Теория:
Оптические приборы — это устройства, в которых свет преобразуется (преломляется, отражается и т. д.).
Все оптические приборы можно разделить на две группы:
1) приборы, при помощи которых получают оптические изображения на экране (к ним относятся проекционные аппараты, фотоаппараты, киноаппараты и др.);
2) приборы, которые действуют только совместно с человеческими глазами и не образуют изображений на экране, такие приборы называются визуальными (к ним относятся системы телескопов, лупа, микроскоп).
Лупа
Самым простым оптическим прибором считается лупа — короткофокусная двояковыпуклая линза или система линз, действующих как одна собирающая линза.
Чем больше изображение предмета, тем отчётливее мы его различаем. Лупа увеличивает видимые размеры предмета по сравнению с его действительными размерами, а значит, увеличивается и изображение предмета на сетчатке глаза.
Предмет размещают на расстоянии немного меньшем, чем фокусное расстояние. При этом изображение предмета получается прямым, увеличенным, мнимым. Лупу обычно размещают так, чтобы изображение предмета находилось на расстоянии наилучшего видения от глаза.
Проектор
Устройство проектора:
1) сферическое зеркало;
2) свет от источника;
3) конденсор — система плоско-выпуклых линз большого диаметра;
4) диапозитив — изображение кадра на плёнке;
5) объектив, куда передаётся изображение диапозитива;
6) экран, на который проецируется изображение.
Изображение получается действительным, перевёрнутым, увеличенным.
Фотоаппарат
Рассмотрим основные элементы фотоаппарата.
Система линз в передней части называется объективом фотоаппарата (\(2\)). В плёночных фотоаппаратах корпус (\(5\)) изготавливали не пропускающим свет, чтобы сохранить светочувствительность плёнки. Во время съёмки предмета (\(1\)) объектив приоткрывают при помощи специального затвора (\(3\)), который пропускает свет к плёнке лишь в момент фотографирования.
Фотоаппарат даёт уменьшенное, обратное, действительное изображение, которое фиксируется на плёнке (\(4\)) или светочувствительном материале.
Микроскоп
Оптическая система микроскопа представляет собой сложный инструмент, который играет ключевую роль в исследовательской деятельности, позволяя изучать объекты на микроскопическом уровне. В основе её функционирования лежит принцип преломления света, который обеспечивает увеличение изображения объекта исследования. Основные компоненты этой системы включают объективы, окуляр и осветительное устройство, на каждые из которых возложены определённые функции.
Объективы, которые находятся ближе всего к исследуемому образцу (О), представляют собой сложные оптические конструкции из нескольких линз (\(1\)), каждая из которых имеет свои особые свойства. Они могут иметь различное увеличение и числовое отверстие, что позволяет адаптировать микроскоп к конкретным задачам, обеспечивая яркость и чёткость изображения. Например, объективы с высоким числовым отверстием позволяют изучать тонкие детали клеток, что крайне важно в биологии и медицине.
Окуляр, расположенный в верхней части микроскопа, служит для увеличения изображения образца, полученного от объектива. В современных моделях окуляры также могут быть снабжены специальными фильтрами или диоптрийными настройками, что обеспечивает дополнительный комфорт и точность в процессе наблюдений.
Осветительное устройство, включая как зеркала, так и светодиоды, обеспечивает необходимую яркость изображения. Правильное освещение позволяет увидеть детали, которые в противном случае остались бы незаметными. В зависимости от типа исследуемого материала и его структуры может быть выбрано несколько режимов освещения, включая светлое полевое, тёмное поле и флуоресцентное освещение.
Интересно отметить, что в последние годы в микроскопии всё чаще используются компьютерные технологии. Это позволяет не только улучшать качество получения изображений, но и проводить их анализ с использованием различных программных инструментов, что открывает новые горизонты для исследования в таких областях, как молекулярная биология и нанотехнологии.
Таким образом, оптическая система микроскопа представляет собой удивительное сочетание материаловедения, оптики и микропроизводства, внося значительный вклад в науку и медицину. Каждый элемент этой системы работает в гармонии, позволяя учёным приоткрыть завесу тайны над миром невидимого.
Источники:
Рис. 1. Оптическая система микроскопа. © ЯКласс.