تصویر نقطه ای که توسط یک لنز جمع آوری ناز داده می شود. تصویر واقعی
تصویر نوری - تصویر به دست آمده در نتیجه عبور از سیستم نوری از اشعه های نور منتشر شده از شی، و بازتولید خطوط و جزئیات آن است.
در عمل، اغلب مقیاس تصویری از اشیا را تغییر می دهد و آن را بر روی هر سطح طراحی می کند.
سازگاری با یک شیء زمانی حاصل می شود که هر یک از نقاط آن با یک نقطه، حداقل در حدود نشان داده شود. در این مورد، دو مورد وجود دارد: تصویر واقعی و تصویر خیالی.
- تصویر واقعی زمانی که بعد از همه انعکاسها و انعکاسها، اشعههایی که از یک نقطه از جسم بیرون میآیند، ایجاد میشوند، در یک نقطه جمع میشود.
تصویر واقعی را نمی توان به طور مستقیم مشاهده کرد، اما شما می توانید نمایش آن را با سادگی قرار دادن یک صفحه پخش. واقعی توسط چنین سیستم های نوری به عنوان یک لنز (به عنوان مثال، پروژکتور فیلم یا دوربین) و یا یک لنز مثبت ایجاد می شود.
- تصویر خیالی - یکی که می تواند با چشم دیده شود. علاوه بر این، هر نقطه از جسم مربوط به خروجی است سیستم نوری یک پرتو پرتوهای که اگر آن را به آنها به عقب برگشت خطوط مستقیم، در یک نقطه همگرا؛ یک ظاهر وجود دارد که پرتو از آنجا می آید. یک تصویر مجازی توسط چنین سیستم های نوری به عنوان دوربین دوچشمی، یک میکروسکوپ، یک لنز منفی یا مثبت (ذره بین) و یک آینه تخت ساخته شده است.
در هر سیستم نوری واقعی، اجتناب ناپذیری به طور ناگهانی وجود دارد، در نتیجه که اشعه ها (و یا تداوم آنها) در یک نقطه ایدهآل همگرا نیستند، و علاوه بر این، به همان اندازه که ممکن است دقیقا آنها دقیقا در موارد ضروری ملاقات نکنند. تصویر تا حدودی تار و تکه تکه شده و به طور هندسی کاملا مشابه موضوع نیست؛ نقص های دیگر ممکن است.
پرتو اشعه هایی که از یک نقطه عبور می کند یا در آن همگرا می شود، homocentric نامیده می شود. این مربوط به کروی است موج نور. وظیفه اکثر سیستم های نوری این است که پرتو های متخلخل متمرکز را به هسته های همجنس گرایی تبدیل کنند، در نتیجه یک تصویر خیالی یا واقعی ایجاد می کنند، اغلب در مقیاس های مختلف در رابطه با موضوع.
تصویر Stigmatic (از یونانی باستانی στίγμα - تزریق، اسکار) - تصویر نوری، هر نقطه ای که مربوط به یک نقطه از جسم تصویر شده توسط سیستم نوری است.
یک تصویر الهام بخش لزوما به لحاظ هندسه شبیه به شیء تصویر شده است، اما اگر آن را مشابه، چنین تصویر ایده آل است. این امکان فقط در شرایطی است که تمام انحرافات در سیستم نوری موجود نیست و یا حذف می شود و امکان نادیده گرفتن خواص موج نور وجود دارد. یک سیستم نوری که یک تصویر ایده آل ایجاد می کند، یک سیستم نوری ایده آل است. تقریبا ایده آل می تواند در نظر گرفته شود سیستم های مرکزی که در آن تصویر با استفاده از پرتوهای تک رنگ و پارامترهای نور حاصل می شود.
یادداشت ها
ادبیات
- دایره المعارف فیزیکی، T. II. M.، "دایره المعارف شوروی"، 1990. (مقاله "تصویر نوری".)
- یوورسکی ب. م.، Detlaf A. A. راهنمای فیزیک - م.: "علم"، اد. شرکت "Fiz.-mat. روشن "، 1996.
- سیووخین دیو.و. دوره عمومی فیزیک اپتیک M.، "علم"، 1985.
- Volosov D.S. اپتیک عکاسی M.، "هنر"، 1971.
همچنین نگاه کنید
بنیاد ویکیمدیا 2010
ببینید که "تصویر واقعی" در لغتنامه های دیگر چیست؟
هنر را ببینید تصویر نوری ... دیکشنری بزرگ دایره المعارف
- (نگاه کنید به OPTICAL IMAGE). فرهنگ لغت دایره المعارف فیزیکی م.: دایره المعارف شوروی. سردبیر اصلی A. M. Prokhorov. 1983 ... دایره المعارف فیزیکی
به مقاله Image Optical نگاه کنید. * * * IMAGE VALID IMAGE معتبر، نگاه کنید به Art. تصویر نوری (نگاه کنید به OPTICAL IMAGE) ... فرهنگ لغت دایره المعارف
تصویر واقعی - realistic image statusas T sritis fizika atitikmenys: انگلیسی. تصویر واقعی؛ وک تصویر واقعی reelles bild، n؛ ویلیس بیلد، روسی. تصویر واقعی، n؛ تصویر واقعی، n pranc. تصویر réelle، f ... Fizikos terminų žodynas
نوری تصویر را ببینید دایره المعارف شوروی بزرگ
در هنر مشاهده کنید. تصویر نوری ...
تصویر حاصل از عبور از طریق سیستم نوری پرتوهای پرتو از جسم و بازتولید خطوط و جزئیات آن است. وقتی عملی استفاده از I. o. استفاده از توانایی زوم کردن تصاویر اشیاء ... دایره المعارف فیزیکی
تصویر OPTICAL، تصویری از یک شی با استفاده از یک دستگاه نوری. تصویر واقعی توسط مجموعه ای از نقاط که در آن اشعه های نور که از طریق دستگاه نوری عبور می کند تشکیل شده است. از طریق نقاط شکل گرفته تصویر خیالی ... ... دیکشنری دایره المعارف علمی و فنی
تصویر نوری یک تصویر به دست آمده به عنوان یک نتیجه از عبور از سیستم نوری از اشعه های نور منتشر شده از یک شی و بازتولید خطوط و جزئیات آن است. در عمل اغلب مقیاس تصویری از اشیا و ... ... ویکی پدیا را تغییر می دهد
تصویر جسم به دست آمده توسط عمل نوری. سیستم بر روی اشعه های نور منتشر شده یا منعکس شده توسط شی. عمل کردن خطوط و جزئیات جسم را با اعوجاج های خاص (انحراف از سیستم های نوری) تکرار می کند. تشخیص معتبر و ... علم طبیعی فرهنگ لغت دایره المعارف
قوانین ردیابی اشعه برای لنزهای نازک که در بخش قبلی فرموله شده اند، ما را به مهمترین جمله بیان می کنند.
تئوری تصویر اگر یک نقطه نورانی S در مقابل لنز وجود داشته باشد، پس از انکسار در لنز، تمام اشعه ها (یا پسوند های آنها) در یک نقطه تقاطع S0 می شوند.
نقطه S0 تصویر نقطه S است.
اگر در نقطه S0 پرتوهای پرتاب شده خودشان تقسیم شوند، پس تصویر واقعی است. این را می توان بر روی صفحه بدست آورد، زیرا انرژی اشعه های نور در نقطه S0 متمرکز است.
اگر در نقطه S0 اشعه ی اشباع شده خودشان تقاطع نکنند، اما پسوند آنها (این اتفاق می افتد زمانی که اشعه ی پرتاب شده پس از لنز انحراف پیدا کند)، سپس تصویر تصور می شود. این را نمی توان بر روی صفحه بدست آورد، زیرا انرژی در نقطه S0 متمرکز نیست. تصویر خیالی، به یاد می آوریم، به دلیل ویژگی های مغز ما بوجود می آید تا پرتوهای مختلف را به تقاطع خیالی خود بسپارد و نقطه ی درخشان در این تقاطع را ببیند. تصویر خیالی فقط در ذهن ما وجود دارد.
قضیه تصویر پایه ای برای ساخت تصاویر در لنزهای نازک است. ما این قضیه را برای لنزهای جمع آوری و پخش می کنیم.
4.6.1 لنز جمع آوری: تصویر نقطه واقعی
ابتدا لنز جمع آوری را در نظر بگیرید. اجازه دهید یک فاصله از نقطه S به لنز باشد، f فاصله کانونی لنزها دو مورد اساسا متفاوت وجود دارد: a\u003e f و a< f (а также промежуточный случай a = f). Мы разберём эти случаи поочерёдно; в каждом из них мы обсудим свойства изображений точечного источника и протяжённого объекта.
اولین مورد: a\u003e f. منبع نقطه نور S از لنز دورتر از فاصله کانونی چپ (شکل 4.39) فاصله دارد.
شکل 4.39 مورد a\u003e f: تصویر واقعی از نقطه S |
پرتو SO که از طریق مرکز نوری عبور نمی کند. ما یک اشعه دلخواه SX را به دست می آوریم، یک نقطه S0 را ایجاد می کنیم که در آن پرتو refracted با اشعه SO بریده می شود و سپس نشان می دهد که موقعیت نقطه S0 به انتخاب اشعه SX بستگی ندارد (به عبارت دیگر نقطه S0
7 یک بار دیگر به یاد بیاورید که این مسئله به همه اشعه ها مربوط نمی شود، بلکه فقط به سمت راست، یعنی زاویه های کوچک با محور اصلی نور است. در بخش قبلی ما موافقت کردیم که فقط اشعه پاراکسالی را در نظر بگیریم. فقط برای آنها قوانین ما را برای مسیر اشعه از طریق لنزهای نازک کار می کنند.
برای همه انواع اشعه های SX یکسان است). به این ترتیب، معلوم می شود که تمام اشعه هایی که از نقطه S پس از شکست در لنز منتشر می شوند، در نقطه S0 متقاطع می شوند، و قضیه ی تصویر برای مورد در نظر گرفته شده a\u003e f ثابت می شود.
نقطه S0 را با ساختن مسیر بعدی SX پرتو پیدا می کنیم. ما می توانیم این کار را انجام دهیم: به طور موازی با پرتو SX، ما محور اپتیک حادثه OP را به تقاطع با هواپیما کانونی در
تمرکز P سمت، پس از آن ما اشعه اشعه ی اشباع شده اشعه ایکس را به تقاطع با اشعه SO در نقطه S0 رسم می کنیم.
حالا ما از فاصله S از نقطه S0 به لنز نگاه خواهیم کرد. ما نشان می دهیم که این فاصله فقط از طریق a و f بیان می شود، یعنی تنها با موقعیت منبع و خواص لنز مشخص می شود و به این ترتیب به پرتو SX خاص بستگی ندارد.
ما قطرات عمود بر SA و S0 A0 را بر روی محور اصلی نوری قرار می دهیم. ما SK نیز موازی با محور اصلی نوری، یعنی عمود بر لنز. ما سه جفت مثلث مشابه را دریافت می کنیم:
SAO S0 A0 O؛ | |
SXS0 OP S0؛ | |
در نتیجه ما زنجیره ای از برابر شدن را داریم (تعداد فرمول بالای علامت برابر است که نشان می دهد که کدام جفت مثلث مشابه این برابری حاصل می شود).
AO (4.6) SO | (4.7) SX | (4.8) SK | |||||||||||||||||
اما AO = SK = a، OA0 = b، OF = f، به این ترتیب رابطه (4.9) بازنویسی می شود:
همانطور که می بینیم، واقعا به انتخاب پرتو SX بستگی ندارد. در نتیجه، هر اشعه SX پس از رفرش در لنز از طریق نقطه S0 که توسط ما ساخته شده است عبور می کند و این نقطه یک تصویر واقعی از منبع S خواهد بود.
قضیه تصویر در این مورد اثبات شده است.
اهمیت عملی قضیه تصویر این است. اگر تمام اشعه های منبع S پس از لنز در یک نقطه از تصویر آن S0 متقابل باشند، پس برای ساخت تصویر، کافی است دو پرتو راحت را انتخاب کنید. کدامیک؟
اگر منبع S بر روی محور اصلی نوری قرار نداشته باشد، پس از آن به عنوان پرتوهای مناسب مناسب می باشد:
پرتو عبور از مرکز نوری لنز نوری نیست؛
پرتو موازی با محور اصلی نوری پس از رفرش، از طریق تمرکز می رود. ساخت تصویر با استفاده از این اشعه ها در شکل 1 نشان داده شده است. 4.40
شکل 4.40 ساخت یک تصویر از یک نقطه S، که بر محور اصلی نوری دروغ نمی گویند |
اگر نقطه S بر روی محور اصلی نوری قرار بگیرد، پس از آن، پرتو مناسب تنها یک حرکت در امتداد محور اصلی نوری باقی می ماند. به عنوان پرتو دوم، باید "ناخوشایند" (شکل 4.41).
شکل 4.41 ساخت یک تصویر از یک نقطه S بر روی محور اصلی نوری
بیایید دوباره به بیان (4.10) نگاه کنیم. این را می توان در یک شکل کمی متفاوت، بیشتر نوشته شده است
ناز و به یاد ماندنی. اول، واحد را به سمت چپ حرکت دهید: | ||||||||||||||
حالا هر دو طرف این برابری را به یک: | ||||||||||||||
رابطه (4.12) فرمول لنز نازک (و یا به سادگی فرمول لنز) نامیده می شود. تا کنون، فرمول لنز برای مورد لنز جمع آوری شده و برای a\u003e f بدست آمده است. در زیر، ما تغییرات این فرمول را برای موارد باقیمانده دریافت می کنیم.
حالا ما به رابطه (4.11) برگشتیم. اهمیت آن به این واقعیت محدود نمی شود که قضیه تصویر را اثبات کند. ما همچنین می بینیم که b بین منبع S و محور اصلی نوری بستگی به فاصله SA (شکل 4.39، 4.40) ندارد.
این به این معنی است که هر نقطۀ M بخش SA ما، تصویر آن در فاصله ی برابر لنز قرار می گیرد. این در بخش S0 A0 قرار می گیرد، یعنی در تقاطع بخش S0 A0 با پرتو MO، که از طریق لنز بدون شکست عبور می کند. به طور خاص تصویر نقطه A نقطه A0 است.
بنابراین، یک واقعیت مهم را ایجاد کرده ایم: تصویر بخش SA، بخش S0 A0 است. از این به بعد، بخش اصلی، تصویری که ما را مورد توجه قرار می دهد، ما را از شیء می نامیم و در ارقام نشان دهنده فلش قرمز است. برای پیروی از تصویر مستقیم یا معکوس، جهت پیکان نیاز به ما دارد.
4.6.2 لنز جمع آوری: تصویر نمایشی واقعی
اجازه دهید ما به بررسی تصاویری از اشیاء ادامه دهیم. به یاد بیاورید که در حال حاضر ما در چارچوب پرونده a\u003e f هستیم. در اینجا می توانیم سه موقعیت مشخص را تشخیص دهیم.
1. f< a < 2f. Изображение предмета является действительным, перевёрнутым, увеличенным (рис. 4.42 ; تمرکز دوگانه مشخص شده 2F) از فرمول لنز، به این معنی است که در این صورت b\u003e 2f خواهد بود (چرا؟).
شکل 4.42 f< a < 2f: изображение действительное, перевёрнутое, увеличенное |
چنین وضعیتی، به عنوان مثال، در پروژکتورهای سرپوشیده و دوربین های فیلمبردار متوجه می شود، این دستگاه های نوری تصویر بزرگ بر روی صفحه نمایش آنچه در فیلم است را می دهد. اگر تا به حال اسلاید را نشان داده اید، پس می دانید که اسلاید باید در پروژکتور قرار داده شود تا تصویر بر روی صفحه نمایش درست ظاهر شود، اما کار نمی کند.
نسبت اندازه تصویر به اندازه شیء، بزرگنمایی خطی لنز نام دارد و نشان داده شده است (این گاما پایتخت یونانی است):
A 0 B 0: AB
از شباهت مثلث ABO و A0 B0 O ما دریافت می کنیم:
فرمول (4.13) در بسیاری از مشکلات که در آن افزایش خطی در لنز ظاهر می شود استفاده می شود.
2. a = 2f. از فرمول (4.11) پیدا کنیم که b = 2f. بزرگنمایی خطی لنز با توجه به (4.13) برابر است با یک، یعنی اندازه تصویر برابر با اندازه شی است (شکل 4-43).
شکل 4.43 a = 2f: اندازه تصویر برابر با اندازه موضوع است |
فرض کنید که نقطه نورانی که بر محور اصلی لنز قرار گرفته است از لنز بسیار کم است فاصله دور. در این مورد، اشعه هایی که روی لنز قرار می گیرند تمایل دارند تا به محور اصلی خود نزدیک شوند. ما در بند 88 مشاهده کردیم که پس از رفرش در لنز، این اشعه ها در فوکوس لنز جمع آوری می شوند. در فرمول (89.6)، زمانی که منبع در فاصله بسیار زیاد حذف می شود، مقدار آن به صفر می رسد و ما می گیریم
این است که می توانیم بگوییم که تمرکز تصویری از نقطه "بی نهایت دور" است.
یک نمونه از یک منبع بی نهایت از راه دور، هر بدن آسمانی است. در نتیجه، تصاویر ستاره ها، خورشید و غیره، در لنز قرار می گیرند. منابع زمین نور به اندازه کافی از لنز نیز یک تصویر در تمرکز خود را.
فرض کنيد که تصوير يک نقطه خاص در يک فاصله بسيار بزرگ برداشته شده است، يعنی پرتو پرتوهای نور از لنز، موازي با محور اصلي خارج مي شود. در این مورد، همانطور که در بند 88 دیدیم، منبع باید در فوکوس جلو لنز باشد (شکل 196). این نتیجه حاصل از فرمول (89.6) است. در واقع فرض کنیم که تصویر در بی نهایت است؛ در حالی که فاصله منبع از لنز برابر با فاصله کانونی است:.
لنزهای مختلف در ترتیب مراکز سطوح کروی تشکیل آنها، شعاع آنها و شاخص های انکسار ماده ای که لنز ساخته شده است، متفاوت است. در انجیل 198 دارای شش نوع اصلی لنز است.
شکل 198. انواع لنزهای مختلف. اگر مواد لنزها قوی تر از محیط بیرون می روند، سپس انواع a، b، c را جمع آوری می کنند. انواع g، d، e - پراکندگی.
اگر اشعه های موازی بعد از انکسار در لنز همگرا باشند، که در برخی موارد لکه دار در طرف دیگر لنز می باشند، لنز همگرا یا مثبت نامیده می شود (شکل 199 a). اگر اشعه های موازی پس از لرزش در لنز متقارن باشند (شکل 199، ب)، سپس لنز پراکنده یا منفی نامیده می شود. در مورد یک لنز فوکوس شده در فوکوس، اشعه های پرتاب شده که تقاطع می شوند، نیستند، اما ادامه تظاهرات خیالی آنها نیست؛ در این مورد، تمرکز بر روی یک طرف لنز قرار دارد، که از آن یک پرتو موازی از اشعه بر روی لنز می افتد. فوکوس در این مورد خیالی نامیده می شود (شکل 199، 6).
شکل 199. تمرکز معتبر لنز جمع آوری () و تمرکز خیالی از لنز پخش (ب)
به طور معمول، مواد لنز، قوی تر از محیط زیست لرزه می کنند (به عنوان مثال، یک لنز شیشه ای در هوا). سپس لنزهای جمع آوری لنزهایی هستند که از لبه ها به وسط ضخیم می شوند - لنزهای دوقطبی و پلون محدب و منیسک مثبت (لنز محدب مقعر، شکل 198، a-c). لنزهای پراکنده لنزهایی هستند که نسبت به وسط نازک تر می شوند: لنزهای دوقلو، لنزهای مسطح و منیسک منفی (لنز محدب و مقعر، 198، d - e). اگر مواد لنز را از محیط زیست ضعیف تر، به عنوان مثال، شاخص شکست انسانی نسبی، بر عکس، لنزهای a، b، c (شکل 198) پراکنده می شوند و لنزهای g، g، e جمع می شوند. چنین لنز هایی را می توان به عنوان مثال، با تشکیل دو آب در ساعت با دو عینک تماشا، چسب با موم، حفره هوا فرم مناسب (شکل 200).
شکل 200. لنزهای دوقطبی: a) شیشه در هوا - جمع آوری؛ ب) هوا در آب - تخلیه
اجازه دهید ما به بررسی نقاط نورانی که در فاصله نزدیک از لنز واقع شده اند، ادامه دهیم. ما همیشه منابع را در سمت چپ لنز قرار می دهیم. همانطور که برای تصاویر، بسته به نوع لنز و موقعیت منبع نسبت به آن، تصویر می تواند در سمت راست یا در سمت چپ لنز باشد. اگر تصویر به سمت راست از لنز قرار داشته باشد، این بدان معنی است که آن توسط پرتو همگرایی اشعه شکل گرفته است (شکل 201، a)، یعنی اشعه هایی که از طریق یک نقطه عبور می کنند. تصویر در این مورد معتبر نامیده می شود. این می تواند بر روی صفحه نمایش، صفحه عکس و غیره به دست آید. پس از بازگرداندن اشعه هایی که منجر به شکل گیری تصویر می شوند، همیشه می توانیم محل منبع را پیدا کنیم، اگر چه در عمل معمولا با برخی از مشکلات همراه است.
فرض کنيد که تصوير در سمت چپ لنز قرار دارد، يعني، در همان طرف منبع. این بدان معنی است که پرتو اشعه هایی که از منبع جدا می شوند، پس از رفرش در لنز، حتی بیشتر واگرا می شود، و تنها تداوم های تصویری اشعه های پرتاب شده در نقطه تقاطع می شوند (شکل 201، ب). تصویر در این مورد خیالی نامیده می شود.
شکل 201. منبع و تصویر واقعی در دو طرف لنز (a) قرار دارند. تصویر خیالی در همان طرف لنز به عنوان منبع (ب)
اصطلاح "تصویر خیالی" ریشه در اپتیک ممکن است منجر به سوء تفاهم شود. البته واقعیت این است که هیچ چیز "تخیلی" وجود ندارد. یک ویژگی از تصاویر خیالی این است که آنها نمی توانند به طور مستقیم بر روی صفحه نمایش، صفحه عکس و غیره به دست می آیند. مثلا اگر شما یک صفحه بسیار کوچک را در یک نقطه قرار دهید (شکل 201، ب) اگر قسمت اصلی اشعه با لنز تداخل نداشته باشد، نقطه ی درخشان روی آن نخواهیم یافت. با این حال پرتوهای پرتوی اشعه، که ادامه تظاهرات خیالی آن در تصویر خیالی در هم می آمیزد، هیچ چیزی "ذاتی" در خود ندارد. این پرتو می تواند به یک پرتو همگرایی تبدیل شود اگر یک لنز جمع آوری شده به درستی انتخاب شده در مسیر آن قرار داده است. سپس بر روی صفحه نمایش و یا صفحه عکاسی ما یک تصویر واقعی از یک نقطه درخشان (شکل 202)، که در همان زمان می تواند به عنوان یک تصویر از یک نقطه تخیلی مشاهده شود.
نقش چنین لنز جمع آوری نیز چشم انسان را برآورده می کند؛ روی پوسته حساس به نور چشم - شبکیه - اشعه هایی که از منابع نوری جدا می شوند جمع می شوند. یک پرتو پرتوهای واگرا، چه از منبع نقطه واقعی و چه از تصویر خیالی، می توان از طریق سیستم نوری چشم در یک نقطه از شبکیه جمع آوری کرد. در زندگی روزمره، ناظر به عادت به طور خودکار بازگرداندن مسیر اشعه هایی که تصویر را روی شبکیه ارائه می دهند و تعیین محل منبع را به دست می آورد. هنگامی که یک پرتو پرتوی پرتو (با آپکس در) به چشم کشیده می شود، نشان داده شده در شکل. 202 پس از آن، با "بازگرداندن" جایی که این اشعه از آن آمده است، ما در نقطه منبع و منبع قرار داریم، اگرچه در واقع در این نقطه منبع حیوان خانگی است. این منبع خیالی چیزی است که ما آن را تصویر خیالی یک نقطه می نامیم.
شکل 202. تبدیل یک پرتو متقاطع اشعه به یک همگرایی با کمک یک لنز جمع آوری کمکی (به عنوان مثال چشم)
با استفاده از فرمول (89.6)، آسان است که ببینید که چگونه موقعیت تصویر را تغییر می دهد به عنوان منبع حرکت می کند در طول محور اصلی نور (نگاه کنید به تمرینات 31، 32 در پایان این فصل).
تصویر خیالی
تصویر نوری - تصویر به دست آمده در نتیجه عبور از سیستم نوری از اشعه های نور منتشر شده از شی، و بازتولید خطوط و جزئیات آن است.
در عمل، اغلب مقیاس تصویری از اشیا را تغییر می دهد و آن را بر روی هر سطح طراحی می کند.
سازگاری با یک شیء زمانی حاصل می شود که هر یک از نقاط آن با یک نقطه، حداقل در حدود نشان داده شود. در این مورد، دو مورد وجود دارد: تصویر واقعی و تصویر خیالی.
- تصویر واقعی زمانی که بعد از همه انعکاسها و انعکاسها، اشعههایی که از یک نقطه از جسم بیرون میآیند، ایجاد میشوند، در یک نقطه جمع میشود.
تصویر واقعی را نمی توان به طور مستقیم مشاهده کرد، اما شما می توانید نمایش آن را با سادگی قرار دادن یک صفحه پخش. واقعی توسط چنین سیستم های نوری به عنوان یک لنز (به عنوان مثال، پروژکتور فیلم یا دوربین) و یا یک لنز مثبت ایجاد می شود.
- تصویر خیالی - یکی که می تواند با چشم دیده شود. در همان زمان، هر نقطه ای از شیء به پرتو اشعه هایی که از سیستم نوری ظهور می کند مربوط می شود، که اگر آنها توسط خطوط مستقیم ادامه یابد، در یک نقطه همگرا می شوند؛ یک ظاهر وجود دارد که پرتو از آنجا می آید. یک تصویر مجازی توسط چنین سیستم های نوری به عنوان دوربین دوچشمی، یک میکروسکوپ، یک لنز منفی یا مثبت (ذره بین) و یک آینه تخت ساخته شده است.
در هر سیستم نوری واقعی، اجتناب ناپذیری به طور ناگهانی وجود دارد، در نتیجه که اشعه ها (و یا تداوم آنها) در یک نقطه ایدهآل همگرا نیستند، و علاوه بر این، به همان اندازه که ممکن است دقیقا آنها دقیقا در موارد ضروری ملاقات نکنند. تصویر تا حدودی تار و تکه تکه شده و به طور هندسی کاملا مشابه موضوع نیست؛ نقص های دیگر ممکن است.
پرتو اشعه هایی که از یک نقطه عبور می کند یا در آن همگرا می شود، homocentric نامیده می شود. این یک موج نور کروی است. وظیفه اکثر سیستم های نوری این است که پرتو های متخلخل متمرکز را به هسته های همجنس گرایی تبدیل کنند، در نتیجه یک تصویر خیالی یا واقعی ایجاد می کنند، اغلب در مقیاس های مختلف در رابطه با موضوع.
تصویر Stigmatic (از یونانی باستانی στίγμα - ضرب و شتم، اسکار) - تصویر نوری، هر نقطه که مربوط به یک نقطه از جسم تصویر شده توسط سیستم نوری است.
یک تصویر الهام بخش لزوما به لحاظ هندسه شبیه به شیء تصویر شده است، اما اگر آن را مشابه، چنین تصویر ایده آل است. این امکان فقط در شرایطی است که تمام انحرافات در سیستم نوری موجود نیست و یا حذف می شود و امکان نادیده گرفتن خواص موج نور وجود دارد. یک سیستم نوری که یک تصویر ایده آل ایجاد می کند، یک سیستم نوری ایده آل است. تقریبا ایده آل می تواند در نظر گرفته شود سیستم های مرکزی که در آن تصویر با استفاده از پرتوهای تک رنگ و پارامترهای نور حاصل می شود.
یادداشت ها
ادبیات
- دایره المعارف فیزیکی، T. II. M.، "دایره المعارف شوروی"، 1990. (مقاله "تصویر نوری".)
- یوورسکی ب. م.، Detlaf A. A. راهنمای فیزیک - م.: "علم"، اد. شرکت "Fiz.-mat. روشن "، 1996.
- سیووخین دیو.و. دوره عمومی فیزیک اپتیک M.، "علم"، 1985.
- Volosov D.S. اپتیک عکاسی M.، "هنر"، 1971.
همچنین نگاه کنید
بنیاد ویکیمدیا 2010
ببینید که "تصویر تخیلی" در لغتنامه های دیگر چیست؟
- (نگاه کنید به OPTICAL IMAGE). فرهنگ لغت دایره المعارف فیزیکی م.: دایره المعارف شوروی. سردبیر اصلی A. M. Prokhorov. 1983. IMPRESSIVE IMAGE ... دایره المعارف فیزیکی
دیکشنری بزرگ دایره المعارف
IMAGINABLE IMAGE - ببینید ... دایره المعارف بزرگ پلی تکنیک
تصویر نوری را ببینید * * * IMAGE IMAGINABLE IMAGE IMAGINABLE IMAGE، نگاه کنید به تصویر نوری (نگاه کنید به OPTICAL IMAGE) ... فرهنگ لغت دایره المعارف
تصویر خیالی - منشاء تصویر وضعیتا T sritis فیزیک همگانی: انگلیسی. تصویر آشکار؛ فوکوس تصویر مجازی shinbares Bild، n؛ خوشبختم. تصویر خیالی، n pranc. تصویر virtuelle، f ... Fizikos terminų žodynas
جسم (درک شده توسط چشم به عنوان یک شی) توسط تقاطعات دنباله هندسی از اشعه های نور عبور می کند از طریق سیستم نوری در جهت مقابل دوره واقعی این اشعه شکل گرفته است. برای جزئیات، تصویر را ببینید ... ... دایره المعارف شوروی بزرگ
نوری تصویر را ببینید
تصویر OPTICAL، تصویری از یک شی با استفاده از یک دستگاه نوری. تصویر واقعی توسط مجموعه ای از نقاط که در آن اشعه های نور که از طریق دستگاه نوری عبور می کند تشکیل شده است. از طریق نقاط شکل گرفته تصویر خیالی ... ... دیکشنری دایره المعارف علمی و فنی
تصویر جسم به دست آمده توسط عمل نوری. سیستم بر روی اشعه های نور منتشر شده یا منعکس شده توسط شی. عمل کردن خطوط و جزئیات جسم را با اعوجاج های خاص (انحراف از سیستم های نوری) تکرار می کند. تشخیص معتبر و ... علم طبیعی فرهنگ لغت دایره المعارف
تصویر نوری یک تصویر به دست آمده به عنوان یک نتیجه از عبور از سیستم نوری از اشعه های نور منتشر شده از یک شی و بازتولید خطوط و جزئیات آن است. در عمل اغلب مقیاس تصویری از اشیا و ... ... ویکی پدیا را تغییر می دهد
اپتیک هندسی توضیح می دهد که بسیاری از پدیده های نوری ساده مانند ظاهر سایه ها و شکل گیری تصاویر در دستگاه های نوری. این به شما اجازه می دهد نسبتا به راحتی عبور نور از طریق هر سیستم نوری را مشاهده کنید و می دهد
توانایی برای حل طیف وسیعی از وظایف عملا مهم با روش ساده.
با این حال، برای حل سوالات ظریفتر، مانند توزیع نور در نزدیکی تمرکز یا حل و فصل ابزارهای نوری، ضروری است فراتر از اپتیک هندسی و با توجه به ماهیت موج نور. همانطور که در بند 33 ذکر شده است، تصویر یک ستاره دور در فوکوس لنز تلسکوپ یک نقطه نیست، بلکه یک نقطه پراکنده است.
اپتیک هندسی و خواص موج نور. با توجه به مفاهیم اپتیک هندسی، تصویر یک نقطه از یک جسم، تقاطع پرتو اشعه است. با این حال، در نزدیکی نقطه تقاطع، منحنی سطح موج بسیار مشهور است و دیگر نمی توان آن را در فاصله های منظم از طول موج قرار داد. نزدیک به چنین نقاطی، شرایط استفاده از اپتیک هندسی به وضوح برآورده نشده است: شار نورانی را نمی توان در یک نقطه جمع کرد، زیرا این امر منجر به روشنایی بی نهایت بزرگ می شود که در واقع اتفاق نمی افتد.
عکاسی دوربین میزان که خواص موج نور را پیش بینی می کند اپتیک هندسی تصویر، شما می توانید نمونه ای از ساده ترین دستگاه نوری را مشاهده کنید - دوربین obscura.
دستگاه Pinhole در شکل زیر نشان داده شده است. 233. این یک جعبه با یک سوراخ کوچک در یکی از دیوارها است. عملكرد دوربین عكاسی، و همچنین وجود سایه های تیز از اشیاء مبهم با منبع نور كوچك، واقعیت هایی است كه نشان می دهد پخش مستقیم از نور در محیط همگن است.
با این حال، قانون اساسی اپتیک هندسی - انتشار صریح مستقیم نور - فقط برای پرتوهای نور گسترده و به طور دقیق و بدون محدودیت معتبر است. هر گونه محدودیت عرض پرتو نور، اجتناب ناپذیر در هر ابزار نوری، لزوما منجر به انحراف از اپتیک هندسی و به تظاهرات خواص موج نور است.
شکل 233. نمودار تشخیص دوربین
انتخاب قطر مطلق سوراخ برای گرفتن دقیق ترین تصویر از اشیاء دور در صفحه نمایش، جستجو برای سازش معینی بین موج و اپتیک هندسی است. اگر نور واقعا قوانینی از اپتیک هندسی را زیر نظر بگیرد، این وظیفه بی اهمیت خواهد بود: هرچه سوراخ کوچکتر باشد، تصویر واضح تر است. در حقیقت، یک شیء از راه دور می تواند به لحاظ ذهنی به عناصر جداگانه تقسیم شده و هر عنصر را می توان به عنوان یک منبع نقطه در نظر گرفت. سوراخ دیوار جلو دوربین دور پرتو اشعه را از منبعی که بر روی صفحه قرار می گیرد، برش می دهد. پرتو اشعه از راه دور
اما غیر ممکن است که سوراخ را بطور بی نهایت محدود کند نه تنها به این دلیل که این باعث کاهش جریان شفاف و در نتیجه روشنایی تصویر می شود، بلکه به این دلیل که دیر یا زود طبیعت موج نور شروع می شود. پراکندگی نور در سوراخ منجر به تار شدن تصویر می شود. اگر سوراخ را به اندازه قابل مقایسه با طول موج نور کاهش دهید، تصویر کاملا از بین می رود و صفحه نمایش تقریبا به طور مساوی روشن می شود.
اجازه دهید اندازه نقاط پراکندگی روی صفحه را برآورده کنیم، که می تواند به عنوان یک تصویر از یک منبع نقطه ای از راه دور در مواردی که لازم است از اپتیک موج استفاده شود، تخمین زده می شود. این را می توان به همان شیوه ای که در § 33 انجام می شود انجام داد، جایی که ابعاد تصویر پراکندگی ستاره در تلسکوپ برآورد شد. با توجه به فرمول (1) § 33، برای زاویه پراکندگی 0، یعنی جهت لبه نقطه پراش مرکزی، ما
قطر دوربین پین هول کجاست. این زاویه ابعاد خطی نقطه پراکندگی روی صفحه نمایش دوربین را تعیین می کند. اگر فاصله از سوراخ به صفحه
واضح است که اندازه سوراخ باید فقط تا زمانی که اندازه نقطه پراکندگی برابر با اندازه تصویر حاصل شده در تقریب اپتیک هندسی باشد، کاهش می یابد. کاهش بیشتر سوراخ تنها منجر به تار شدن تصویر می شود، به عنوان مثال، به وخامت وضوح.
بنابراین، بهترین وضوح تصویر با برابری قطر سوراخ و اندازه نقطه پراکندگی به دست می آید:
وقتی L = 25 سانتی متر برای نور مرئی، اندازه مطلوب سوراخ 0.5 میلی متر است.
پرتوهای پرتوهای هوموسکتیک و آستیگمات. هنگام تصویربرداری از اشیاء در دستگاه های نوری با توجه به قواعد اپتیک هندسی، باید توجه داشت که تار شدن و تحریف نه تنها به دلیل پراکندگی رخ می دهد. این در درجه اول به دلیل نقض همجنس گرایی پرتو اشعه است. Homocentric یک پرتو پرتوهای عبور می کند که از یک نقطه واحد عبور می کند (شکل.
234) تمام پرتوهایی که از نقاط جداگانه جسم ساخته می شوند قبل از ورود به سیستم نوری homocentric هستند.
هنگامی که در یک آینه مسطح منعکس می شود، اشعه ها جهت را تغییر می دهند، اما همسوسازی پرتوها حفظ می شود. ناظر به نظر می رسد که اشعه منعکس شده از خروج آینه از یک نقطه A، که در پشت آینه قرار گرفته به طور متقارن به نقطه A است.
شکل 234. پرتوهای متقارن (a) و همگرایی (6) همجنس
پس از عبور از سیستم نوری، خواص homocentricity پرتوها، به عنوان یک قاعده، از بین می رود. این اتفاق می افتد حتی زمانی که نور در یک رابط صاف بین دو رسانه غلبه کرده است. در نتیجه، پرتو به حالت آستگی تبدیل می شود. در پرتوهای آستیگماتیک (شکل 235)، اشعه هایی که در دو بخش محوری متقاطع عمود بر روی دروازه قرار دارند، در مکان های مختلف - در دو بخش که در برخی از راه دور در امتداد پرتو جابجا می شوند. سطوح موج متعامد به اشعه پرتو آستیگماتیک دارای انحنای دوگانه (شعاع های مختلف در شکل 235)، در مقایسه با پرتو های همجنس گرایی با سطوح موج کروی است. اگر چه، به بیان دقیق، در هنگام عبور از اموال سیستم نوری پرتوهای homocentricity از دست داده است، آن است که تقریبا در مورد عملی مهم حفظ و پشتیبانی توسط پرتوهای اشعه paraxial در سیستم های نوری محور، به عنوان مثال. ث: در سیستم های تشکیل شده توسط شکستی کروی و منعکس کننده سطوح، که مراکز در دروغ خط مستقیم، به نام محور نوری است. پرتوهاي پرتو ايجاد شده اگر پارامترهاي زاويه اي با زاويه نوری و زاويه های نوری از سطح محور کوچکتر باشند، در مقايسه با شعاع انحناي سطوح، پرتوهاي پرتو ايجاد می شوند. عبور از طریق سیستم نوری، پرتو های پاراکسیک از نقاط مختلف جسم، تصویر نوری خود را تشکیل می دهد، به طوری که هر نقطه از جسم مربوط به یک نقطه خاص تصویر می شود (شکل 236).
شکل 235. پرتو ايستگماتيک اشعه
شکل 236. شکل گیری تصویر در سیستم نوری
آینه کروی پرتو موازی اشعه هایی که در یک آینه کروی مقعر پس از انعکاس رخ داده است در فوکوس (شکل 237a) جمع آوری می شود. تمرکز در وسط بخش متصل کردن مرکز بر روی سطح آینه - مرکز نوری - و بالا P از آینه قطب است. طول کانونی آینه که در آن شعاع انحنای آینه است.
برای ساخت یک تصویر از یک نقطه دلخواه A در یک آینه کروی، از پرتوهای زیر استفاده کنید (شکل 2376):
شکل 237. آینه آینه
1) پرتو عبور از مرکز نوری O؛ پرتو منعکس می شود در همان راست راست؛
2) پرتو عبور از فوکوس پرتو منعکس شده به موازات محور نوری است؛
3) پرتو موازی با محور نوری است؛ پرتو بازتابنده از طریق تمرکز عبور می کند
4) پرتو حسی در قطب آینه؛ پرتو منعکس متقارن به حادثه در مورد محور نوری است
فاصله از جسم به آینه و فاصله از آینه به تصویر مربوط به فاصله کانونی با نسبت است
که فرمول آینه کروی نامیده می شود.
هنگامی که شی در فاصله هایی از «s به تصویر» واقع شده است، تصویر در واقع غلط است. تصویر جسم نزدیک به تمرکز قرار دارد، تصویر خیالی مستقیم بزرگ می شود. این در پشت آینه قرار دارد (تصویر 231 c). فرمول (1) نیز در این مورد معتبر است، اگر فاصله تا تصویر خیالی در آن منفی باشد
یک پرتو موازی از اشعه هایی که روی یک آینه محدب قرار می گیرند، منعکس می شود به طوری که تمام اشعه ها خارج از فوکوس می شوند (شکل 238)، در پشت آینه در فاصله ای قرار دارد
شکل 238. آینه محدب
در هر مکان جسم، تصویر آن در یک آینه محدب، مستقیم کاهش یافته است و در پشت آینه (نزدیک به تمرکز) قرار دارد.
برای ساخت تصویر با استفاده از اشعه هایی شبیه به آنهایی که برای آینه مقعر ذکر شده اند. فرمول (1) نیز برای آینه محدب معتبر است، اگر فاصله کانونی آن منفی باشد
ما بار دیگر تأکید می کنیم که قوانین فرموله شده برای ساخت تصاویر فقط برای اشعه های پاراکسالی معتبر هستند. در یک پرتو گسترده ای، سه پرتو که زاویه قابل توجهی با یکدیگر دارند، در یک نقطه متقاطع نیستند.
لنزها محور اصلی نوری لنز یک خط مستقیم است که از طریق مراکز انحنای سطوح کروی که لنز را محدود می کند عبور می کند. لنزهای جمع آوری شده در وسط ضخیم تر از لبه ها هستند، پراکندگی - در مقابل، نازک تر در وسط (شکل 239) زمانی که شاخص انکسار مواد لنز بزرگتر از محیط اطراف است. لنز نامیده می شود زمانی که ضخامت آن در مقایسه با شعاع انحنای سطوح آن و فاصله از شی به لنز ضعیف است. در عین حال، نقاط تقاطع سطوح کروی لنز با محور نوری (شکل 240a) خیلی نزدیک هستند که آنها را به عنوان یک نقطه ی O به نام مرکز نوری لنز می گیرند.
شکل 239. جمع آوری (الف) و انتشار (ب) لنز
پرتو اشعه هایی که در لنز جمع آوری شده موازی با محور نوری در فوکوس لنز اتفاق می افتد (شکل 240a). فاصله کانونی لنز بستگی به شعاع انحنای آن دارد
ریزش سطحی و شاخص شکست لنز مواد. برای یک لنز دوقطبی بر اساس فرمول محاسبه شده است
فرض بر این است که لنز در یک محیط با شاخص انکساری یک (خلاء، هوا) است. اگر یکی از سطوح مسطح، شعاع انحنای آن باشد
شکل 240. (اسکن کنید.) جمع آوری لنز
برای لنز محدب مقعر، شعاع سطح مقعر در فرمول (2) باید منفی باشد. معکوس
طول کانونی، قدرت نوری لنز نامیده می شود:
قدرت نوری در diopters (diopters) بیان می شود. لنز در 1 دیوپتر دارای فاصله کانونی 1 متر است.
اگر پرتو اشعه های موازی با محور نوری به سمت لنز از طرف مقابل هدایت شود، در نقطۀ نقطه جمع می شود و در فاصله زمانی یکسان از لنز، اگر همان رسانه در هر دو طرف لنز باشد.
برای ساخت یک تصویر، استفاده از پرتوهای زیر مناسب است (شکل 240b):
1) پرتو عبور از مرکز نوری لنز بدون انعکاس؛
2) پرتو موازی با محور نوری است؛ پس از رفع آن از طریق تمرکز می رود
3) پرتو عبور از فوکوس جلو F پس از شکستن پرتو به موازات محور نوری موازی است.
پرتو موازی اشعه هایی که بر روی لنز در زاویه به محور نوری در نقطه ای قرار دارند که در لنز کانونی لنز واقع شده اند (شکل 240c).
فاصله از شی به لنز و فاصله از لنز به تصویر مربوط به فاصله کانونی با همان فرمول در مورد یک آینه کروی است:
این نسبت فرمول لنز نامیده می شود.
شکل 241. لنز دیافراگم
اگر فاصله تا ابعاد بزرگتر از فاصله کانونی لنز باشد، پس تصویر در واقع معکوس شده و در طرف دیگر لنز واقع شده است (شکل 2406). تصویر در بزرگتر و بزرگتر کاهش می یابد. اگر فاصله به ابعاد کوچکتر از فاصله کانونی باشد، تصویر مستقیم بزرگ است و در همان طرف لنز به عنوان شی (240g) قرار دارد. فرمول (3) نیز برای تصویر خیالی معتبر است، اگر فاصله آن به نظر منفی باشد.
پرتو اشعه های موازی به محور نوری که بر روی لنز پراکنده اتفاق می افتد، پس از refraction از هم جدا می شوند، به طوری که پرتوها از فوکوس در مقابل لنز خارج می شوند (شکل 241a).
تصویری که توسط لنز پراکنده ساخته شده است، در هر موقعیت جسم، مستقیم تخیل کاهش می یابد (شکل 2416). کانونی
فاصله لنزهای مختلف با همان فرمول (2) محاسبه می شود. شعاع انحنای سطوح مقعر با علامت منهای وارد شده است و همچنین قدرت نوری برای لنز دیافراگم به دست می آید و همچنین منفی است. موقعیت تصویر بر اساس فرمول (3) است. همانطور که می بینید، یعنی تصویر خیالی در همان طرف لنز به عنوان شیء قرار دارد.
شکل گیری تصویر واقعی جسم توسط لنز جمع آوری اصل دستگاه و اقدامات بسیاری را توضیح می دهد ابزارهای نوریمانند دوربین، پروژکتور و غیره
دوربین تصویر از اشیا عکس شده در دوربین (واقعی تبدیل، معمولا کاهش می یابد) توسط لنز ایجاد شده (شکل 242).
شکل 242. دوربین
یک لنز تنها حاشیه های رنگی و کروی دارد، آستیگماتیسم و نقایص دیگر. بنابراین، لنز یک سیستم چند لنز است که در آن انحرافات خاص اصلاح می شود. سطوح لنز ها با یک لایه ضد لکه پوشش داده شده است که باعث کاهش افت نور در اثر انعکاس می شود. عمل لایه براساس پدیده تداخل نور است.
تصاویر شارپ از اشیاء که در یک فاصله معینی از دوربین قرار دارند (نقطه A در شکل 242) در فیلم فیلم بدست می آید. تمرکز با حرکت لنز انجام می شود. تصاویر نقاطی که در هواپیما وانت نیستند (نقطه B در شکل 242) به عنوان محافل پراکنده بدست می آیند. اندازه این حلقه ها زمانی که لنز دیافراگم کاهش می یابد، یعنی زمانی که دیافراگم نسبی کاهش می یابد، منجر به افزایش عمق میدان می شود.
با این حال، هنگامی که دیافراگم شار نور را درگیر شکل گیری تصویر کاهش می دهد، که نیازمند افزایش زمان قرار گرفتن در معرض نوردهی طبیعی فیلم می باشد. بزرگترین دیافراگم نسبی ATL / P (با یک دیافراگم کاملا باز) نسبت دیافراگم لنز را تعیین می کند. دیافراگم برابر با مربع رابطه است
دستگاه پروجکشن در دستگاه پیش بینی، جسم (اسلاید D) در فاصله یک زندانی محدوده از
قبل از لنز، به طوری که روی صفحه E یک تصویر معکوس بزرگ بزرگ ایجاد می کند (شکل 243). افزایش خطی برابر با نسبت اندازه تصویر به اندازه شی، و در نتیجه نسبت با استفاده از فرمول لنز (3) می توان به عنوان
با افزایش فاصله به صفحه نمایش رشد می کند. افزایش بزرگتر، فاصله کانونی لنز کوچکتر است.
خازنی K و آینه 3 برای جلب نور از منبع به لنز استفاده می شود.
شکل 243. دستگاه پروجکشن
کندانسور محاسبه شده است به طوری که تصویر واقعی از بدن درخشان منبع ایجاد شده توسط آن در سوراخ لنز است. منبع در مرکز انحنای آینه کروی قرار دارد.
ابزار برای مشاهده بصری. دستگاه های نوری مورد استفاده برای مشاهدات بصری ویژگی های خاص خود را دارند.
اندازه ظاهری موضوع مورد بررسی بر اساس اندازه تصویر آن بر روی شبکیه تعیین می شود، بسته به زاویه ای که موضوع قابل مشاهده است. تعریف زاویه دید 0 از شکل نشان داده شده است. 244. زاویه دید نمی تواند کمتر از مقدار حداقل معینی باشد، تقریبا برابر با 1 باشد، در غیر این صورت چشم نمی تواند دو نقطه را حل کند، به طور جداگانه آنها را ببینید.
زاویه دید را می توان با آوردن چشم نزدیک به موضوع افزایش داد. برای چشمان طبیعی لازم است که جسم نزدیکتر به 25 سانتیمتر باشد، یعنی فاصله بهترین دیدگاه، راحت تر برای بررسی جزئیات موضوع.
در فاصله های کوچکتر، فردی با بینایی طبیعی فقط با دشواری چشم شما را جای می دهد اما اگر شما یک لنز جمع آوری (ذره بین) را در مقابل چشم قرار دهید، سپس موضوع مورد نظر قابل توجه است
شکل 244. زاویه دید
نزدیک به چشم و در نتیجه زاویه دید را افزایش می دهد. نسبت زاویه دید هنگام مشاهده یک شی از طریق دستگاه نوری به زاویه دید هنگام مشاهده با چشم غیر مسلح در فاصله بهترین دید، بزرگنمایی دستگاه را نشان می دهد.
ذره بین دوره اشعه در هنگام مشاهده یک شی از طریق یک ذره بین در شکل 1 نشان داده شده است. 245. موضوع در مقابل لنز در فاصله کمی از فاصله کانونی قرار گرفته است. اشباع از هر نقطه ای از جسم پس از انکسار در لنز، یک پرتو پرتوهای انحرافی را شکل می دهد، ادامه آن در یک نقطه تقاطع، ایجاد یک تصویر مجازی. این تصویر به عنوان یک چشم به طور مستقیم در پشت ذره بین دیده می شود.
شکل 245. دوره اشعه در حلقه
با حرکت کوچکی از جسم در نزدیکی فوکوس، موقعیت تصویر خیالی به طور قابل توجهی تغییر می کند و هنگامی که جسم با تمرکز هماهنگ شده است، به طور کلی به بی نهایت برداشته می شود. با این حال، اندازه زاویه ای 0 تصویر است، همانطور که از انجیر دیده می شود. 245، تقریبا بدون تغییر. بنابراین، موقعیت جسم عملا بر روی بزرگنمایی ذره بین تاثیر نمی گذارد، اما تنها در هنگام مشاهده تصویر خیالی، محل سکونت چشم را تحت تاثیر قرار می دهد. آسان است که بزرگنمایی ذره بین برابر باشد با نسبت فاصله از بهترین بینایی تا فاصله کانونی
یک ذره بین با فاصله کانونی 10 سانتیمتری افزایش می یابد و فاصله کانونی 5 سانتی متر افزایش می یابد
میکروسکوپ میکروسکوپ برای بزرگنمایی های بالا استفاده می شود. سیستم نوری میکروسکوپ (شکل 246) شامل یک هدف چند لنز پیچیده با فاصله کانونی چند میلیمتر و یک چشمی با فاصله کانونی چند سانتیمتر است. لنز یک تصویر بزرگ منفی معکوس از یک شی مستقر در مقابل جلوی تمرکز لنز ایجاد می کند. تصویر متوسط از طریق چشمگیر، مانند یک ذره بین دیده می شود. برای این منظور، چشمی قرار گرفته است به طوری که تصویر در فوکوس خود (یا در فاصله کمی کوچکتر از سطح کانونی) قرار دارد.
بزرگنمایی لنز که در آن طول لوله میکروسکوپ است، از آنجا که تصویر متوسط در داخل لوله در جلوی چشم لنز است. بزرگنمایی چشم لنز مانند یک ذره بین است. بزرگنمایی کامل میکروسکوپ
باید برای تطبیق سیستم میکروسکوپ نوری با چشم ناظر چشمی فاصله کانونی (برای فاصله کانونی داده شده) به طوری که قطر چشمی و خروج از پرتو موازی اشعه آمده از برخی از نقطه شی به قطر مردمک چشم برابر بود انتخاب شده (یا یک دو بود چهار بار کمتر در هنگام مشاهده اشیاء روشن). این حالت یک محدودیت در بزرگنمایی مجاز میکروسکوپ را اعمال می کند. در بزرگنمایی های بزرگ، کوچکتر از قطر دانش آموز می شود و نور تصویر روی شبکیه کاهش می یابد.
حداقل اندازه اجزای یک شی در میکروسکوپ قابل تشخیص است به علت ماهیت موج نور: تصویر یک نقطه درخشان شکل دایره پراکنده است. در نتیجه، نقاط جسم، فاصله بین آنها از مرتبه طول موج نور، قابل حل نیست. استفاده از بزرگنمایی بیش از YuOOh تنها منجر به افزایش اندازه دایره های پراش مشاهده شده می شود و جزئیات جدیدی از جسم را نشان نمی دهد.
شکل 246. میکروسکوپ
هنگام استفاده از یک ذره بین و میکروسکوپ، افزایش زاویه دید با نزدیک شدن به شی به سیستم نوری به دست می آید. اما گاهی نزدیک شدن به موضوع غیرممکن است.
این مورد، برای مثال، هنگام رعایت اجسام آسمانی است. سپس با استفاده از لنز بزرگ، به نام لنز، یک تصویر واقعی از بدن حذف شده است. این تصویر بسیار کوچکتر از جسم خود است، اما شما می توانید چشم را به آن نزدیک کنید و در نتیجه زاویه دید را افزایش دهید. بنابراین یک تلسکوپ با یک لنز تک تبدیل می شود. اگر این تصویر با یک ذره بین (به نام یک چشمی) مشاهده می شود، می توانید چشم خود را به تصویر واقعی یک شیء دورتر نزدیک کنید و در نتیجه زاویه دید را افزایش دهید.
طول پرتو در ساده ترین تلسکوپ دو لنز در شکل 1 نشان داده شده است. 247. از هر نقطه ای از یک جسم دور، پرتو عمودی پرتوهای اشعه در می آید، که تصویری از این نقطه در فوکوس لنز می دهد. به منظور نگرانی در هنگام تماشای، فاصله کانونی ذره بین (چشمی) معمولا با فاصله کانونی لنز قرار دارد.
شکل 247. مسیر اشعه در تلسکوپ
سپس پرتو موازی نور بر روی لنز چشمک را نیز موازی می کند.
اجازه دهید که جسم به چشم غیر مسلح در زاویه c قابل مشاهده باشد. نسبت زاویه ای که در آن جسم در تلسکوپ قابل مشاهده است به زاویه بزرگ شدن تلسکوپ نامیده می شود. از انجیر 247 این بزرگنمایی برابر با نسبت فاصله کانونی لنز و چشمی است
برای بزرگنمایی بالا، شما نیاز به یک لنز با فوکوس طولانی و یک فوکوس فوکوس کوتاه دارید. با کاهش فاصله کانونی لنز، می توان بزرگنمایی بیشتری را با این لنز بدست آورد.
تلسکوپ بزرگنمایی عادی. با این حال، همیشه لازم نیست تنها تلاش برای به دست آوردن افزایش بزرگ است. این تنها زمانی قابل درک است که ما یک جسم روشن را در نظر می گیریم که مقدار زیادی نور را منتشر می کند. در مورد اشیاء کم نور، الزامات متفاوت هستند. فرض کنید که ما در نظر نگرفتن اجسام، مانند ستارگان، اما گسترش یافته ها، مانند سطح سیاره نیست. لازم است که نور تصویر بر روی شبکیه چشم تا حد ممکن بزرگ شود.
آسان است که اطمینان حاصل کنید که نور یک تصویر از یک شیء گسترده در هنگام مشاهده از طریق یک تلسکوپ نمی تواند بزرگتر از زمانی باشد که با چشم غیر مسلح مشاهده می شود. در حقیقت، اگر بزرگنمایی تلسکوپ برابر Γ باشد، منطقه تصویر روی شبکیه چندین برابر بزرگتر از زمانی است که بدون تلسکوپ مشاهده می شود. با افزایش این حداکثر شار نورانی می تواند به چشم برسد؟ قطر پرتو موازی وارد چشم می تواند از قطر دانش آموز چشم نباشد. بنابراین، همانطور که از انجیر دیده می شود. پرتو 248 وارد چشم به جلو تلسکوپ نمی تواند قطر بزرگتری داشته باشد. از آنجا که شار نورانی متناسب با مربع قطر پرتو است، زمانی که از طریق یک تلسکوپ مشاهده می شود،
جریان می تواند بیش از برابر در مقایسه با مشاهده با چشم غیر مسلح رشد کند. بنابراین، سطح تصویر در شبکیه و شار نورانی که در این منطقه اتفاق می افتد، با یک عامل افزایش می یابد و اگر از بین رفتن نور در جذب و جذب در لنز ها نادیده گرفته شود، نور تصویر تغییری نخواهد کرد.
شکل 248. برای تعریف شار نورانی که به چشم ناظر وارد می شود
از استدلال فوق روشن است که برای به دست آوردن افزایش داده شده در G، یک لنز هدف از قطر خاصی که از قطر چشم دانش آموز باید بالاتر باشد، باید توسط G بار استفاده شود. اگر یک لنز قطر بزرگتری بگیرید، بخشی از شار نور که جمع می کند، همانطور که از انجیر دیده می شود. 249، فقط به چشم نخواهد رسید. اگر ما یک لنز قطر کوچکتر بیاوریم، سپس با همان بزرگنمایی، جریان شارژ ورودی به چشم کاهش می یابد و نور تصویر کاهش می یابد. همان را می توان به صورت متفاوتی فرموله کرد: برای یک لنز قطر خاص، بدون در نظر گرفتن فاصله کانونی، یک بزرگنمایی بهینه مطلوب وجود دارد که به طور طبیعی نامیده می شود. این بزرگترین بزرگنمایی است که در آن تصویر حداکثر نوردهی به دست می آید.
شکل 249. برای تعریف یک افزایش طبیعی
بنابراین، تلسکوپ و چشم ناظر یک سیستم واحد را تشکیل می دهند که تمام عناصر آن باید با یکدیگر هماهنگ شوند. این هنگام طراحی دستگاه های نوری همیشه در نظر گرفته می شود. برای مثال، اگر ما می خواهیم عینک های زمینه را با افزایش ده برابر افزایش دهیم، قطر لنز هدف باید 10 برابر قطر دانش آموز چشم باشد. اگر قطر متوسط دانش آموز برابر 5 میلی متر باشد، لنز باید 5 سانتیمتر باشد.
قطر دانش آموز چشم ثابت نیست؛ در نور روز روشن، از 6-8 میلی متر در تاریکی مطلق تا 2 میلی متر متفاوت است. بنابراین، هنگام کار با یک تلسکوپ با قطر خاص لنز، به عنوان مثال 200 میلی متر، شما همیشه باید شرایطی را که اندازه دانش آموز چشم را تعیین می کند، در نظر بگیرید. در صورتی که یک جسم کم نور در یک شب تاریک وجود دارد، زمانی که دانش آموز به قطر حداقل 6 میلی متر، بهتر است آن را انتخاب کنید چشمی به طوری که افزایش به یک تلسکوپ برابر بود، اما تحت نظارت آن روز که قطر مردمک در حدود 2 میلی متر، بهتر است به افزایش است
سه برابر شدن اگر فاصله کانونی a برابر با لنز ما باشد، در مورد اول یک لنز با فاصله کانونی cm لازم است، در مورد دوم - 3 سانتی متر.
هنگام رصد اشیاء گسترده از طریق یک تلسکوپ، باید تلاش کرد تا اطمینان حاصل شود که تمام نور از یک جسم وارد لنز در زوایای مختلف می افتد به دانش آموز چشم. برای این چشم باید در یک فاصله معینی از چشمی قرار گیرد. در واقع، چشمی به عنوان یک لنز جمع آوری تصویر واقعی از لبه لنز تلسکوپ را می دهد. از آنجایی که در تلسکوپ همیشه این تصویر P در تقریبا در محفظه کانونی چشمک قرار دارد (شکل 250). واضح است که اشعه هایی که در لنز قرار می گیرند در زاویه های مختلف قرار می گیرند و داخل این تصویر قرار می گیرند. اگر شرایط تطبیق تلسکوپ و چشم برآورده شود، کافی است که دانش آموز چشم را در جایی قرار دهیم که تصویر P لبه آن به گونه ای باشد که تمام اشعه ها به چشم برسد.
از آنجا که چنین تصویری از لنز کوه کاملا دور از چشمک ها است، تقریبا ناخوشایند است که از این توصیه استفاده کنید. برای از بین بردن این عیب، یک لنز جمع آوری دیگر، به نام جمعی، در سیستم نوری تلسکوپ گنجانده شده است. این بین لنز و لنز در نزدیکی تصویر واقع بینانه شیء قرار گرفته است. بدون تغییر بزرگنمایی زاویه ای از کل سیستم، این لنز تصویر P را به لنز سوار می کند تا به لنز چشم ببندد و به همین ترتیب شما را مجبور می کند چشم را مستقیما در پشت چشمک خود قرار دهید.
شکل 250. هنگامی که از طریق یک تلسکوپ مشاهده می شود، چشم ها باید در نزدیکی تصویر لبه P قرار بگیرند
نقش چنین لنز اضافی به افزایش میدان دید کاهش می یابد و در این راستا شبیه به کندانسور دستگاه طرح ریزی است. به طور ساختاری، تیم معمولا در چارچوب یک عدسی قرار می گیرد.
تلسکوپ نجومی یک تصویر معکوس را نشان می دهد. تلسکوپ های زمینی اساسا شبیه به تلسکوپ های نجومی هستند، به جز اینکه آنها باید یک تصویر صحیح داشته باشند. برای تبدیل تصویر، می توانید از یک منشور، مانند دوچشمی میدان یا لنزهای اضافی استفاده کنید.
تحریف دید و حجم تصویر. هنگام مشاهده فضا در تلسکوپ با بزرگنمایی بزرگ
یک تحریف قوی از منظر وجود دارد: فاصله های قابل مشاهده به شدت در عمق کاهش می یابد. اشیاء موجود در فاصله های مختلف به نظر می رسد در همان فاصله قرار دارند و اشیای بزرگ به نظر می رسد بسیار صاف است. تحریف های مشابه در عکس های گرفته شده با یک لنز با فوکوس طولانی (لنز تله) ذاتی است.
حس صحنه فضایی سه بعدی بسیار چشمگیر است که با دو چشم مشاهده می شود. این به خاطر اختلاف منظر است: یک چشم، اشیا را از نقطه دیگری کمی متفاوت می بیند. بنابراین، در میدان های دوچشمی، محورهای اپتیکی از دو لوله نوری که آن را تشکیل می دهند، سعی دارند تا آنجا که ممکن است شکست خورده، این محورها را با استفاده از منشور انعکاس کامل. یک اثر حتی بیشتر از افزایش حجم در لوله استریو به دست می آید که اساسا پریسکوپ های جفت شده است.
بزرگنمایی عادی و حد پراکندگی. با توجه به ماهیت موج نور، تصویر یک نقطه دور در فوکوس لنز تلسکوپ، همانطور که قبلا نشان داده شده، دارای یک نقطه پراکنده است. تصاویری از دو نقطه در فاصله کانونی لنز را می توان اجازه، اگر فاصله زاویه ای بین آنها، به شرح زیر از فرمول (3) § 33 کمتر از ارزش چه باید بزرگنمایی تلسکوپ را انتخاب کنید، به طور کامل استفاده از قدرت حل و فصل از لنز آن؟
اجازه دهید فاصله زاویه ای بین دو نقطه از راه دور فقط برابر با مقدار محدودی است که لنز تلسکوپ هنوز می تواند حل کند. در یک تلسکوپ با افزایش G، این نقاط در یک زاویه قابل مشاهده است. برای اینکه این نقاط توسط چشم به صورت جداگانه درک شوند، این زاویه نباید کمتر از زاویه ای باشد که چشم میتواند حل کند. بنابراین، از کجا
علامت برابر در این عبارت به بزرگنمایی عادی می رسد که در آن شار نورانی که به لنز تلسکوپ وارد می شود، به طور موثر استفاده می شود. همانطور که مشاهده کردیم، در بزرگنمایی های کوچکتر از حد طبیعی، فقط بخشی از لنز استفاده می شود که منجر به کاهش رزولوشن می شود. استفاده از بزرگنمایی بزرگتر از حد نرمال غیر عملی است چرا که وضوح کل سیستم، تعیین شده توسط محدودیت از وضوح لنز، افزایش نمی یابد و نور تصویر روی شبکیه چشم، همانطور که در بالا نشان داده شده، کاهش می یابد.
اندازه زاویه ای تقریبا همه ستاره ها بسیار کوچکتر از اندازه زاویه قابل حل حتی بزرگترین تلسکوپ ها است. بنابراین، تصویر ستاره در فوکوس لنز تلسکوپ از تصویر یک منبع نقطه ای نور غیر قابل تشخیص است و یک دایره پراکنده است. با این حال، قطر این دایره خیلی کوچک است که هنگام استفاده از بزرگنمایی عادی آن را، مانند
ستاره که از منبع نقطه نور ناپایدار نیست: اندازه نقطه پراکندگی روی شبکیه چشم بستگی به اینکه آیا ستاره از طریق یک تلسکوپ مشاهده می شود یا به طور مستقیم. اگر یک تلسکوپ یک ستاره را از یک منبع نقطه ای تشخیص نمی دهد، پس از مشاهده ستارگان در مقایسه با چشم غیر مسلح، مزیت آن چیست؟
واقعیت این است که در تلسکوپ شما می توانید ستاره های بسیار ضعیف را مشاهده کنید، معمولا به چشم غیر مسلح نامرئی است. از آنجا که اندازه تصویر پراکنده یک ستاره در شبکیه زمانی که با استفاده از یک تلسکوپ تغییر نمی کند، روشنایی این تصویر متناسب با شار نور ورودی چشم است. اما هنگام استفاده از یک تلسکوپ، این جریان چندین بار بزرگتر از جریان شفاف عبور می کند از طریق دانش آموز چشم غیر مسلح، چندین بار منطقه باز کردن لنز بزرگتر از مساحت دانش آموز چشم است.
درباره حل مشکل در ارتباط با انتشار اشعه های نور در شرایط مختلف و با تشکیل تصاویر در سیستم های نوری، وظایف مختلفی وجود دارد. بدون در نظر گرفتن این مساله، تنها به این نکته توجه می کنیم که راه حل آنها در چارچوب اپتیک هندسی به کاربرد قوانین انعکاس و انعکاس نور، ساختارهای هندسی مسیر اشعه، و همچنین استفاده از فرمول های بالا یک آینه کروی و یک لنز نازک محدود می شود. در حقیقت، راه حل چنین مشکلات، به عنوان یک قاعده، محدود به کاربرد ثابت اطلاعات خاصی از هندسه است. در برخی موارد، اصول فیزیکی عمومی، مانند ملاحظات تقارن، برگشت پذیری مسیر اشعه، اصل فرم، و غیره، می تواند در حل آنها کمک کند.
مبانی فوتومتری در بالا، بدون توضیح دقیق، ما بارها و بارها از ویژگی های انرژی تابش نور مانند روشنایی، شار نورانی استفاده کرده ایم. مطالعه آنها موضوع فوتومتری است.
شکل 251. بهره وری نور طیفی (منحنی دید)
مفهوم اصلی در اینجا شار تابشی است، یعنی قدرت کل انجام شده توسط تابش الکترومغناطیسی. حساسیت چشم به تابش طول موج های مختلف متفاوت نیست: حداکثر در ناحیه سبز طیف است و در هنگام حرکت به اشعه مادون قرمز (nm) و اشعه ماوراء بنفش (nm) به تدریج به صفر می رسد (شکل 251). قدرت تشعشع نوری، تخمین زده شده توسط حس بصری، شار موج نورانی F.
یک منبع نور به عنوان یک منبع نقطه محسوب می شود اگر نور را به طور یکنواخت در تمام جهات می فرستد و ابعاد آن خیلی کوچکتر است.
فاصله زمانی که اثر آن ارزیابی می شود. شدت درخشندگی منبع I توسط جریان شار مغناطیسی که از منبع در یک زاویه جامد یک ستادیان پخش می شود اندازه گیری می شود: کل جریان نورانی که در همه جهات پخش می شود (به عنوان مثال در زاویه جامد با
واحد پایه نور (فوتومتریک) مقدار واحد شدت نورانی یک کاندلا است. این شدت درخشان یک منبع مشخص است که توسط موافقتنامه بین المللی به عنوان استاندارد مورد استفاده قرار می گیرد. واحد شعاع شعاع شعاعی شعاع شعاعی از یک منبع نور شدید 1 کاندلا است که در یک زاویۀ جامد از 1 ستاره ای پخش می شود.
شکل 252. روشنایی سطح ایجاد شده توسط منبع نقطه ای
نور E از سطح نسبت شار درخشندگی Φ، سقوط بر روی یک سطح خاصی از سطح، به منطقه این منطقه است: واحد روشنایی لوکس است. نور یک برابر با یک لوکس است، اگر یک شار لومن در هر متر مربع از سطح روشنایی وجود داشته باشد. روشنایی یک سطح عمود بر اشعه از منبع (نقطه A در شکل 252) به شکل معکوس متناسب با مربع فاصله از منبع است:
روشنایی سطح با شیوع کجی اشعه (نقطه B در شکل 252) به زاویه ی بروز بستگی دارد:
در اینجا یک فاصله از منبع به نقطه مشاهده است - ارتفاع منبع بالای سطح صاف روشن. در مورد چند منبع مستقل (نا هموار)، نور یک سطح برابر است با مجموع نورهایی که هر منبع به طور جداگانه ایجاد می شود.
برای اندازه گیری روشنایی دستگاه های خاصی نظیر فوتومتر هستند که می توانند بر اساس اصول فیزیکی مختلف عمل کنند. یکی از انواع عکاسی، فوتو سنج است که برای تعیین نوردهی در هنگام عکاسی استفاده می شود.
چه محدودیتی موجی از نور موجب اعمال اپتیک هندسی می شود؟
چرا وضوح تصویر برای اولین بار افزایش می یابد و پس از آن شروع به کاهش تا تار شدن کامل و گرفتن صفحه نمایش یکنواخت در دوربین در obscura با کاهش اندازه سوراخ؟
در چه قطر سوراخ دوربین، تیز بودن تصویر دوربین، بزرگتر خواهد بود؟
ثابت کنید که یک پرتو پرتوهای که از یک نقطه تکامل یافته پس از انکسار در یک مرز صاف دیگر متداول نیست.
در چه شرایطی می تواند پرتوهایی که از طریق سیستم نوری عبور می کنند پاراکسال باشد؟
ثابت کنید که فاصله کانونی یک آینه کروی مقعر نصف شعاع انحنای آن است.
توضیح دهید چرا ما تصاویر متمایز از اشیاء را در آینه های منحنی دلخواه می بینیم (به یاد داشته باشید "اتاق خنده")، اگر چه به وضوح پرتوهای پرتوهای اشعه در اینجا دخیل نیستند. چه چیزی در این مورد باعث تحریف هندسی تصاویر شد؟
ایجاد تصاویر از شیء ایجاد کنید لنز نازک، برای موقعیت های مختلف جسم با توجه به لنز و اطمینان حاصل کنید که اظهارات مندرج در متن این پاراگراف بدون اثبات معتبر است.
توضیح دهید که چرا وقتی لنز دوربین را دیافراگم می کنید، عمق فوکوس به شدت نمایش داده می شود؟
چه چیزی بزرگترین مقادیر قابل دستیابی یک میکروسکوپ نوری را تعیین می کند؟
تلسکوپ بزرگنمایی عادی چیست؟ چرا، هنگام رعایت اشیاء گسترده، عملیات افزایش بیش از حد طبیعی است؟
توضیح دهید که چرا استفاده از سیستم نوری اساسا غیر ممکن است برای دستیابی به افزایش روشنایی تصویر مشاهده شده از شی.
تقارن بین کندانسور دستگاه طرح ریزی و جمع آوری لنز تلسکوپ توضیح دهید.
چرا عمق میدان هنگامی که با یک ذره بین یا میکروسکوپ مشاهده می شود، کاهش می یابد، یعنی اشیائی که تقریبا در همان فاصله هستند، به وضوح در یک زمان قابل مشاهده هستند؟ چرا اثر مخالف در تلسکوپ یا دوربین های عکاسی دیده می شود؟
چرا چشم انداز هنگام تماشای از طریق دوربین دوچشمی تحریف شده است؟ در هنگام نگاه کردن به آن از طرف مقابل توضیح دهید و توضیح دهید که اثر دوربین دوچشمی معکوس چیست.
چرا شما می توانید ستاره های روشن را در یک تلسکوپ حتی در طول روز ببینید؟ از این نقطه نظر روشنایی تصویر ستاره و پس زمینه (آسمان آبی) بحث کنید.
نشان می دهد که فرمول ها (10) و (11) برای روشنایی سطح به طور مستقیم از تعاریف روشنایی، شعاع نور و شدت درخشندگی پیروی می کنند.