Все о технике и науке

Исследовать окружающий мир нам помогают оптические приборы. Например с помощью телескопа можно обнаружить и рассмотреть детали, а также очертания  далеких космических тел, а микроскоп помагает раскрыть тайны нашей планеты.

По сути, наши глаза  представляют собой оптические приборы. Когда мы рассматриваем какойто предмет, то наша линзовая система, которая распологается в передней части каждого глаза, начинает формировать его изображение на сетчатке - т.е. слое глазного дна, которое примерно содержит 125 млн. светочувствительных клеток. Свет падающий на сетчатку глаза начинает заставлять клетки посылать в мозг электрический нервный сигнал, который помагает нам визуально воспринимать предмет. Кроме, глаза также обладают системой регулировки яркости. Зрачок инстинктивно сужается при ярком освещении, таким образом понижая яркость изображения до нормальмого уровня. При легком освещении зрачок глаза начинает расширяться,  что приводит к увеличиванию яркости изображения.

Как действует линза

Линзовая система глаза состоит из выпуклой линзы хрусталика и роговици, которая расположенна перед линзой и заполнена жидкостью искривленной оболочки.  Роговица обеспечивает 4/5 всего процесса фокусировки. Тонкая регулировка осуществляется хрусталиком, чья кривизна поверхности изменяется расположенным вокруг него мышечным кольцом (капсулой). Когда глаз не может принять нужную форму, изображения предметов становятся расплывчатыми.

Самым распространенным недостатком зрения является невозможность сфокусировать изображения отдельных предметов на сетчатке. Если линзовая система глаза слишком сильная, другими словами, то предметы удаленные будут расплываться, а близкие наоборот - давать четкие изображения. Люди с таким нарушением страдают близорукостью.Но если выпуклость хрусталика недостаточна, то расплываться будут предметы близкие, а четкими - останутся удаленные предметы. Таких людей называют дальнозоркими. В принцыпе оба нарушения можно исправить, иполььзуя очки или контактные линзы. Близорукие люди носят очки с вогнутыми линзами, что позволяет их глазам фокусироваться на предметах которые удалены. Дальнозоркие люди носят очки наоборот, с выпуклыми линзами.

Увеличение

Выпуклые линзы используются в качестве увеличительных стекол. 2000 лет назад использовались примерно первые увеличивающие устройства.  Линзы полностью сделанные из стекла появились гораздо позже и впервые были использованы в XI веке монахами, которые трудились над рукописями. В конце XIII века увеличительные стекла использовались в очках для коррекции дальнозоркости. Только в начале XV века была изобретена ехника изготовления вогнутых линз для коррекции близорукости .

Телескопы

Когда появились увеличительные стекла, люди, попытались использовать вместо одного два таких стекла, для получения максимального увеличения. И было обнаружено, что при определенном расстоянии между линзами отдаленный предмет возможно увидеть со значительным увеличением. Это и послужило основой для создания первого телескопа, который в то время прозвали зрительной трубой. Изобретение этого прибора присуживают жившему в XIII веке английскому философу Роджеру Бэкону. Но, возможно, слава принадлежит арабским ученым.

Рефрактор Галилея
Зрительная труба, созданная в 1б08 году голландским оптиком Хансом Липперши, привлекла внимание итальянского ученого Галилея. Галилей усовершенствовал конструкцию Липперши и сделал несколько труб с наилучшенными характеристиками. С их помощью он совершил много открытий, таких как горы и долины на Луне и 4 спутника Юпитера. Эти открытия и показали большую важность телескопа, а тип прибора получил известность как телескоп Галилея. Свет от наблюдаемого предмета собирала выпуклая линза его объектива . А вогнутая линза - отклоняла световые лучи так, чтобы они создавали увеличенное прямое изображение. Линзы устанавливались в трубах, одна из которых  скользила внутри другой. Таким образом возможно было регулировать расстояние между линзами, и  получать при этом очень четкое изображение. Телескоп Галилея работает с использованием принципа отклонения света и поэтому известен также как телескоп-рефрактор. Другой вид телескопа-рефрактора характеризуется выпуклостью обеих линз. Таким образом конструкция создает увеличенное перевернутое изображение и известна как астрономический телескоп.

Рефлектор Ньютона

Возникала одна существенная проблема при использовании ранних телескопов-рефракторов, она обусловлена дефектом линз, который назывался хроматической аберрацией, что приводило к появлению вокруг изображений цветных  нежелательных ореолов. в 1660-е году английский ученый Исаак Ньютон для устранения этого недостатка изготовил телескоп-рефлектор. Для концентрации световых лучей и создания изображения в нем вместо линзы объектива используется вогнутое зеркало,которое и не образует цветные ореолы. Плоское зеркало отражает свет в выпуклую линзу окуляра. Прибор известен как телескоп Ньютона.

Микроскопы

Простым микроскопом называют увеличительное стекло, т.к. его используют при наблюдении мелких объектов. Но для большего увеличения с минимальным искажением изображения используют конструкцию из 2-х или более линз. Такой прибор называется сложным микроскопом. Сложный микроскоп состоит из двух выпуклых линз. Линза объектива создает увеличенное изображение, которое затем снова увеличивается линзой окуляра. Как и в астрономическом телескопе, это изображение перевернуто, но при исследовании крошечных образцов это не существенно. Многие сложные микроскопы имеют комплект объектив¬ных линз с различной степенью увеличения.