Реферат: Оптика

Основными параметрами   (характеристиками) объектива являются: фокусное расстояние, угловое поле изображения, относительное отверстие и раз­решающая сила.

Фокусное расстояние.

Фокусное расстояние (f') определяет размер даваемого объективом изображения, т. е. его масштаб или линейное увеличение. Чем больше фокусное расстояние, тем больше масштаб полу­ чаемого изображения при одном и том же расстоя­нии до фотографируемого предмета. Большинство фотообъективов имеет постоянное фокусное рас­стояние, величина которого указывается па их оправе. Некоторые фотоаппараты имеют объективы с переменным фокусным расстоянием, которое можно плавно изменять в определённых пределах. Фотообъективы, у которых фокусное расстояние примерно равно диагонали кадровой рамки фото­аппарата (1k), принято называть нормальными. Если f превышает 1k, то такие объективы назы­ваются длиннофокусными; некоторые длиннофо­кусные объективы называют телеобъективами. Объективы, фокусное расстояние которых меньше lk, называются короткофокусными.

Угловое поле объектива в прост­ранстве изображений. Любой объек­тив образует оптическое изображение в пределах некоторого круглого по форме участка, называе­мого полем изображения. Качество изображения ухудшается по мере удаления от центра поля, т.е. от точки пересечения оптической оси объек­тива с плоскостью изображения. Поэтому при фото­графировании используется не всё поле изображе­ния, а только его центральная зона, в пределах которой качество изображения является удовле­творительным. Угол, образованный лучами, иду­щими из центра выходного зрачка объектива к крайним точкам полезного поля изображения, называется угловым полем объектива.    Кадровая рамка фотоаппарата должна располагаться внутри полезного поля изображения. Объективы, угло­вое поле которых находится в пределах от 45° до 60°, называются нормальными, с углом, превы­шающим 60°,— широкоугольными.

Относительное отверстие объек­тива.

Относительное отверстие объек­тива — отношение диаметра его входного зрач­ка к фокусному расстоянию, записывается в виде 1:К, где К — диафрагменное число, показываю­щее, во сколько раз фокусное расстояние объекти­ва больше диаметра его входного зрачка. Это чис­ло, называемое диафрагменным числом, наносится на шкалу диафрагм объектива. Чем больше вели­чина относительного отверстия, тем выше освещён­ность оптического изображения, даваемого объек­тивом, т. е. тем больше светосила объектива.

Разрешающая сила.

Разрешающая сила (способность) Л' выражается максимальным числом ли­ний (штрихов), приходящихся на 1 мм в оптическом изображении специальной испытательной таб­лицы (миры). Чем выше разрешающая способность объектива, тем большее число мелких деталей изоб­ражается объективом раздельно.

Диафраг­ма.

Все съёмочные объективы имеют диафраг­му — механическое устройство, служащее для изменения их относительного отверстия. Диафраг­ма помещается обычно между линзами объектива и содержит несколько серповидных лепестков, ко­торые образуют, перекрывая друг друга, примерно круглое отверстие. Диаметр отверстия изменяется в соответствии с установленным по шкале значе­нием диафрагмы К. Лепестки соединены с поворот­ным кольцом, смонтированным на оправе объек­тива. На кольце имеется индекс, смещающийся при повороте кольца относительно шкалы, деле­ния которой рассчитаны так, что при повороте кольца на одно деление освещённость оптического изображения, образуемого объективом, изменяет­ся в два раза. Процесс изменения относительного отверстия объектива называется диафрагмиро­ванном. При уменьшении относительного отверс­тия (увеличении К) наряду с понижением освещён­ности оптического изображения увеличивается глубина резко изображаемого пространства.

Объективы, предназначенные для зеркальных фотоаппаратов, стали делать с так называемой «прыгающей» диафрагмой. У таких объективов значение диафрагмы устанавливается заранее, но световое отверстие объектива остаётся при этом полностью открытым. Это позволяет фо­кусировать объектив и устанавливать границы изображения снимаемых предметов при полностью открытой диафрагме, т. е. при наибольшей его освещённости. При нажатии на спусковую кнопку затвора фотоаппарата непосредственно перед его срабатыванием механизм прыгающей диафрагмы изменяет световое отверстие (обычно скачкообраз­но под действием ранее взведённой пружины), после чего срабатывает фотозатвор и затем диаф­рагма снова полностью открывается (немедленно или в процессе перемотки фотоплёнки и взвода затвора).

 Киноаппарат

 Он представляет собой проекционную систему того же типа с тем усложнением, что демонстрируемые картины очень быстро сменяют одна другую.

         При проектирование получается обычно сильно увеличенное изображение. Например, при проектировании кадра кинокартины размером 18х24 мм на экран с размерами 3,6 х 4,8 м линейное увеличение равно 200, а площадь изображения превышает площадь кадра в 40 000 раз.

         Чтобы освещённость объекта была высокой и равномерной, важную роль играет правильный подбор конденсора. Казалось бы, что задачей конденсора является максимально сконцентрировать свет на изображаемом объекте. Однако, это совершенно неверно. Попытки "концентрации" света на объекте приводят обычно к тому, что конденсор даёт на нём сильно уменьшенное изображение источника. Если последний не очень велик, то объект будет освещён неравномерно. При этом часть светового потока пойдёт мимо проекционного объектива, т.е. не будет участвовать в образовании изображения на экране. Правильный выбор конденсора даёт возможность избежать всех недостатков. Конденсор устанавливается таким образом, чтобы он давал изображение небольшого источника С`C` на самом объективе L. Размеры конденсора выбираются с таким расчётом, чтобы весь диапозитив S был равномерно освещён. Лучи, проходящие через любую точку диапозитива, должны затем пройти через изображение источника света С`C`. Следовательно, они попадут в объектив, и по выходе из него образуют на экране изображение этой точки диапозитива.

         Таким образом, объектив даст на экране изображение всего диапозитива, которое будет правильно передавать распределение светлого и тёмного на диапозитиве.

         Для демонстрации на экране непрозрачных предметов, например, чертежей и рисунков, выполненных на бумаге, их сильно освещают сбоку с помощью ламп и зеркал и проектируют с помощью светосильного объектива.

         Часто применяют приборы, имеющие двойную систему для проектирования прозрачных и непрозрачных предметов. Такие приборы называются эпидиаскопами.

Практическое значение оптики и её влияние на другие отрасли знания исключительно велики. Изобретение телескопа и спектроскопа открыло перед человеком удивительнейший и богатейший мир явлений, происходящих в необъятной Вселенной. Изобретение микроскопа произвело революцию в биологии. Фотография помогла и продолжает помогать чуть ли не всем отраслям науки. Одним из важнейших элементов научной аппаратуры является линза. Без неё не было бы микроскопа, телескопа, спектроскопа, фотоаппарата, кино, телевидения и т.п. не было бы очков, и многие люди, которым перевалило за 50 лет, были бы лишены возможности читать и выполнять многие работы, связанные со зрением.

Область явлений, изучаемая физической оптикой, весьма обширна. Оптические явления теснейшим образом связаны с явлениями, изучаемыми в других разделах физики, а оптические методы исследования относятся к наиболее тонким и точным. Поэтому неудивительно, что оптике на протяжении длительного времени принадлежала ведущая роль в очень многих фундаментальных исследованиях и развитии основных физических воззрений. Достаточно сказать, что обе основные физические теории прошлого столетия - теория относительности и теория квантов - зародились и в значительной степени развились на почве  оптических исследований. Изобретение лазеров открыло новые широчайшие возможности не только в оптике, но и в её приложениях в различных отраслях науки и техники.

1.  Арцыбашев С.А. Физика - М.: Медгиз, 1950. - 511с.

2.  Жданов Л.С. Жданов Г.Л.  Физика для средних учебных заведений - М.: Наука, 1981. - 560с.

3.  Ландсберг Г.С. Оптика - М.: Наука, 1976. - 928с.

4.  Ландсберг Г.С.  Элементарный учебник физики. - М.: Наука, 1986. - Т.3. - 656с.

5.  Прохоров А.М. Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1974. - Т.18. - 632с.

6.  Сивухин Д.В. Общий курс физики: Оптика - М.: Наука, 1980. - 751с.