun Evklid asarlarida ham eslatib o'tilgan. Uning o'rnatilishi juda uzoq davrlarda ma'lum bo'lgan sayqallangan metall yuzalardan (oynalardan) foydalanish bilan bog'liq.

Guruch. 2 Ko'zgu qonuni.

Guruch. 3 Sinishi qonuni.

Diafragma - optik tizimlarda (teleskoplarda, masofa o'lchagichlarda, mikroskoplarda, plyonkalarda va kameralarda va boshqalarda) yorug'lik nurlarining kesishishini cheklaydigan shaffof bo'lmagan to'siq. diafragma rolini ko'pincha linzalar, prizmalar, oynalar va boshqa optik qismlarning ramkalari, ko'z qorachig'i, yoritilgan ob'ektning chegaralari va spektroskoplardagi yoriqlar o'ynaydi.

Har qanday optik tizim - qurollangan va qurolsiz ko'z, fotografiya apparati, proyeksiya apparati - oxir-oqibatda tasvirni tekislikda (ekran, fotografik plastinka, to'r parda) tortadi; ob'ektlar ko'p hollarda uch o'lchovli bo'ladi. Biroq, hatto ideal optik tizim ham, cheklanmagan holda, tekislikdagi uch o'lchamli ob'ektning tasvirini bermaydi. Haqiqatan ham, uch o'lchamli ob'ektning alohida nuqtalari optik tizimdan turli masofalarda joylashgan bo'lib, ular turli konjugat tekisliklariga mos keladi.

Yorqin nuqta O (5-rasm) EE bilan konjugatsiyalangan MM 1 tekisligida O` ning aniq tasvirini beradi. Lekin A va B nuqtalar A` va B` da aniq tasvirlarni beradi va MM tekisligida ular yorug'lik doiralari bilan proyeksiyalanadi, ularning o'lchami nur kengligining cheklanishiga bog'liq. Agar tizim hech narsa bilan cheklanmagan bo'lsa, u holda A va B dan kelgan nurlar MM tekisligini bir xilda yoritadi, u erdan ob'ektning tasviri olinmaydi, faqat uning EE tekisligida yotgan alohida nuqtalarining tasviri olinadi.

Nurlar qanchalik tor bo'lsa, ob'ektning tekislikdagi makonining tasviri shunchalik aniq bo'ladi. Aniqrog'i, bu tekislikda fazoviy ob'ektning o'zi emas, balki MM tasvir tekisligi bilan tizimga nisbatan konjugatsiyalangan ob'ektning qandaydir EE tekisligiga (o'rnatish tekisligiga) proyeksiyasi bo'lgan o'sha tekis rasm tasvirlangan. . Proyeksiya markazi tizimning nuqtalaridan biri (optik asbobning kirish ko'z qorachig'ining markazi).

Diafragmaning o'lchami va joylashuvi yorug'lik va tasvir sifatini, maydon chuqurligini va optik tizimning o'lchamlarini va ko'rish maydonini aniqlaydi.

Yorug'lik nurini eng kuchli cheklovchi diafragma diafragma yoki faol deb ataladi. Uning rolini har qanday linzaning ramkasi yoki maxsus diafragma BB o'ynashi mumkin, agar bu diafragma yorug'lik nurlarini linza ramkalariga qaraganda kuchliroq cheklasa.

Guruch. 6. BB - diafragma diafragma; B 1 B 1 - kirish o'quvchisi; B 2 B 2 - o'quvchidan chiqish.

Portlovchi moddaning diafragma diafragmasi ko'pincha murakkab optik tizimning alohida komponentlari (linzalari) o'rtasida joylashgan (6-rasm), lekin u tizimning oldida yoki undan keyin ham joylashtirilishi mumkin.

Agar BB haqiqiy diafragma bo'lsa (6-rasm), va B 1 B 1 va B 2 B 2 tizimning old va orqa qismlaridagi tasvirlari bo'lsa, u holda BB orqali o'tgan barcha nurlar B 1 dan o'tadi. B 1 va B 2 B 2 va aksincha, ya'ni. BB, B 1 B 1, B 2 B 2 diafragmalarining har biri faol nurlarni cheklaydi.

Kirish o'quvchisi haqiqiy teshiklar yoki ularning tasvirlari bo'lib, kiruvchi nurni eng ko'p cheklaydi, ya'ni. optik o'qning ob'ekt tekisligi bilan kesishgan nuqtasidan eng kichik burchak ostida ko'rinadi.

Chiqish o'quvchisi - bu tizimdan chiqadigan nurni cheklaydigan teshik yoki uning tasviri. Kirish va chiqish o'quvchilari butun tizimga nisbatan birlashtirilgan.

Kirish o'quvchisining rolini u yoki bu teshik yoki uning tasviri (haqiqiy yoki xayoliy) o'ynashi mumkin. Ba'zi muhim hollarda tasvirlangan ob'ekt yoritilgan teshik (masalan, spektrografning tirqishi) bo'lib, yorug'lik to'g'ridan-to'g'ri teshik yaqinida joylashgan yorug'lik manbai yoki yordamchi kondensator yordamida ta'minlanadi. Bunday holda, joylashishiga qarab, kirish o'quvchisining rolini manba chegarasi yoki uning tasviri yoki kondensatorning chegarasi va boshqalar o'ynashi mumkin.

Agar diafragma diafragma tizimning oldida yotsa, u kirish ko'z qorachig'iga to'g'ri keladi va uning ushbu tizimdagi tasviri chiqish ko'z qorachig'i bo'ladi. Agar u tizimning orqasida joylashgan bo'lsa, u holda chiqish ko'z qorachig'iga to'g'ri keladi va uning tizimdagi tasviri kirish ko'z qorachig'i bo'ladi. Agar portlovchi moddaning diafragma diafragmasi tizim ichida joylashgan bo'lsa (6-rasm), u holda tizimning old tomonidagi uning tasviri B 1 B 1 kirish ko'z qorachig'i bo'lib xizmat qiladi va tizimning orqa tomonidagi B 2 B 2 tasviri xizmat qiladi. chiqish o'quvchisi sifatida. O'qning ob'ekt tekisligi bilan kesishgan nuqtasidan kirish ko'z qorachig'ining radiusi ko'rinadigan burchak "diafragma burchagi" deb ataladi va chiqish ko'z qorachig'ining radiusi nuqtadan ko'rinadigan burchak. o'qning tasvir tekisligi bilan kesishishi proyeksiya burchagi yoki chiqish diafragma burchagidir. [ 3 ]

4-bob. Zamonaviy optik tizimlar.

Yupqa linza eng oddiy optik tizimdir. Oddiy nozik linzalar, asosan, ko'zoynak uchun ko'zoynak shaklida qo'llaniladi. Bundan tashqari, linzani kattalashtiruvchi oyna sifatida ishlatish yaxshi ma'lum.

Ko'pgina optik qurilmalarning - proyeksiya lampasi, kamera va boshqa qurilmalarning ta'sirini sxematik ravishda ingichka linzalarning ta'siriga o'xshatish mumkin. Biroq, yupqa linzalar, asosiy optik o'q bo'ylab yoki unga katta burchak ostida manbadan keladigan tor bir rangli nur bilan chegaralanishi mumkin bo'lgan nisbatan kamdan-kam hollarda yaxshi tasvirni beradi. Ko'pgina amaliy masalalarda, agar bu shartlar bajarilmasa, nozik linzalar tomonidan yaratilgan tasvir juda nomukammaldir. Shuning uchun, ko'p hollarda, ko'p miqdordagi sinishi yuzalariga ega bo'lgan va bu sirtlarning yaqinligi talabi bilan cheklanmagan (nozik linzalar qondiradigan talab) murakkabroq optik tizimlarni qurishga murojaat qiladi. [ 4 ]

Umuman olganda, inson ko'zi diametri taxminan 2,5 sm bo'lgan sharsimon tana bo'lib, u ko'z olmasi deb ataladi (10-rasm). Ko'zning shaffof bo'lmagan va kuchli tashqi qobig'i sklera deb ataladi va uning shaffof va yanada qavariq old qismi shox parda deb ataladi. Ichkarida sklera ko'zni oziqlantiradigan qon tomirlaridan tashkil topgan xoroid bilan qoplangan. Shox pardaga qarshi xoroid turli odamlarda teng bo'lmagan rangga ega bo'lgan ìrísíga o'tadi, u shox pardadan shaffof suvli massaga ega kamera bilan ajratiladi.

Irisda dumaloq teshik bor

o'quvchi deb ataladi, uning diametri har xil bo'lishi mumkin. Shunday qilib, iris ko'zga yorug'lik kirishini tartibga soluvchi diafragma rolini o'ynaydi. Yorqin nurda ko'z qorachig'i kamayadi, kam yorug'likda esa ko'payadi. Ko'z olmasining ichida ìrísí orqasida linza joylashgan bo'lib, u shaffof moddaning ikki qavariq linzasi bo'lib, sinishi ko'rsatkichi taxminan 1,4 ga teng. Ob'ektiv halqasimon mushak bilan chegaralangan bo'lib, uning sirtlarining egriligini va shuning uchun uning optik kuchini o'zgartirishi mumkin.

Ko'zning halqasimon mushaklari bo'shashganda, retinada uzoqdagi narsalarning tasviri olinadi. Umuman olganda, ko'zning qurilmasi shundayki, odam ko'zdan 6 m dan yaqinroqda joylashgan kuchlanishsiz narsalarni ko'ra oladi. Bu holda yaqinroq ob'ektlarning tasviri retinaning orqasida olinadi. Bunday ob'ektning aniq tasvirini olish uchun halqasimon mushak ob'ektning tasviri to'r pardaga tushguncha linzalarni tobora ko'proq siqadi va keyin linzani siqilgan holatda ushlab turadi.

5-bob. Ko'zni qurollantiradigan optik tizimlar.

Ko'z nozik linza bo'lmasa-da, unda nurlar deyarli sinmasdan o'tadigan nuqtani topish mumkin, ya'ni. optik markaz rolini o'ynaydigan nuqta. Ko'zning optik markazi linzaning orqa yuzasiga yaqin joylashgan. Optik markazdan to'r pardagacha bo'lgan masofa h, ko'zning chuqurligi deb ataladi, oddiy ko'z uchun 15 mm.

Optik markazning holatini bilib, ko'zning to'r pardasida har qanday ob'ektning tasvirini osongina qurish mumkin. Tasvir har doim haqiqiy, qisqartirilgan va teskari (11-rasm, a). S 1 S 2 jismning optik markaz O dan ko'rinadigan ph burchagiga ko'rish burchagi deyiladi.

Retikulum murakkab tuzilishga ega va alohida yorug'likka sezgir elementlardan iborat. Shunday qilib, ob'ektning ikkita nuqtasi bir-biriga juda yaqin joylashganki, ularning retinada tasviri bir xil elementga tushadi, ko'z bir nuqta sifatida qabul qilinadi. Oq fonda ikkita yorqin nuqta yoki ikkita qora nuqta hali ham ko'z tomonidan alohida qabul qilinadigan minimal ko'rish burchagi taxminan bir daqiqa. Ko'z 1 "dan kam burchak ostida ko'rgan narsaning tafsilotlarini yomon taniydi. Bu segment ko'rinadigan burchakdir, uning uzunligi ko'zdan 34 sm masofada 1 sm. yomon yorug'lik (qorong'ida), minimal ruxsat burchagi oshadi va 1º ga yetishi mumkin.

Ob'ektni ko'zga yaqinroq qilib, biz ko'rish burchagini oshiramiz va shuning uchun olamiz

nozik tafsilotlarni yaxshiroq ajratish qobiliyati. Biroq, biz ko'zga juda yaqinlasha olmaymiz, chunki ko'zning moslashish qobiliyati cheklangan. Oddiy ko'z uchun ob'ektni ko'rish uchun eng qulay masofa taxminan 25 sm ni tashkil qiladi, bunda ko'z ortiqcha charchoqsiz tafsilotlarni juda yaxshi ajratib turadi. Bu masofa eng yaxshi ko'rish masofasi deb ataladi. yaqindan ko'rmaydigan ko'z uchun bu masofa biroz kamroq. shuning uchun yaqindan ko‘ruvchi odamlar ko‘rilayotgan ob’ektni oddiy ko‘ruvchi yoki uzoqni ko‘ra oladigan kishilarga nisbatan ko‘zga yaqinroq qo‘yib, uni kattaroq ko‘rish burchagida ko‘radi va mayda detallarni yaxshiroq ajrata oladi.

Ko'rish burchagini sezilarli darajada oshirish optik asboblar yordamida amalga oshiriladi. Maqsadiga ko'ra, ko'zni qurollantiradigan optik asboblarni quyidagi katta guruhlarga bo'lish mumkin.

1. Juda kichik jismlarni tekshirish uchun ishlatiladigan asboblar (lupa, mikroskop). Ushbu qurilmalar, go'yo, ko'rib chiqilayotgan ob'ektlarni "kattalashtiradi".

2. Uzoqdagi ob'ektlarni ko'rish uchun mo'ljallangan asboblar (ko'rish doirasi, durbin, teleskop va boshqalar). bu qurilmalar, go'yo, ko'rib chiqilayotgan ob'ektlarni "yaqinlashtiradi".

Optik asbobdan foydalanganda ko'rish burchagi ortishi sababli, to'r pardadagi ob'ekt tasvirining o'lchami yalang'och ko'zdagi tasvirga nisbatan kattalashadi va shuning uchun tafsilotlarni tanib olish qobiliyati ortadi. Qurolli ko'z b holatida retinada b uzunligining yalang'och ko'z uchun tasvir uzunligiga nisbati b (11-rasm, b) optik qurilmaning kattalashtirishi deyiladi.

Anjir yordamida. 11b N ning ortishi ham ob'ektni asbob orqali ko'rishda ko'rish burchagi ph" ning oddiy ko'z uchun ph ko'rish burchagiga nisbatiga teng ekanligini ko'rish oson, chunki ph" va ph kichikdir. [2,3] Shunday qilib,

N \u003d b "/b \u003d ph" / ph,

bu erda N - ob'ektning kattalashishi;

b" - qurolli ko'z uchun retinada tasvirning uzunligi;

b - yalang'och ko'z uchun to'r pardadagi tasvirning uzunligi;

ph" - ob'ektni optik asbob orqali ko'rishda ko'rish burchagi;

ph - ob'ektni yalang'och ko'z bilan ko'rishda ko'rish burchagi.

Eng oddiy optik qurilmalardan biri bu kattalashtiruvchi oyna - kichik ob'ektlarning kattalashtirilgan tasvirlarini ko'rish uchun mo'ljallangan konverging linzalari. Ob'ektiv ko'zning o'ziga yaqinlashtiriladi va ob'ekt linza va asosiy fokus orasiga joylashtiriladi. Ko'z ob'ektning virtual va kattalashtirilgan tasvirini ko'radi. Ob'ektni cheksizlikka moslashtirilgan, butunlay bo'shashgan ko'z bilan lupa orqali tekshirish eng qulaydir. Buning uchun ob'ekt ob'ektivning asosiy fokus tekisligiga joylashtiriladi, shunda ob'ektning har bir nuqtasidan chiqadigan nurlar linza orqasida parallel nurlar hosil qiladi. Shaklda. 12 ob'ektning chetidan keladigan ikkita shunday nurni ko'rsatadi. Ko'zning cheksizligiga moslashgan holda, parallel nurlar nurlari to'r pardaga qaratilgan va bu erda ob'ektning aniq tasvirini beradi.

Burchakli kattalashtirish. Ko'z linzaga juda yaqin joylashgan, shuning uchun ko'rish burchagi ob'ektivning optik markazi orqali ob'ektning chetlaridan keladigan nurlar tomonidan hosil qilingan 2g burchak sifatida qabul qilinishi mumkin. Agar kattalashtiruvchi oyna bo'lmasa, biz ob'ektni ko'zdan eng yaxshi ko'rish masofasiga (25 sm) qo'yishimiz kerak edi va ko'rish burchagi 2b ga teng bo'ladi. Oyoqlari 25 sm va F sm bo'lgan va Z ob'ektining yarmini bildiruvchi to'g'ri burchakli uchburchaklarni hisobga olsak, biz yozishimiz mumkin:

bu yerda 2g - lupa orqali ko'rilganda ko'rish burchagi;

2b - yalang'och ko'z bilan ko'rilganda ko'rish burchagi;

F - ob'ektdan lupagacha bo'lgan masofa;

Z - ko'rib chiqilayotgan ob'ektning yarmi uzunligi.

Kichik detallar odatda lupa orqali ko'rilishini va shuning uchun g va b burchaklar kichik ekanligini hisobga olsak, teginishlarni burchaklar bilan almashtirish mumkin. Shunday qilib, lupani kattalashtirish uchun quyidagi ifoda = = olinadi.

Shuning uchun, lupaning kattalashtirishi 1 / F ga, ya'ni uning optik kuchiga mutanosibdir.

Kichik ob'ektlarni tekshirishda katta o'sishni olish imkonini beruvchi qurilma mikroskop deb ataladi.

Eng oddiy mikroskop ikkita birlashtiruvchi linzalardan iborat. Juda qisqa fokusli L 1 linzalari P "Q" ob'ektining juda kattalashtirilgan haqiqiy tasvirini beradi (13-rasm), uni okulyar kattalashtiruvchi oyna sifatida ko'radi.

Ob'ektiv tomonidan n 1 gacha va okulyar tomonidan n 2 orqali berilgan chiziqli o'sishni belgilaymiz, bu = n 1 va = n 2,

bu erda P"Q" - ob'ektning kattalashtirilgan haqiqiy tasviri;

PQ - ob'ektning o'lchami;

Ushbu ifodalarni ko'paytirib, biz = n 1 n 2 ni olamiz,

bu erda PQ - ob'ektning o'lchami;

P""Q"" - ob'ektning kattalashtirilgan xayoliy tasviri;

n 1 - linzalarning chiziqli kattalashishi;

n 2 - okulyarning chiziqli kattalashishi.

Bu shuni ko'rsatadiki, mikroskopning kattalashtirishi ob'ektiv va okulyar alohida berilgan kattalashtirish ko'paytmasiga teng. Shuning uchun, juda yuqori kattalashtirishni beradigan asboblarni qurish mumkin - 1000 gacha va undan ham ko'proq. Yaxshi mikroskoplarda ob'ektiv va okulyar murakkab.

Ko'zoynak odatda ikkita linzadan iborat bo'lib, ob'ektiv ancha murakkabroq. Yuqori kattalashtirishni olish istagi juda yuqori optik quvvatga ega qisqa fokusli linzalardan foydalanishga majbur qiladi. Ko'rib chiqilayotgan ob'ekt linzaga juda yaqin joylashtiriladi va birinchi linzaning butun yuzasini to'ldiradigan keng nurlar nurlarini beradi. Shunday qilib, keskin tasvirni olish uchun juda noqulay sharoitlar yaratiladi: qalin linzalar va markazdan tashqari nurlar. Shuning uchun, barcha turdagi kamchiliklarni tuzatish uchun har xil turdagi shishalarning ko'plab linzalarining kombinatsiyalariga murojaat qilish kerak.

Zamonaviy mikroskoplarda nazariy chegaraga deyarli erishildi. Mikroskop orqali hatto juda kichik narsalarni ham ko'rish mumkin, ammo ularning tasvirlari ob'ektga o'xshash bo'lmagan kichik dog'lar kabi ko'rinadi.

Bunday kichik zarrachalarni tekshirishda ultramikroskop deb ataladigan narsa qo'llaniladi, bu kondensatorli an'anaviy mikroskop bo'lib, ko'rib chiqilayotgan ob'ektni mikroskop o'qiga perpendikulyar tomondan intensiv ravishda yoritishga imkon beradi.

Ultramikroskop yordamida hajmi millimikrondan oshmaydigan zarrachalarni aniqlash mumkin.

Eng oddiy nuqta ko'rsatkichi ikkita birlashtiruvchi linzalardan iborat. Ko'rib chiqilayotgan ob'ektga qaragan bir linza ob'ektiv, ikkinchisi esa kuzatuvchining ko'ziga qaragan ob'ektiv deyiladi.

L 1 linzalari linzaning asosiy fokusiga yaqin joylashgan P 1 Q 1 ob'ektining haqiqiy teskari va juda kichraytirilgan tasvirini beradi. Ob'ektning tasviri uning asosiy diqqat markazida bo'lishi uchun okulyar joylashtiriladi. Bu holatda okulyar kattalashtiruvchi oyna rolini o'ynaydi, uning yordamida ob'ektning haqiqiy tasviri tekshiriladi.

Quvurning, shuningdek, kattalashtiruvchi oynaning harakati ko'rish burchagini oshirishdan iborat. Quvur yordamida ob'ektlar odatda uzunligidan ko'p marta kattaroq masofada ko'rib chiqiladi. Demak, ob'ektni naysiz ko'rish burchagini ob'ektivning optik markazi orqali jismning chetlaridan kelayotgan nurlar tomonidan hosil bo'lgan 2b burchak sifatida qabul qilish mumkin.

Tasvir 2g burchak ostida ko'rinadi va deyarli ob'ektivning F fokusida va okulyarning F 1 fokusida yotadi.

Umumiy oyog'i Z bo'lgan ikkita to'g'ri burchakli uchburchakni hisobga olsak, biz yozishimiz mumkin:

F - linzalarni fokuslash;

F 1 - okulyar fokus;

Z" - ko'rib chiqilayotgan ob'ektning yarmi uzunligi.

b va g burchaklari katta emas, shuning uchun etarli yaqinlik bilan tgb va tgg burchaklar bilan almashtirilishi mumkin, keyin esa quvurning ortishi = ,

bu erda 2g - buyumning tasviri ko'rinadigan burchak;

2b - ob'ektni oddiy ko'z bilan ko'rish mumkin bo'lgan ko'rish burchagi;

F - linzalarni fokuslash;

F 1 - okulyar fokus.

Naychaning burchakli kattalashishi ob'ektivning fokus uzunligining okulyarning fokus uzunligiga nisbati bilan aniqlanadi. Yuqori kattalashtirishni olish uchun siz uzoq fokusli linza va qisqa fokusli ko'zoynakni olishingiz kerak. [ 1 ]

Proyeksiya apparati tomoshabinlarga chizmalar, fotosuratlar yoki chizmalarning kattalashtirilgan tasvirini ekranda ko'rsatish uchun ishlatiladi. Shisha yoki shaffof plyonkaga chizilgan rasm shaffoflar deb ataladi va bunday chizmalarni namoyish qilish uchun mo'ljallangan apparatning o'zi diaskop deb ataladi. Agar qurilma shaffof bo'lmagan rasmlar va chizmalarni ko'rsatish uchun mo'ljallangan bo'lsa, u episkop deb ataladi. Ikkala holat uchun mo'ljallangan apparat epidiaskop deb ataladi.

Uning oldidagi ob'ektning tasvirini yaratadigan linzaga linzalar deyiladi. Odatda, linzalar alohida linzalarga xos bo'lgan eng muhim kamchiliklarni bartaraf etadigan optik tizimdir. Ob'ektning tasviri tomoshabinga aniq ko'rinib turishi uchun ob'ektning o'zi yorqin yoritilgan bo'lishi kerak.

Proyektor qurilmasining sxemasi 16-rasmda ko'rsatilgan.

Yorugʻlik manbai S botiq oyna (reflektor) markaziga joylashtiriladi R. yorugʻlik toʻgʻridan-toʻgʻri S manbadan kelib, reflektordan aks etadi. R, ikkita tekis-qavariq linzalardan tashkil topgan kondanser K ga tushadi. Kondenser bu yorug'lik nurlarini to'playdi

Kollimator deb ataladigan A trubkasida tor tirqish mavjud bo'lib, uning kengligi vintni burish orqali sozlanishi mumkin. Yoriq oldiga yorug'lik manbai qo'yiladi, uning spektri o'rganilishi kerak. Yoriq kollimatorning fokus tekisligida joylashgan va shuning uchun kollimatordan keladigan yorug'lik nurlari parallel nur shaklida chiqadi. Prizmadan o'tgandan so'ng, yorug'lik nurlari B trubkaga yo'naltiriladi, u orqali spektr kuzatiladi. Agar spektroskop o'lchovlar uchun mo'ljallangan bo'lsa, u holda spektrdagi rang chiziqlarining o'rnini aniq aniqlash imkonini beruvchi maxsus qurilma yordamida spektr tasviriga bo'linmalari bo'lgan masshtabli tasvir qo'yiladi.

Spektrni tekshirganda, ko'pincha uni suratga olish va keyin uni mikroskop bilan o'rganish maqsadga muvofiqdir.

Spektrlarni suratga olish uchun qurilma spektrograf deb ataladi.

Spektrografning sxemasi rasmda ko'rsatilgan. 18.

L 2 linzalari yordamida emissiya spektri fotografiya paytida fotografik plastinka bilan almashtiriladigan AB yer oynasiga qaratilgan. [ 2 ]

Asboblardan birinchi bo'lib proyektorlar murakkab konturli va kichik o'lchamli qismlarni o'lchash va nazorat qilish uchun tarqaldi.

Ikkinchi keng tarqalgan qurilma universal o'lchash mikroskopi bo'lib, unda o'lchangan qism uzunlamasına vagonda, bosh mikroskop esa ko'ndalang bo'ylab harakatlanadi.

Optik o'lchash asboblari geodeziyada ham keng qo'llaniladi (nivelin, teodolit va boshqalar).

Teodolit - geodeziya ishlarida, topografik va shaxta o'lchash ishlarida, qurilishda va hokazolarda yo'nalishlarni aniqlash va gorizontal va vertikal burchaklarni o'lchash uchun geodezik asbob.

Nivelir - er yuzasidagi nuqtalarning balandligini o'lchash - tekislash, shuningdek, montaj paytida gorizontal yo'nalishlarni belgilash uchun geodezik vosita. ishlaydi.

6-bob. Optik tizimlarning fan va texnikada qo‘llanilishi.

Ilm-fan va texnologiyada optik tizimlarning qo'llanilishi, shuningdek, roli juda katta. Optik hodisalarni o'rganmasdan va optik asboblarni ishlab chiqmasdan, insoniyat texnologik taraqqiyotning bunday yuqori darajasida bo'lmaydi.

Deyarli barcha zamonaviy optik asboblar optik hodisalarni bevosita vizual kuzatish uchun mo'ljallangan.

Tasvirni qurish qonunlari turli xil optik qurilmalarni qurish uchun asos bo'lib xizmat qiladi. Har qanday optik qurilmaning asosiy qismi ba'zi optik tizimdir. Ba'zi optik qurilmalarda tasvir ekranda olinadi, boshqa qurilmalar esa ko'z bilan ishlashga mo'ljallangan. ikkinchi holda, qurilma va ko'z go'yo yagona optik tizimni ifodalaydi va tasvir ko'zning to'r pardasida olinadi.

Bir oz o'rganish Kimyoviy xossalari moddalardan iborat bo'lgan olimlar tasvirni qattiq yuzalarga mahkamlash usulini ixtiro qildilar va tasvirlarni ushbu sirtga proyeksiya qilish uchun linzalardan iborat optik tizimlardan foydalanishni boshladilar. Shunday qilib, dunyo foto va kino kameralarini oldi va elektronikaning keyingi rivojlanishi bilan video va raqamli kameralar paydo bo'ldi.

Ko'zga deyarli ko'rinmaydigan kichik narsalarni o'rganish uchun kattalashtiruvchi oyna ishlatiladi va agar uning kattalashtirishi etarli bo'lmasa, mikroskoplardan foydalaniladi. Zamonaviy optik mikroskoplar tasvirni 1000 martagacha, elektron mikroskoplar esa o'n ming marta kattalashtirish imkonini beradi. Bu ob'ektlarni molekulyar darajada o'rganish imkonini beradi.

Zamonaviy astronomik tadqiqotlarni "Galiley trubkasi" va "Kepler trubkasi"siz amalga oshirib bo'lmaydi. Ko'pincha oddiy teatr durbinlarida ishlatiladigan Galiley trubkasi ob'ektning to'g'ridan-to'g'ri tasvirini beradi, Kepler naychasi - teskari. Natijada, agar Kepler trubkasi er yuzidagi kuzatuvlar uchun ishlatilishi kerak bo'lsa, u holda u inverting tizimi (qo'shimcha linzalar yoki prizmalar tizimi) bilan jihozlangan bo'lib, buning natijasida tasvir tekis bo'ladi. Bunday qurilmaga misol qilib prizma durbinlarini keltirish mumkin.

Kepler trubasining afzalligi shundaki, u qo'shimcha oraliq tasvirga ega bo'lib, uning tekisligiga o'lchov shkalasi, suratga olish uchun fotografiya plitasi va boshqalarni joylashtirishingiz mumkin. Natijada, astronomiyada va o'lchovlar bilan bog'liq barcha holatlarda Kepler naychasidan foydalaniladi.

Astronomiyada aniqlanish doirasi turiga ko'ra qurilgan teleskoplar bilan bir qatorda - refrakterlar, oyna (aks ettiruvchi) teleskoplar yoki reflektorlar juda muhimdir.

Har bir teleskopning kuzatish imkoniyatlari uning diafragma diametri bilan belgilanadi. Shuning uchun qadim zamonlardan beri ilmiy-texnikaviy fikr topishga qaratilgan

katta oyna va linzalarni qanday qilish kerak.

Har bir yangi teleskopning qurilishi bilan biz kuzatayotgan koinotning radiusi kengayib bormoqda.

Tashqi makonni vizual idrok etish murakkab operatsiya bo'lib, uning asosiy sharti oddiy sharoitda biz ikkita ko'zdan foydalanishimizdir. Ko'zlarning katta harakatchanligi tufayli biz ob'ektning bir nuqtasini boshqasidan keyin tezda tuzatamiz; shu bilan birga, biz ko'rib chiqilayotgan ob'ektlargacha bo'lgan masofani taxmin qilishimiz mumkin, shuningdek, bu masofalarni bir-biri bilan taqqoslashimiz mumkin. Bunday baholash kosmosning chuqurligi, ob'ekt tafsilotlarining hajmli taqsimlanishi haqida tasavvur beradi va stereoskopik ko'rish imkonini beradi.

Stereoskopik tasvirlar 1 va 2 har biri bir ko'z oldiga o'rnatilgan L 1 va L 2 linzalari bilan ko'riladi. Tasvirlar linzalarning fokus tekisliklarida joylashgan va shuning uchun ularning tasvirlari cheksizlikda yotadi. Ikkala ko'z ham cheksizlikka moslangan. Ikkala kadrning tasvirlari S tekisligida yotgan bitta relyef obyekti sifatida qabul qilinadi.

Stereoskop hozirda er yuzidagi fotosuratlarni o'rganish uchun keng qo'llaniladi. Hududni ikki nuqtadan suratga olish orqali ikkita rasm olinadi, stereoskop orqali ko'rilganda, erni aniq ko'rish mumkin. Stereoskopik ko'rishning yuqori aniqligi hujjatlar, pul va boshqalarning qalbakiligini aniqlash uchun stereoskopdan foydalanishga imkon beradi.

Kuzatish uchun mo'ljallangan harbiy optik asboblarda (durbin, stereonaychalar) linzalarning markazlari orasidagi masofa har doim ko'zlar orasidagi masofadan ancha katta bo'ladi va uzoqdagi ob'ektlar asbobsiz kuzatishga qaraganda ancha sezilarli ko'rinadi.

Yuqori sindirish ko'rsatkichiga ega bo'lgan jismlarda yorug'lik tarqalishining xususiyatlarini o'rganish to'liq ichki aks ettirishning ochilishiga olib keldi. Bu xususiyat optik tolalarni ishlab chiqarish va ishlatishda keng qo'llaniladi. Optik tolalar har qanday optik nurlanishni yo'qotishsiz o'tkazish imkonini beradi. Aloqa tizimlarida optik toladan foydalanish axborotni qabul qilish va jo'natish uchun yuqori tezlikdagi kanallarni olish imkonini berdi.

Umumiy ichki aks ettirish ko'zgu o'rniga prizmalardan foydalanishga imkon beradi. Prizmatik durbin va periskoplar shu printsip asosida qurilgan.

Lazerlar va fokuslash tizimlaridan foydalanish lazer nurlanishini turli xil moddalarni kesishda, kompakt disklarni o'qish va yozish qurilmalarida va lazer diapazoni o'lchagichlarda qo'llaniladigan bir nuqtada fokuslash imkonini beradi.

Optik tizimlar geodeziyada burchak va balandliklarni oʻlchash uchun keng qoʻllaniladi (nivelonlar, teodolitlar, sekstantlar va boshqalar).

Oq nurni spektrlarga ajratish uchun prizmalardan foydalanish spektrograflar va spektroskoplarning yaratilishiga olib keldi. Ular yutilish va emissiya spektrlarini kuzatish imkonini beradi. qattiq moddalar va gazlar. Spektral tahlil sizga aniqlash imkonini beradi Kimyoviy tarkibi moddalar.

Eng oddiy optik tizimlardan foydalanish - yupqa linzalar, ko'rish tizimida nuqsonlari bo'lgan ko'plab odamlarga normal ko'rish imkonini berdi (ko'zoynak, ko'z linzalari va boshqalar).

Optik tizimlar tufayli ko'plab ilmiy kashfiyotlar va yutuqlarga erishildi.

Optik tizimlar biologiyadan fizikagacha ilmiy faoliyatning barcha sohalarida qo'llaniladi. Shuning uchun fan va texnikada optik tizimlarning ko'lami cheksiz deb aytishimiz mumkin. [4.6]

Xulosa.

Adabiyotlar ro'yxati.

1. Artsybyshev S.A. Fizika - M.: Medgiz, 1950. - 511s.

2. Jdanov L.S. Jdanov G.L. O'rta ta'lim muassasalari uchun fizika - M.: Nauka, 1981. - 560-yillar.

3. Landsberg G.S. Optika - M.: Nauka, 1976. - 928-yillar.

4. Landsberg G.S. Fizika boshlang'ich darslik. - M.: Nauka, 1986. - V.3. - 656s.

5. Proxorov A.M. Buyuk Sovet Entsiklopediyasi. - M.: Sovet Entsiklopediyasi, 1974. - T.18. - 632s.

6. Sivuxin D.V. Fizikaning umumiy kursi: Optika - M.: Nauka, 1980. - 751s.

Fizikaning qadimiy va hajmli tarmoqlaridan biri optikadir. Uning yutuqlari ko'plab fanlar va faoliyat sohalarida qo'llaniladi: elektrotexnika, sanoat, tibbiyot va boshqalar. Maqolada ushbu fan nimani o'rganishi, u haqidagi g'oyalarning rivojlanish tarixi, eng muhim yutuqlari va qanday optik tizimlar va qurilmalar mavjudligini bilib olishingiz mumkin.

Optika nimani o'rganadi

Ushbu fanning nomi yunon tilidan kelib chiqqan va "vizual idrok etish fani" deb tarjima qilingan. Optika - fizikaning yorug'lik tabiatini, uning xossalarini va tarqalish qonuniyatlarini o'rganadigan bo'limi. Ushbu fan ko'rinadigan yorug'lik, infraqizil va ultrabinafsha nurlanishning tabiatini o'rganadi. Odamlar atrofdagi dunyoni yorug'lik tufayli ko'rishlari mumkinligi sababli, fizikaning bu bo'limi ham nurlanishni vizual idrok etish bilan bog'liq bo'lgan fandir. Va ajablanarli joyi yo'q: ko'z murakkab optik tizimdir.

Fanning shakllanish tarixi

Optika qadimgi davrlarda, odamlar yorug'lik tabiatini tushunishga va atrofdagi dunyo ob'ektlarini qanday ko'rish mumkinligini bilishga harakat qilganlarida paydo bo'lgan.

Qadimgi faylasuflar ko'rinadigan yorug'likni yoki odamning ko'zidan chiqadigan nurlar yoki narsalardan uchib chiqib, ko'zga kiruvchi mayda zarralar oqimi deb hisoblashgan.

Kelajakda yorug'likning tabiati ko'plab taniqli olimlar tomonidan o'rganildi. Isaak Nyuton korpuskulalar nazariyasini - yorug'likning mayda zarralarini ishlab chiqdi. Yana bir olim Gyuygens to‘lqinlar nazariyasini ilgari surdi.

Yorug'likning tabiati 20-asr fiziklari tomonidan o'rganishda davom etdi: Maksvell, Plank, Eynshteyn.

Hozirgi vaqtda Nyuton va Gyuygensning gipotezalari to'lqin-zarralar ikkiligi tushunchasida birlashtirilgan, unga ko'ra yorug'lik ham zarrachalar, ham to'lqinlar xususiyatlariga ega.

Bo'limlar

Optikaning tadqiqot predmeti nafaqat yorug'lik va uning tabiati, balki ushbu tadqiqotlar uchun asboblar, ushbu hodisaning qonunlari va xususiyatlari va boshqalar. Shuning uchun fanda tadqiqotning ma'lum jihatlariga bag'ishlangan bir nechta bo'limlar mavjud.

geometrik optika;
to'lqin;
kvant.

Har bir bo'lim quyida batafsil muhokama qilinadi.

geometrik optika

Ushbu bo'limda optikaning quyidagi qonunlari mavjud:

Bir jinsli muhitdan o'tuvchi yorug'likning tarqalishining to'g'ri chiziqlilik qonuni. Yorug'lik nuri yorug'lik zarralari o'tadigan to'g'ri chiziq deb hisoblanadi.

Ko'zgu qonuni:

To'qnashuv va aks ettirilgan nurlar, shuningdek, nurning tushish nuqtasida tiklangan ikkita vosita orasidagi interfeysga perpendikulyar bir tekislikda yotadi ( hodisa tekisligi). g aks ettirish burchagi tushish burchagi a ga teng.

Sinishi qonuni:

Oqilgan va singan nurlar, shuningdek, nurning tushish nuqtasida tiklangan ikkita vosita orasidagi interfeysga perpendikulyar bir xil tekislikda yotadi. Kelish burchagi sinusining b sinishi burchagi sinusiga nisbati berilgan ikkita muhit uchun doimiy hisoblanadi.

Geometrik optikada yorug'lik xususiyatlarini o'rganish vositasi linzalardir.

Ob'ektiv - uzatish va o'zgartirish qobiliyatiga ega bo'lgan shaffof jismdir.Ular qavariq va botiq, shuningdek, yig'uvchi va sochuvchiga bo'linadi. Ob'ektiv barcha optik qurilmalarning asosiy komponentidir. Qalinligi sirtlarning radiuslari bilan solishtirganda kichik bo'lsa, u nozik deb ataladi. Optikada nozik linza formulasi quyidagicha ko'rinadi:

1/d + 1/f = D, bu erda

d - ob'ektdan linzagacha bo'lgan masofa; f - linzadan tasvirgacha bo'lgan masofa; D - linzalarning optik quvvati (diopterlarda o'lchanadi).

To'lqin optikasi va uning tushunchalari

Yorug'lik elektromagnit to'lqinning barcha xususiyatlariga ega ekanligi ma'lum bo'lganligi sababli, fizikaning alohida bo'limi bu xususiyatlarning namoyon bo'lishini o'rganadi. Bu to'lqin optikasi deb ataladi.

Optikaning ushbu bo'limining asosiy tushunchalari dispersiya, interferensiya, difraksiya va qutblanishdir.

Dispersiya hodisasi Nyuton tomonidan prizmalar bilan o'tkazgan tajribalari tufayli kashf etilgan. Ushbu kashfiyot yorug'lik tabiatini tushunish yo'lidagi muhim qadamdir. U yorug'lik nurlarining sinishi ularning rangiga bog'liqligini aniqladi. Bu hodisa yorug'likning tarqalishi yoki tarqalishi deb nomlangan. Endi rang to'lqin uzunligiga bog'liqligi ma'lum. Bundan tashqari, prizmalar orqali dispersiya natijasida olingan iridescent chiziqni belgilash uchun spektr tushunchasini taklif qilgan Nyuton edi.

Yorug'likning to'lqin tabiatining tasdig'i uning to'lqinlarining interferensiyasidir, uni Jung kashf etgan. Bu ikki yoki undan ortiq to'lqinlarning bir-birining ustiga chiqishi. Natijada koinotning turli nuqtalarida yorug'lik tebranishlarining kuchayishi va zaiflashishi hodisasini ko'rish mumkin. Sovun pufakchalari va to'kilgan benzinning rang-barang plyonkasi - interferentsiyaning chiroyli va tanish ko'rinishi.

Har bir insonga diffraktsiya hodisasi xosdir. Bu atama lotin tilidan "buzilgan" deb tarjima qilingan. Optikadagi diffraktsiya yorug'lik to'lqinlarining to'siqlar chetlari atrofida egilishidir. Misol uchun, agar to'p yorug'lik nurining yo'liga joylashtirilsa, uning orqasida ekranda o'zgaruvchan halqalar paydo bo'ladi - yorug'lik va qorong'i. Bu diffraktsiya naqsh deb ataladi. Bu hodisa Jung va Fresnel tomonidan o'rganilgan.

To'lqin optikasidagi oxirgi asosiy tushuncha polarizatsiyadir. Agar yorug'lik uning to'lqin tebranishlari yo'nalishi tartiblangan bo'lsa, qutblangan deb ataladi. Yorug'lik ko'ndalang to'lqin emas, bo'ylama bo'lgani uchun tebranishlar ham faqat ko'ndalang yo'nalishda sodir bo'ladi.

kvant optikasi

Yorug'lik nafaqat to'lqin, balki zarralar oqimi hamdir. Uning ushbu komponenti asosida kvant optikasi kabi fan sohasi paydo bo'ldi. Uning ko'rinishi Maks Plank nomi bilan bog'liq.

Kvant - bu biror narsaning har qanday qismi. Va bu holda, ular radiatsiya kvantlari, ya'ni uning davomida chiqarilgan yorug'lik qismlari haqida gapirishadi. Zarrachalarni belgilash uchun fotonlar so'zi ishlatiladi (yunoncha phōtōs - "yorug'lik" dan). Ushbu kontseptsiyani Albert Eynshteyn taklif qilgan. Optikaning ushbu bo'limida yorug'lik xossalarini o'rganish uchun Eynshteynning E=mc 2 formulasidan ham foydalaniladi.

Ushbu bo'limning asosiy vazifasi yorug'likning materiya bilan o'zaro ta'sirini o'rganish va tavsiflash va uning atipik sharoitlarda tarqalishini o'rganishdir.

Yorug'likning zarrachalar oqimi sifatidagi xususiyatlari quyidagi sharoitlarda namoyon bo'ladi:

termal nurlanish;
fotoelektrik effekt;
fotokimyoviy jarayonlar;
rag'batlantirilgan emissiya va boshqalar.

Kvant optikasida klassik bo'lmagan yorug'lik tushunchasi mavjud. Gap shundaki, yorug'lik nurlanishining kvant xususiyatlarini klassik optika doirasida tasvirlab bo'lmaydi. Klassik bo'lmagan yorug'lik, masalan, ikki fotonli, siqilgan, turli sohalarda qo'llaniladi: fotodetektorlarni kalibrlash uchun, aniq o'lchovlar uchun va hokazo. Yana bir dastur kvant kriptografiyasi - ikkilik kodlar yordamida ma'lumotlarni uzatishning maxfiy usuli, bu erda vertikal yo'naltirilgan. fotonga 0, gorizontal yo'naltirilgan - 1 belgilanadi.

Optika va optik asboblarning qiymati

Optik texnologiyaning qaysi sohalarida ular o'zlarining asosiy qo'llanilishini topdilar?

Birinchidan, bu fansiz, har bir insonga ma'lum bo'lgan optik asboblar bo'lmaydi: teleskop, mikroskop, kamera, proyektor va boshqalar. Maxsus tanlangan linzalar yordamida odamlar mikrodunyoni, koinotni, samoviy jismlarni tadqiq qilish, shuningdek, tasvirlar ko‘rinishida ma’lumot olish va uzatish imkoniyatiga ega bo‘ldi.

Bundan tashqari, optika tufayli yorug'lik tabiati, uning xususiyatlari, interferensiya, qutblanish hodisalari va boshqalar sohasida bir qator muhim kashfiyotlar ochildi.

Nihoyat, optika tibbiyotda, masalan, rentgen nurlarini o'rganishda keng qo'llanildi, uning asosida ko'plab odamlarning hayotini saqlab qolgan apparat yaratildi. Ushbu fan tufayli lazer ham ixtiro qilindi, u jarrohlik aralashuvlarda keng qo'llaniladi.

Optika va ko'rish

Ko'z optik tizimdir. Yorug'lik xususiyatlari va ko'rish organlarining imkoniyatlari tufayli siz atrofingizdagi dunyoni ko'rishingiz mumkin. Afsuski, kam odam mukammal ko'rish bilan maqtana oladi. Ushbu intizom yordamida odamlarning ko'zoynak va kontakt linzalari yordamida yaxshi ko'rish qobiliyatini tiklash mumkin bo'ldi. Shu sababli, ko'rishni to'g'rilash vositalarini tanlash bilan shug'ullanadigan tibbiyot muassasalari ham tegishli nomni oldi - optika.

Buni umumlashtirishingiz mumkin. Shunday qilib, optika - bu hayotning ko'plab sohalariga ta'sir qiluvchi va fanda va kundalik hayotda keng qo'llaniladigan yorug'lik xususiyatlari haqidagi fan.