განმარტებები ოპტიკაში. ოპტიკა არის ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს სინათლის ქცევასა და თვისებებს

გეომეტრიული ოპტიკა ოპტიკის უკიდურესად მარტივი შემთხვევაა. არსებითად, ეს არის ტალღური ოპტიკის გამარტივებული ვერსია, რომელიც არ ითვალისწინებს ან უბრალოდ არ ითვალისწინებს ისეთ მოვლენებს, როგორიცაა ჩარევა და დიფრაქცია. აქ ყველაფერი უკიდურესად გამარტივებულია. და ეს კარგია.

Ძირითადი ცნებები

გეომეტრიული ოპტიკა– ოპტიკის ფილიალი, რომელიც იკვლევს გამჭვირვალე მედიაში სინათლის გავრცელების კანონებს, სარკის ზედაპირებიდან სინათლის არეკვლის კანონებს და გამოსახულების აგების პრინციპებს, როდესაც სინათლე გადის ოპტიკურ სისტემებში.

Მნიშვნელოვანი!ყველა ეს პროცესი განიხილება სინათლის ტალღური თვისებების გათვალისწინების გარეშე!

ცხოვრებაში, გეომეტრიული ოპტიკა, როგორც უკიდურესად გამარტივებული მოდელი, მაინც ფართო გამოყენებას პოულობს. ეს ჰგავს კლასიკურ მექანიკას და ფარდობითობას. ხშირად ბევრად უფრო ადვილია კლასიკური მექანიკის ფარგლებში საჭირო გაანგარიშების გაკეთება.

გეომეტრიული ოპტიკის ძირითადი კონცეფციაა სინათლის სხივი.

გაითვალისწინეთ, რომ რეალური სინათლის სხივი არ ვრცელდება ხაზის გასწვრივ, მაგრამ აქვს სასრული კუთხოვანი განაწილება, რაც დამოკიდებულია სხივის განივი ზომაზე. გეომეტრიული ოპტიკა უგულებელყოფს სხივის განივი ზომებს.

სინათლის სწორხაზოვანი გავრცელების კანონი

ეს კანონი გვეუბნება, რომ ერთგვაროვან გარემოში სინათლე მოძრაობს სწორი ხაზით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, A წერტილიდან B წერტილამდე სინათლე მოძრაობს გზაზე, რომლის გადალახვაც მინიმალურ დროს მოითხოვს.

სინათლის სხივების დამოუკიდებლობის კანონი

სინათლის სხივების გავრცელება ხდება ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად. Რას ნიშნავს? ეს ნიშნავს, რომ გეომეტრიული ოპტიკა ვარაუდობს, რომ სხივები არ ახდენს გავლენას ერთმანეთზე. და ისე გავრცელდნენ, თითქოს სხვა სხივები საერთოდ არ არსებობდეს.

სინათლის არეკვლის კანონი

როდესაც სინათლე ხვდება სარკისებრ (ამრეკლავ) ზედაპირს, ხდება არეკვლა, ანუ იცვლება სინათლის სხივის გავრცელების მიმართულება. ასე რომ, არეკვლის კანონი ამბობს, რომ ინციდენტი და არეკლილი სხივი ერთსა და იმავე სიბრტყეში დევს დაცემის წერტილამდე მიყვანილ ნორმასთან ერთად. უფრო მეტიც, დაცემის კუთხე ტოლია არეკვლის კუთხის, ე.ი. ნორმალური ყოფს სხივებს შორის კუთხეს ორ თანაბარ ნაწილად.

გარდატეხის კანონი (სნელი)

მედიასაშუალებებს შორის ინტერფეისზე, ასახვასთან ერთად, ხდება რეფრაქციაც, ე.ი. სხივი დაყოფილია ასახულ და რეფრაქციად.

Ჰო მართლა! ახლა ყველა ჩვენი მკითხველისთვის მოქმედებს ფასდაკლება 10% on ნებისმიერი სახის სამუშაო.

დაცემის და გარდატეხის კუთხეების სინუსების თანაფარდობა არის მუდმივი მნიშვნელობა და უდრის ამ მედიის გარდატეხის მაჩვენებლების თანაფარდობას. ამ რაოდენობას ასევე უწოდებენ მეორე გარემოს გარდატეხის ინდექსს პირველთან შედარებით.

აქ ღირს ცალკე განხილვა მთლიანი შინაგანი ასახვის შემთხვევის შესახებ. როდესაც სინათლე ვრცელდება ოპტიკურად უფრო მკვრივი გარემოდან ნაკლებად მკვრივ გარემოში, გარდატეხის კუთხე უფრო დიდია, ვიდრე დაცემის კუთხე. შესაბამისად დაცემის კუთხის მატებასთან ერთად გაიზრდება გარდატეხის კუთხეც. დაცემის გარკვეული შემზღუდველი კუთხით, გარდატეხის კუთხე გახდება 90 გრადუსის ტოლი. დაცემის კუთხის შემდგომი გაზრდის შემთხვევაში, სინათლე არ დაიმსხვრევა მეორე გარემოში და ინტენსივობის და არეკლილი სხივების ინტენსივობა იქნება თანაბარი. ამას ეწოდება მთლიანი შიდა ასახვა.

სინათლის სხივების შექცევადობის კანონი

წარმოვიდგინოთ, რომ სხივმა, რომელიც გავრცელდა გარკვეული მიმართულებით, განიცადა მრავალი ცვლილება და გარდატეხა. სინათლის სხივების შექცევადობის კანონი ამბობს, რომ თუ ამ სხივისკენ სხვა სხივი გაიგზავნება, ის იგივე გზას გაუყვება, როგორც პირველი, მაგრამ საპირისპირო მიმართულებით.

ჩვენ გავაგრძელებთ გეომეტრიული ოპტიკის საფუძვლების შესწავლას და მომავალში აუცილებლად განვიხილავთ სხვადასხვა კანონების გამოყენებით ამოცანების გადაჭრის მაგალითებს. კარგი, თუ ახლა გაქვთ რაიმე შეკითხვა, კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება ექსპერტებთან სწორი პასუხებისთვის სტუდენტური მომსახურება. ჩვენ დაგეხმარებით ნებისმიერი პრობლემის მოგვარებაში!

ფიზიკის ერთ-ერთი უძველესი და მოცულობითი დარგი არის ოპტიკა. მისი მიღწევები გამოიყენება მრავალ მეცნიერებაში და საქმიანობის სფეროში: ელექტროინჟინერია, მრეწველობა, მედიცინა და სხვა. სტატიიდან შეგიძლიათ გაიგოთ რას სწავლობს ეს მეცნიერება, მის შესახებ იდეების განვითარების ისტორია, ყველაზე მნიშვნელოვანი მიღწევები და რა ოპტიკური სისტემები და ინსტრუმენტები არსებობს.

რას სწავლობს ოპტიკა?

ამ დისციპლინის სახელი ბერძნული წარმოშობისაა და ითარგმნება როგორც „ვიზუალური აღქმის მეცნიერება“. ოპტიკა არის ფიზიკის დარგი, რომელიც სწავლობს სინათლის ბუნებას, მის თვისებებს და მის გავრცელებასთან დაკავშირებულ კანონებს. ეს მეცნიერება სწავლობს ხილული სინათლის, ინფრაწითელი და ულტრაიისფერი გამოსხივების ბუნებას. იმის გამო, რომ სინათლის წყალობით ადამიანებს შეუძლიათ დაინახონ მათ გარშემო არსებული სამყარო, ფიზიკის ეს დარგი ასევე არის დისციპლინა, რომელიც დაკავშირებულია რადიაციის ვიზუალურ აღქმასთან. და გასაკვირი არ არის: თვალი რთული ოპტიკური სისტემაა.

მეცნიერების ჩამოყალიბების ისტორია

ოპტიკა წარმოიშვა ძველ დროში, როდესაც ადამიანები ცდილობდნენ გაეგოთ სინათლის ბუნება და გაერკვნენ, თუ როგორ ხედავდნენ ობიექტებს გარემომცველ სამყაროში.

უძველესი ფილოსოფოსები ხილულ შუქს თვლიდნენ ან სხივებად, რომლებიც გამოდიან ადამიანის თვალებიდან, ან პაწაწინა ნაწილაკების ნაკადად, რომლებიც იფანტებიან საგნებიდან და შედიან თვალში.

შემდგომში სინათლის ბუნება შეისწავლეს ბევრმა გამოჩენილმა მეცნიერმა. ისააკ ნიუტონმა ჩამოაყალიბა თეორია სხეულების - სინათლის პაწაწინა ნაწილაკების შესახებ. კიდევ ერთმა მეცნიერმა ჰაიგენსმა წამოაყენა ტალღის თეორია.

სინათლის ბუნების შესწავლას განაგრძობდნენ მე-20 საუკუნის ფიზიკოსები: მაქსველი, პლანკი, აინშტაინი.

ამჟამად ნიუტონისა და ჰაიგენსის ჰიპოთეზები გაერთიანებულია ტალღა-ნაწილაკების ორმაგობის კონცეფციაში, რომლის მიხედვითაც სინათლეს აქვს როგორც ნაწილაკების, ასევე ტალღების თვისებები.

სექციები

ოპტიკის კვლევის საგანია არა მხოლოდ სინათლე და მისი ბუნება, არამედ ამ კვლევის ინსტრუმენტები, ამ ფენომენის კანონები და თვისებები და მრავალი სხვა. აქედან გამომდინარე, მეცნიერებას აქვს რამდენიმე სექცია, რომელიც ეძღვნება კვლევის ინდივიდუალურ ასპექტებს.

• გეომეტრიული ოპტიკა;
• ტალღა;
• კვანტური.

თითოეული განყოფილება დეტალურად იქნება განხილული ქვემოთ.

გეომეტრიული ოპტიკა

ამ განყოფილებაში არის ოპტიკის შემდეგი კანონები:

კანონი ერთგვაროვან გარემოში გამავალი სინათლის გავრცელების სისწორის შესახებ. სინათლის სხივი განიხილება როგორც სწორი ხაზი, რომლის გასწვრივაც გადის სინათლის ნაწილაკები.

ასახვის კანონი:

ინციდენტი და არეკლილი სხივები, ისევე როგორც პერპენდიკულარული ორ მედიას შორის ინტერფეისის პერპენდიკულარული, რომელიც აღდგენილია სხივის დაცემის წერტილში, მდებარეობს იმავე სიბრტყეში ( ინციდენტის სიბრტყე).არეკვლის კუთხე γ უდრის α დაცემის კუთხეს.

გარდატეხის კანონი:

ინციდენტი და რეფრაქციული სხივები, ისევე როგორც პერპენდიკულარული ორ მედიას შორის ინტერფეისის, რეკონსტრუირებულია სხივის დაცემის წერტილში, ერთ სიბრტყეშია. α დაცემის კუთხის სინუსის შეფარდება β გარდატეხის კუთხის სინუსთან არის მუდმივი მნიშვნელობა ორი მოცემული მედიისთვის.

ლინზები გეომეტრიულ ოპტიკაში სინათლის თვისებების შესწავლის საშუალებაა.

ლინზა არის გამჭვირვალე სხეული, რომელსაც შეუძლია გადასცეს და შეცვალოს ისინი დაყოფილია ამოზნექილ და ჩაზნექილ, ასევე შეგროვებასა და გაფანტვაში. ობიექტივი არის ყველა ოპტიკური ინსტრუმენტის მთავარი კომპონენტი. როდესაც მისი სისქე ზედაპირების რადიუსებთან შედარებით მცირეა, მას თხელი ეწოდება. ოპტიკაში თხელი ლინზების ფორმულა ასე გამოიყურება:

1/d + 1/f = D, სადაც

d არის მანძილი ობიექტიდან ლინზამდე; f არის მანძილი გამოსახულებამდე ობიექტივიდან; D არის ლინზის ოპტიკური სიმძლავრე (იზომება დიოპტრიებში).

ტალღის ოპტიკა და მისი ცნებები

ვინაიდან ცნობილია, რომ სინათლეს აქვს ელექტრომაგნიტური ტალღის ყველა თვისება, ფიზიკის ცალკეული ფილიალი სწავლობს ამ თვისებების გამოვლინებებს. მას ტალღის ოპტიკა ჰქვია.

ოპტიკის ამ დარგის ძირითადი ცნებებია დისპერსია, ჩარევა, დიფრაქცია და პოლარიზაცია.

დისპერსიის ფენომენი ნიუტონმა აღმოაჩინა პრიზმებთან ექსპერიმენტების წყალობით. ეს აღმოჩენა მნიშვნელოვანი ნაბიჯია სინათლის ბუნების გასაგებად. მან აღმოაჩინა, რომ სინათლის სხივების გარდატეხა დამოკიდებულია მათ ფერზე. ამ ფენომენს უწოდეს სინათლის გაფანტვა ან გაფანტვა. უკვე ცნობილია, რომ ფერი დამოკიდებულია ტალღის სიგრძეზე. გარდა ამისა, სწორედ ნიუტონმა შემოგვთავაზა სპექტრის ცნება პრიზმების მეშვეობით დისპერსიით მიღებული ცისარტყელის ზოლის აღსანიშნავად.

სინათლის ტალღური ბუნების დადასტურებაა იუნგის მიერ აღმოჩენილი მისი ტალღების ჩარევა. ასე ჰქვია ორი ან მეტი ტალღის ერთმანეთზე სუპერპოზიციას. შედეგად, შეიძლება დაინახოს სინათლის ვიბრაციების გაძლიერებისა და შესუსტების ფენომენი სივრცის სხვადასხვა წერტილში. ყველასთვის ჩარევის ლამაზი და ნაცნობი გამოვლინებებია საპნის ბუშტები და დაღვრილი ბენზინის ცისარტყელისფერი ფილმი.

ყველა განიცდის დიფრაქციის ფენომენს. ეს ტერმინი ლათინურიდან ითარგმნება როგორც "გატეხილი". დიფრაქცია ოპტიკაში არის სინათლის ტალღების მოხრა დაბრკოლებების კიდეების გარშემო. მაგალითად, თუ თქვენ განათავსებთ ბურთს სინათლის სხივის გზაზე, მის უკან ეკრანზე გამოჩნდება მონაცვლეობითი რგოლები - ღია და მუქი. ამას ეწოდება დიფრაქციის ნიმუში. იუნგი და ფრენელი შეისწავლეს ფენომენი.

ტალღის ოპტიკაში ბოლო საკვანძო კონცეფცია არის პოლარიზაცია. სინათლეს უწოდებენ პოლარიზებულს, თუ მისი ტალღის რხევების მიმართულება დალაგებულია. ვინაიდან სინათლე არის გრძივი და არა განივი ტალღა, ვიბრაცია ხდება ექსკლუზიურად განივი მიმართულებით.

კვანტური ოპტიკა

სინათლე არ არის მხოლოდ ტალღა, არამედ ნაწილაკების ნაკადი. მისი ამ კომპონენტის საფუძველზე წარმოიშვა მეცნიერების ისეთი ფილიალი, როგორიცაა კვანტური ოპტიკა. მისი გარეგნობა მაქს პლანკის სახელს უკავშირდება.

კვანტი არის რაღაცის ნებისმიერი ნაწილი. და ამ შემთხვევაში საუბარია რადიაციის კვანტებზე, ანუ მის დროს გამოსხივებულ სინათლის ნაწილებზე. სიტყვა ფოტონები გამოიყენება ნაწილაკების აღსანიშნავად (ბერძნულიდან φωτός - „სინათლე“). ეს კონცეფცია შემოგვთავაზა ალბერტ აინშტაინმა. ოპტიკის ამ განყოფილებაში სინათლის თვისებების შესასწავლად ასევე გამოიყენება აინშტაინის ფორმულა E=mc 2.

ამ განყოფილების მთავარი მიზანია მატერიასთან სინათლის ურთიერთქმედების შესწავლა და დახასიათება და მისი გავრცელების შესწავლა ატიპიურ პირობებში.

სინათლის, როგორც ნაწილაკების ნაკადის თვისებები ვლინდება შემდეგ პირობებში:

• თერმული გამოსხივება;
• ფოტოელექტრული ეფექტი;
• ფოტოქიმიური პროცესები;
• სტიმულირებული ემისია და ა.შ.

კვანტურ ოპტიკაში არსებობს არაკლასიკური სინათლის ცნება. ფაქტია, რომ სინათლის გამოსხივების კვანტური მახასიათებლების აღწერა შეუძლებელია კლასიკური ოპტიკის ფარგლებში. არაკლასიკური შუქი, მაგალითად, ორფოტონიანი, შეკუმშული, გამოიყენება სხვადასხვა სფეროში: ფოტოდეტექტორების დასაკალიბრებლად, ზუსტი გაზომვებისთვის და ა.შ. სხვა აპლიკაციაა კვანტური კრიპტოგრაფია - ორობითი კოდების გამოყენებით ინფორმაციის გადაცემის საიდუმლო მეთოდი, სადაც ვერტიკალურად მიმართულია. ფოტონს ენიჭება 0, ხოლო ჰორიზონტალურად მიმართულს - 1.

ოპტიკისა და ოპტიკური ინსტრუმენტების მნიშვნელობა

რა სფეროებში ჰპოვა ოპტიკის ტექნოლოგიამ თავისი ძირითადი გამოყენება?

ჯერ ერთი, ამ მეცნიერების გარეშე არ იქნებოდა ყველასთვის ცნობილი ოპტიკური ინსტრუმენტები: ტელესკოპი, მიკროსკოპი, კამერა, პროექტორი და სხვა. სპეციალურად შერჩეული ლინზების დახმარებით ადამიანებმა შეძლეს მიკროკოსმოსის, სამყაროს, ციური ობიექტების შესწავლა, ასევე ინფორმაციის გადაღება და გადაცემა გამოსახულების სახით.

გარდა ამისა, ოპტიკის წყალობით გაკეთდა არაერთი მნიშვნელოვანი აღმოჩენა სინათლის ბუნების, მისი თვისებების, ჩარევის, პოლარიზაციის და სხვა ფენომენების სფეროში.

და ბოლოს, ოპტიკა ფართოდ გამოიყენებოდა მედიცინაში, მაგალითად, რენტგენის გამოსხივების შესწავლისას, რომლის საფუძველზეც შეიქმნა მოწყობილობა, რომელმაც მრავალი სიცოცხლე გადაარჩინა. ამ მეცნიერების წყალობით გამოიგონეს ლაზერიც, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ქირურგიულ ჩარევებში.

ოპტიკა და ხედვა

თვალი ოპტიკური სისტემაა. სინათლის თვისებების და მხედველობის ორგანოების შესაძლებლობების წყალობით, თქვენ შეგიძლიათ იხილოთ სამყარო თქვენს გარშემო. სამწუხაროდ, რამდენიმე ადამიანს შეუძლია დაიკვეხნოს სრულყოფილი ხედვით. ამ დისციპლინის დახმარებით სათვალეებითა და კონტაქტური ლინზებით ადამიანების უკეთ ხედვის უნარის აღდგენა გახდა შესაძლებელი. ამიტომ, მხედველობის კორექციის პროდუქტების შერჩევაში ჩართულმა სამედიცინო დაწესებულებებმაც მიიღეს შესაბამისი სახელწოდება - ოპტიკა.

შეგვიძლია შევაჯამოთ. ამრიგად, ოპტიკა არის მეცნიერება სინათლის თვისებების შესახებ, რომელიც გავლენას ახდენს ცხოვრების მრავალ სფეროზე და აქვს ფართო გამოყენება მეცნიერებაში და ყოველდღიურ ცხოვრებაში.

აბსოლუტურად შავი სხეული- სხეულის გონებრივი მოდელი, რომელიც ნებისმიერ ტემპერატურაზე მთლიანად შთანთქავს მასზე მოხვედრილ ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას, სპექტრული შემადგენლობის მიუხედავად. რადიაცია A.h.t. განისაზღვრება მხოლოდ მისი აბსოლუტური ტემპერატურით და არ არის დამოკიდებული ნივთიერების ბუნებაზე.

ᲗᲔᲗᲠᲘ ᲜᲐᲗᲔᲑᲐ- კომპლექსი ელექტრომაგნიტურირადიაცია , იწვევს ფერის ნეიტრალურ შეგრძნებას ადამიანის თვალებში.

ხილული რადიაცია- ოპტიკური გამოსხივება ტალღის სიგრძით 380 - 770 ნმ, რომელსაც შეუძლია გამოიწვიოს ვიზუალური შეგრძნება ადამიანის თვალებში.

სტიმულირებული ემისია, ინდუცირებული გამოსხივება - ელექტრომაგნიტური ტალღების გამოსხივება მატერიის ნაწილაკების (ატომები, მოლეკულები და სხვ.) მიერ აღგზნებულ მდგომარეობაში, ე.ი. არათანაბარი მდგომარეობა გარე მამოძრავებელი გამოსხივების გავლენის ქვეშ. In და. თანმიმდევრულად (იხ თანმიმდევრულობა) იძულებითი გამოსხივებით და გარკვეულ პირობებში შეიძლება გამოიწვიოს ელექტრომაგნიტური ტალღების გაძლიერება და წარმოქმნა. იხილეთ ასევე კვანტური გენერატორი.

ჰოლოგრამი- ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე ჩაწერილი ჩარევის ნიმუში, რომელიც ჩამოყალიბებულია ორი თანმიმდევრული ტალღით (იხ. თანმიმდევრულობა): საცნობარო ტალღა და ტალღა არეკლილი ობიექტიდან, რომელიც განათებულია იმავე სინათლის წყაროთ. გ.-ს რეკონსტრუქციისას აღვიქვამთ საგნის სამგანზომილებიან გამოსახულებას.

ჰოლოგრაფია- ობიექტების სამგანზომილებიანი გამოსახულების მიღების მეთოდი, რომელიც ეფუძნება ამ ობიექტების მიერ ასახული ტალღის ფრონტის რეგისტრაციას და შემდგომ რეკონსტრუქციას. ჰოლოგრამის მიღება ეფუძნება.

ჰაიგენის პრინციპი- მეთოდი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ ტალღის ფრონტის პოზიცია ნებისმიერ დროს. გ.პ. ყველა წერტილი, რომლითაც გადის ტალღის ფრონტი t დროს, არის მეორადი სფერული ტალღების წყარო, ხოლო ტალღის ფრონტის სასურველი პოზიცია t+Dt დროს ემთხვევა ზედაპირს, რომელიც მოიცავს ყველა მეორად ტალღებს. საშუალებას გაძლევთ ახსნათ სინათლის არეკვლისა და გარდატეხის კანონები.

HUYGENS - FRESNEL - პრინციპი- ტალღის გავრცელების პრობლემების გადაჭრის სავარაუდო მეთოდი. გ.-ფ. p აცხადებს: ნებისმიერ წერტილში, რომელიც მდებარეობს თვითნებური დახურული ზედაპირის გარეთ, რომელიც ფარავს სინათლის წერტილოვან წყაროს, ამ წყაროს მიერ აღგზნებული სინათლის ტალღა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს, როგორც მითითებული დახურული ზედაპირის ყველა წერტილის მიერ გამოსხივებული მეორადი ტალღების ჩარევის შედეგი. საშუალებას გაძლევთ გადაჭრას მარტივი პრობლემები.

მსუბუქი წნევა - წნევა,წარმოიქმნება განათებულ ზედაპირზე შუქით. მნიშვნელოვან როლს ასრულებს კოსმიურ პროცესებში (კომეტების კუდების წარმოქმნა, დიდი ვარსკვლავების წონასწორობა და ა.შ.).

ფაქტობრივი სურათი- სმ. .

ᲓᲘᲐᲤᲠᲐᲒᲛᲐ- ოპტიკურ სისტემაში სინათლის სხივის შეზღუდვის ან შეცვლის მოწყობილობა (მაგალითად, თვალის გუგა, ლინზის ჩარჩო, კამერის ობიექტივი).

სინათლის დისპერსია- აბსოლუტური დამოკიდებულება რეფრაქციული ინდექსინივთიერებები სინათლის სიხშირედან. განასხვავებენ ნორმალურ გამოსხივებას, რომლის დროსაც სინათლის ტალღის სიჩქარე მცირდება სიხშირის მატებასთან ერთად და ანომალიურ გამოსხივებას შორის, რომლის დროსაც ტალღის სიჩქარე იზრდება. იმის გამო, რომ დ.ს. თეთრი სინათლის ვიწრო სხივი, რომელიც გადის შუშის ან სხვა გამჭვირვალე ნივთიერებისგან დამზადებულ პრიზმაში, იშლება დისპერსიულ სპექტრად, რომელიც ქმნის ცისარტყელას ზოლს ეკრანზე.

დიფრაქციული ბადე- ფიზიკური მოწყობილობა, რომელიც წარმოადგენს იმავე სიგანის დიდი რაოდენობით პარალელური შტრიხების ერთობლიობას, რომელიც გამოიყენება გამჭვირვალე ან ამრეკლავ ზედაპირზე ერთმანეთისგან იმავე მანძილზე. შედეგად, დ.რ. იქმნება დიფრაქციული სპექტრი - სინათლის ინტენსივობის მაქსიმალური და მინიმალური მონაცვლეობა.

სინათლის დიფრაქცია- ფენომენების ერთობლიობა, რომლებიც გამოწვეულია სინათლის ტალღოვანი ბუნებით და შეინიშნება, როდესაც ის ვრცელდება გამოხატული არაერთგვაროვნების მქონე გარემოში (მაგალითად, ხვრელების გავლისას, გაუმჭვირვალე სხეულების საზღვრებთან და ა.შ.). ვიწრო გაგებით, დ.ს. გაიგოს სინათლის მოხრა მცირე დაბრკოლებების გარშემო, ე.ი. გადახრა გეომეტრიული ოპტიკის კანონებიდან. მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ოპტიკური ინსტრუმენტების მუშაობაში, ზღუდავს მათ რეზოლუცია.

დოპლერის ეფექტი- ცვლილების ფენომენი ვიბრაციის სიხშირეებიხმოვანი ან ელექტრომაგნიტური ტალღები, რომლებიც აღიქმება დამკვირვებლის მიერ დამკვირვებლისა და ტალღების წყაროს ურთიერთ მოძრაობის გამო. მიახლოებისას გამოვლენილია სიხშირის მატება, ხოლო დაშორებისას დაკლება.

ბუნებრივი სინათლე- არათანმიმდევრული სინათლის ტალღების ნაკრები ვიბრაციის ყველა შესაძლო სიბრტყით და ვიბრაციის იგივე ინტენსივობით თითოეულ ამ სიბრტყეში. ე.ს. თითქმის ყველა ბუნებრივი სინათლის წყარო ასხივებს, რადგან ისინი შედგება დიდი რაოდენობით განსხვავებულად ორიენტირებული გამოსხივების ცენტრებისგან (ატომები, მოლეკულები), რომლებიც ასხივებენ სინათლის ტალღებს, რომელთა ვიბრაციის ფაზასა და სიბრტყეს შეუძლია მიიღოს ყველა შესაძლო მნიშვნელობა. იხილეთ ასევე სინათლის პოლარიზაცია, თანმიმდევრულობა.

ოპტიკური სარკე– კორპუსი გაპრიალებული ან ამრეკლავი ფენით დაფარული (ვერცხლის, ოქრო, ალუმინი და ა.შ.) ზედაპირით, რომელზედაც ხდება სპეკულარული არეკვლა (იხ. ანარეკლი).

გამოსახულება ოპტიკური– ობიექტის გამოსახულება, რომელიც მიღებულია ოპტიკური სისტემის (ლინზები, სარკეები) მოქმედების შედეგად ობიექტის მიერ გამოსხივებულ ან არეკლილი სინათლის სხივებზე. განსხვავებაა რეალურ (მიღებული თვალის ეკრანზე ან თვალის ბადურაზე ოპტიკურ სისტემაში გამავალი სხივების გადაკვეთისას) და წარმოსახვით ინფორმაციას შორის. . (მიღებულია სხივების გაგრძელების კვეთაზე).

სინათლის ჩარევა- ორი ან მეტის სუპერპოზიციის ფენომენი თანმიმდევრულისინათლის ტალღები წრფივად პოლარიზებულია ერთ სიბრტყეში, რომელშიც მიღებული სინათლის ტალღის ენერგია გადანაწილებულია სივრცეში ამ ტალღების ფაზებს შორის ურთიერთმიმართების მიხედვით. I.S.-ის შედეგს, რომელიც დაფიქსირდა ეკრანზე ან ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე, ეწოდება ჩარევის ნიმუში. I. თეთრი სინათლე იწვევს ცისარტყელას შაბლონის წარმოქმნას (თხელი ფილმების ფერები და ა.შ.). პოულობს აპლიკაციას ჰოლოგრაფიაში, ოპტიკის გასასუფთავებლად და ა.შ.

ინფრაწითელი გამოსხივება - ელექტრომაგნიტური რადიაციატალღის სიგრძით 0,74 მიკრონიდან 1-2 მმ-მდე. ასხივებს ყველა სხეულს, რომლის ტემპერატურაც აღემატება აბსოლუტურ ნულს (თერმული გამოსხივება).

სინათლის კვანტური- იგივე რაც ფოტონი.

კოლიმატორი- ოპტიკური სისტემა, რომელიც შექმნილია პარალელური სხივების სხივის შესაქმნელად.

კომპტონის ეფექტი– თავისუფალ ელექტრონებზე მოკლე ტალღის სიგრძის ელექტრომაგნიტური გამოსხივების (რენტგენის და გამა გამოსხივების) გაფანტვის ფენომენი, რასაც თან ახლავს ზრდა. ტალღის სიგრძე.

ლაზერიოპტიკური კვანტური გენერატორი - კვანტური გენერატორიელექტრომაგნიტური გამოსხივება ოპტიკურ დიაპაზონში. წარმოქმნის მონოქრომატულ თანმიმდევრულ ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას, რომელსაც აქვს ვიწრო მიმართულება და მნიშვნელოვანი სიმძლავრის სიმკვრივე. იგი გამოიყენება ოპტიკურ დიაპაზონში, მყარი და ცეცხლგამძლე მასალების დასამუშავებლად, ქირურგიაში, სპექტროსკოპიასა და ჰოლოგრაფიაში, პლაზმის გასათბობად. Ოთხ. მასერი.

LINE SPECTRA- სპექტრები, რომლებიც შედგება ინდივიდუალური ვიწრო სპექტრული ხაზებისგან. გამოიყოფა ატომურ მდგომარეობაში მყოფი ნივთიერებებით.

ობიექტივიოპტიკური - გამჭვირვალე სხეული, რომელიც შემოსაზღვრულია ორი მოხრილი (ჩვეულებრივ სფერული) ან მრუდე და ბრტყელი ზედაპირით. ლინზას ეწოდება თხელი, თუ მისი სისქე მცირეა მისი ზედაპირის გამრუდების რადიუსებთან შედარებით. არსებობს კონვერგირებადი ლინზები (სხივების პარალელური სხივის გადაქცევა კონვერგირებად) და დივერგირებადი ლინზები (სხივების პარალელური სხივის გარდამტეხ სხივად). ისინი გამოიყენება ოპტიკურ, ოპტიკურ-მექანიკურ და ფოტოგრაფიულ ინსტრუმენტებში.

Გამადიდებელი შუშა- შეგროვება ობიექტივიან ლინზების სისტემა მოკლე ფოკუსური სიგრძით (10 - 100 მმ), იძლევა 2 - 50x გადიდებას.

RAY- წარმოსახვითი ხაზი, რომლის გასწვრივ რადიაციული ენერგია ვრცელდება მიახლოებით გეომეტრიული ოპტიკა, ე.ი. თუ დიფრაქციული ფენომენები არ შეინიშნება.

MASER - კვანტური გენერატორიელექტრომაგნიტური გამოსხივება სანტიმეტრის დიაპაზონში. ახასიათებს მაღალი მონოქრომატულობა, თანმიმდევრულობა და ვიწრო გამოსხივების მიმართულება. იგი გამოიყენება რადიოკავშირებში, რადიოასტრონომიაში, რადარში და ასევე, როგორც სტაბილური სიხშირის რხევების გენერატორი. Ოთხ. .

მაიკლსონის გამოცდილება- ექსპერიმენტი, რომელიც შექმნილია დედამიწის მოძრაობის გავლენის გასაზომად მნიშვნელობაზე სინათლის სიჩქარე. უარყოფითი შედეგი მ.ო. გახდა ერთ-ერთი ექსპერიმენტული საფუძველი ფარდობითობის თეორია.

მიკროსკოპი- ოპტიკური მოწყობილობა შეუიარაღებელი თვალით უხილავ წვრილმან ობიექტებზე დასაკვირვებლად. მიკროსკოპის გადიდება შეზღუდულია და არ აღემატება 1500. იხ. ელექტრონული მიკროსკოპი.

VIMARY IMAGE- სმ. .

მონოქრომატული გამოსხივება- გონებრივი მოდელი ელექტრომაგნიტური რადიაციაერთი კონკრეტული სიხშირე. სტროგოგო მ.ი. არ არსებობს, რადგან ნებისმიერი რეალური გამოსხივება შეზღუდულია დროში და ფარავს სიხშირის გარკვეულ დიაპაზონს. გამოსხივების წყაროები მ. კვანტური გენერატორები.

ოპტიკა- ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს სინათლის (ოპტიკური) ფენომენების ნიმუშებს, სინათლის ბუნებას და მის ურთიერთქმედებას მატერიასთან.

ოპტიკური ღერძი- 1) მთავარი - სწორი ხაზი, რომელზედაც განლაგებულია ოპტიკური სისტემის შემქმნელი რეფრაქციული ან ამრეკლავი ზედაპირების ცენტრები; 2) გვერდითი - ნებისმიერი სწორი ხაზი, რომელიც გადის თხელი ლინზის ოპტიკურ ცენტრში.

ოპტიკური სიმძლავრელინზები - რაოდენობა, რომელიც გამოიყენება ლინზების რეფრაქციული ეფექტისა და ინვერსიის აღსაწერად ფოკუსური მანძილი. D=1/F. იგი იზომება დიოპტრიებში (Dopters).

ოპტიკური გამოსხივება- ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, რომლის ტალღის სიგრძე 10 ნმ-დან 1 მმ-მდეა. კ ო.ი. ეხება ინფრაწითელი გამოსხივება, .

სინათლის ანარეკლი- სინათლის ტალღის დაბრუნების პროცესი, როდესაც ის ეცემა ორ სხვადასხვა მედიას შორის ინტერფეისს რეფრაქციული ინდექსები.თავდაპირველ გარემოში დაბრუნება. მადლობა o.s. ჩვენ ვხედავთ სხეულებს, რომლებიც არ ასხივებენ სინათლეს. განასხვავებენ სპეკულარულ ანარეკლს (სხივების პარალელური სხივი არეკვლის შემდეგ პარალელურად რჩება) და დიფუზურ ანარეკლს (პარალელური სხივი გარდაიქმნება განსხვავებულად).

- ფენომენი, რომელიც შეინიშნება სინათლის გადასვლისას ოპტიკურად უფრო მკვრივი გარემოდან ოპტიკურად ნაკლებ მკვრივ გარემოზე, თუ დაცემის კუთხე აღემატება დაცემის შემზღუდველ კუთხეს, სადაც ნ – მეორე გარემოს რეფრაქციული ინდექსი პირველთან შედარებით. ამ შემთხვევაში, სინათლე მთლიანად აისახება მედიას შორის ინტერფეისიდან.

ტალღის ასახვის კანონი- დაცემის სხივი, არეკლილი სხივი და პერპენდიკულარი, რომელიც ამაღლებულია სხივის დაცემის წერტილამდე, ერთ სიბრტყეშია და დაცემის კუთხე ტოლია გარდატეხის კუთხის. კანონი მოქმედებს სარკისებური ანარეკლისთვის.

სინათლის შთანთქმა- სინათლის ტალღის ენერგიის დაქვეითება მატერიაში მისი გავრცელების დროს, რაც ხდება ტალღის ენერგიის გადაქცევის შედეგად. შინაგანი ენერგიამეორადი გამოსხივების ნივთიერებები ან ენერგია, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული სპექტრული შემადგენლობა და გავრცელების განსხვავებული მიმართულება.

1) აბსოლუტური - მნიშვნელობა, რომელიც უდრის ვაკუუმში სინათლის სიჩქარის შეფარდებას მოცემულ გარემოში სინათლის ფაზურ სიჩქარესთან: . დამოკიდებულია გარემოს ქიმიურ შემადგენლობაზე, მის მდგომარეობაზე (ტემპერატურა, წნევა და ა.შ.) და სინათლის სიხშირეზე (იხ. სინათლის დისპერსია).2) ნათესავი - (პ.პ. მეორე საშუალების პირველთან შედარებით) მნიშვნელობა, რომელიც უდრის პირველ გარემოში ფაზის სიჩქარის შეფარდებას მეორეში ფაზის სიჩქარესთან: . ო.პ.პ. უდრის მეორე გარემოს აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსის შეფარდებას აბსოლუტურ p.p. ბუმბულის გარემო.

სინათლის პოლარიზაცია- ფენომენი, რომელიც იწვევს ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორებისა და სინათლის ტალღის მაგნიტური ინდუქციის დალაგებას სინათლის სხივზე პერპენდიკულარულ სიბრტყეში. ყველაზე ხშირად ეს ხდება სინათლის არეკვლისა და გარდატეხის დროს, ასევე ანიზოტროპულ გარემოში სინათლის გავრცელების დროს.

სინათლის გარდატეხა- ფენომენი, რომელიც შედგება სინათლის გავრცელების მიმართულების ცვლილებაში (ელექტრომაგნიტური ტალღა) ერთი საშუალოდან მეორეზე გადაადგილებისას, პირველისგან განსხვავებული. რეფრაქციული ინდექსი. რეფრაქციისთვის კანონი დაკმაყოფილებულია: დაცემის სხივი, რეფრაქციული სხივი და სხივის დაცემის წერტილამდე აწეული პერპენდიკულარი დევს ერთ სიბრტყეში, და ამ ორი მედიისთვის დაცემის კუთხის სინუსის შეფარდება. გარდატეხის კუთხის სინუსი არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელსაც ე.წ ფარდობითი რეფრაქციული ინდექსიმეორე გარემო პირველთან შედარებით. გარდატეხის მიზეზი არის ფაზის სიჩქარის განსხვავება სხვადასხვა მედიაში.

ოპტიკური პრიზმა- გამჭვირვალე ნივთიერებისგან შემდგარი სხეული, რომელიც შემოსაზღვრულია ორი არაპარალელური სიბრტყით, რომლებზეც სინათლე ირღვევა. გამოიყენება ოპტიკურ და სპექტრულ ინსტრუმენტებში.

ინსულტის განსხვავება- ფიზიკური რაოდენობა, რომელიც ტოლია ორი სინათლის სხივის ოპტიკური ბილიკის სიგრძის სხვაობას.

სინათლის გაფანტვა- ფენომენი, რომელიც შედგება გარემოში გავრცელებული სინათლის სხივის გადახრისგან ყველა შესაძლო მიმართულებით. ეს გამოწვეულია საშუალების ჰეტეროგენურობით და სინათლის ურთიერთქმედებით მატერიის ნაწილაკებთან, რომლის დროსაც იცვლება სინათლის ტალღის გავრცელების მიმართულება, სიხშირე და სიბრტყე.

ᲛᲡᲣᲑᲣᲥᲘ, სინათლის გამოსხივება - რამაც შეიძლება გამოიწვიოს ვიზუალური შეგრძნება.

სინათლის ტალღა - ელექტრომაგნიტური ტალღახილული გამოსხივების ტალღის სიგრძის დიაპაზონში. სიხშირე (სიხშირეების ნაკრები) რ.ვ. განსაზღვრავს ფერს, ენერგიას რ.ვ. მისი ამპლიტუდის კვადრატის პროპორციულია.

მსუბუქი გზამკვლევი- სინათლის გადამცემი არხი, რომელსაც აქვს სინათლის ტალღის სიგრძეზე მრავალჯერ მეტი ზომები. სინათლე სოფელში ვრცელდება მთლიანი შიდა ასახვის გამო.

ᲡᲘᲜᲐᲗᲚᲘᲡ ᲡᲘᲩᲥᲐᲠᲔვაკუუმში (c) - ერთ-ერთი ძირითადი ფიზიკური მუდმივი, რომელიც უდრის ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარეს. s=(299 792 458 ± 1.2) მ/წმ. ს.ს. - ნებისმიერი ფიზიკური ურთიერთქმედების გავრცელების მაქსიმალური სიჩქარე.

ოპტიკური სპექტრი- გარკვეული სხეულის ოპტიკური გამოსხივების ინტენსივობის სიხშირის (ან ტალღის სიგრძის) განაწილება (ემისიის სპექტრი) ან სინათლის შთანთქმის ინტენსივობა ნივთიერების გავლით (შთანთქმის სპექტრი). არსებობს S.O.: ხაზოვანი, რომელიც შედგება ინდივიდუალური სპექტრული ხაზებისგან; ზოლიანი, რომელიც შედგება მჭიდროდ დაკავშირებული ჯგუფებისგან (ზოლებით). სპექტრალური ხაზები; მყარი, რომელიც შეესაბამება რადიაციას (ემისიას) ან სინათლის შთანთქმას ფართო სიხშირის დიაპაზონში.

სპექტრალური ხაზები- ვიწრო სექციები ოპტიკურ სპექტრებში, რომლებიც შეესაბამება თითქმის იმავე სიხშირეს (ტალღის სიგრძეს). თითოეული ს.ლ. ხვდება გარკვეული კვანტური გადასვლა.

სპექტრალური ანალიზი- ნივთიერებათა ქიმიური შემადგენლობის თვისებრივი და რაოდენობრივი ანალიზის ფიზიკური მეთოდი, მათი შესწავლის საფუძველზე. ოპტიკური სპექტრები.იგი უაღრესად მგრძნობიარეა და გამოიყენება ქიმიაში, ასტროფიზიკაში, მეტალურგიაში, გეოლოგიურ კვლევაში და სხვ. თეორიული საფუძველი ს. არის .

სპექტროგრაფი- ოპტიკური მოწყობილობა რადიაციული სპექტრის მისაღებად და ერთდროულად ჩასაწერად. ს-ის ძირითადი ნაწილი - ოპტიკური პრიზმაან .

სპექტროსკოპი- ოპტიკური მოწყობილობა რადიაციული სპექტრის ვიზუალური დაკვირვებისთვის. ლინზის ძირითადი ნაწილი ოპტიკური პრიზმაა.

სპექტროსკოპია- ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს ოპტიკური სპექტრებირათა დაზუსტდეს ატომების, მოლეკულების, აგრეთვე მატერიის აგებულების აგრეგაციის სხვადასხვა მდგომარეობების სტრუქტურა.

ᲛᲝᲛᲐᲢᲔᲑᲐოპტიკური სისტემა - ოპტიკური სისტემის მიერ წარმოებული გამოსახულების ზომის თანაფარდობა ობიექტის ნამდვილ ზომასთან.

ᲣᲚᲢᲠᲐᲘᲘᲡᲤᲔᲠᲘ ᲒᲐᲛᲝᲡᲮᲘᲕᲔᲑᲐ- ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ვაკუუმში ტალღის სიგრძით 10 ნმ-დან 400 ნმ-მდე. ისინი ასევე იწვევენ ლუმინესცენციას ბევრ ნივთიერებაში. ბიოლოგიურად აქტიური.

ფოკალური თვითმფრინავი- სიბრტყე, რომელიც პერპენდიკულარულია სისტემის ოპტიკურ ღერძზე და გადის მის მთავარ ფოკუსში.

ფოკუსი- წერტილი, სადაც გროვდება ოპტიკურ სისტემაში გამავალი სინათლის სხივების პარალელური სხივი. თუ სხივი სისტემის მთავარი ოპტიკური ღერძის პარალელურია, მაშინ სხივი დევს ამ ღერძზე და ეწოდება მთავარი.

ფოკალური სიგრძე- თხელი ლინზის ოპტიკურ ცენტრსა და ფოკუსს შორის მანძილი, ფოტოელექტრული ეფექტი არის ნივთიერების მიერ ელექტრომაგნიტური გამოსხივების გავლენის ქვეშ მყოფი ელექტრონების გამოსხივების ფენომენი (გარე f.). შეინიშნება აირებში, სითხეებში და მყარ სხეულებში. აღმოაჩინა გ.ჰერცმა და შეისწავლა ა.გ.სტოლეტოვმა. ძირითადი ნიმუშები ვ. ახსნა ა.აინშტაინის კვანტური ცნებების საფუძველზე.

ფერი- სინათლის მიერ გამოწვეული ვიზუალური შეგრძნება მისი სპექტრული შემადგენლობისა და არეკლილი ან გამოსხივებული გამოსხივების ინტენსივობის შესაბამისად.

შესავალი ................................................... .......................................................... .......................................... 2

თავი 1. ოპტიკური ფენომენის ძირითადი კანონები.......................................... .......... 4

1.1 სინათლის სწორხაზოვანი გავრცელების კანონი.......................................... ................... 4

1.2 სინათლის სხივების დამოუკიდებლობის კანონი.......................................... ................................... 5

1.3 სინათლის არეკვლის კანონი...................................... .......................................................... ............. 5

1.4 სინათლის გარდატეხის კანონი.......................................... ...................................................... ...... 5

თავი 2. იდეალური ოპტიკური სისტემები.......................................... ........ ......... 7

თავი 3. ოპტიკური სისტემების კომპონენტები.......................................... ......... .. 9

3.1 დიაფრაგმები და მათი როლი ოპტიკურ სისტემებში.......................................... ................................ 9

3.2 შესასვლელი და გასასვლელი მოსწავლეები...................................... .......................................................... 10

თავი 4. თანამედროვე ოპტიკური სისტემები.......................................... ......... 12

4.1 ოპტიკური სისტემა ..................................................... .................................................... .......... 12

4.2 ფოტო აპარატურა ..................................................... ................................................... 13

4.3 თვალი, როგორც ოპტიკური სისტემა.......................................... ................................................... 13

თავი 5. ოპტიკური სისტემები, რომლებიც ეხმარებიან თვალს................................. 16

5.1 გამადიდებელი შუშა ..................................................... .................................................... ................................................ 17

5.2 მიკროსკოპი ..................................................... ................................................... ................................... 18

5.3 დაკვირვების ფარგლები................................................ ................................................................ .......................................... 20

5.4 საპროექციო მოწყობილობები ..................................................... ................................................................ ................. 21

5.5 სპექტრული მოწყობილობები ..................................................... ................................................... ........... 22

5.6 ოპტიკური საზომი ხელსაწყო.......................................... ................................... 23

დასკვნა................................................ ................................................... ................................... 28

ბიბლიოგრაფია ...................................................... ................................................... ........ 29

შესავალი.

ოპტიკა არის ფიზიკის დარგი, რომელიც სწავლობს ოპტიკური გამოსხივების (სინათლის) ბუნებას, მის გავრცელებას და სინათლისა და მატერიის ურთიერთქმედების დროს დაფიქსირებულ მოვლენებს. ოპტიკური გამოსხივება არის ელექტრომაგნიტური ტალღები და, შესაბამისად, ოპტიკა არის ელექტრომაგნიტური ველის ზოგადი შესწავლის ნაწილი.

ოპტიკა არის მოკლე ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელებასთან დაკავშირებული ფიზიკური მოვლენების შესწავლა, რომელთა სიგრძეა დაახლოებით 10 -5 -10 -7 მ. ელექტრომაგნიტური ტალღების სპექტრის ამ კონკრეტული რეგიონის მნიშვნელობა განპირობებულია იმით, რომ შიგნით ის 400-760 ნმ ტალღის სიგრძის ვიწრო დიაპაზონში მდებარეობს ხილული სინათლის რეგიონი, რომელიც უშუალოდ აღიქმება ადამიანის თვალით. იგი შემოიფარგლება ერთის მხრივ რენტგენის სხივებით, ხოლო მეორეს მხრივ რადიო გამოსხივების მიკროტალღური დიაპაზონით. მიმდინარე პროცესების ფიზიკის თვალსაზრისით, ელექტრომაგნიტური ტალღების ასეთი ვიწრო სპექტრის იზოლირებას (ხილული შუქი) დიდი აზრი არ აქვს, ამიტომ "ოპტიკური დიაპაზონის" კონცეფცია ჩვეულებრივ მოიცავს ინფრაწითელ და ულტრაიისფერ გამოსხივებას.

ოპტიკური დიაპაზონის შეზღუდვა პირობითია და დიდწილად განისაზღვრება ტექნიკური საშუალებებისა და მეთოდების საერთო ფენომენების შესწავლის მითითებულ დიაპაზონში. ეს საშუალებები და მეთოდები ხასიათდება გამოსხივების ტალღური თვისებების საფუძველზე ოპტიკური ობიექტების გამოსახულების ფორმირებით, მოწყობილობების გამოყენებით, რომელთა ხაზოვანი ზომები ბევრად აღემატება რადიაციის λ სიგრძეს, ასევე სინათლის მიმღებების გამოყენებით, რომელთა მოქმედებაც არის მის კვანტურ თვისებებზე დაყრდნობით.

ტრადიციის მიხედვით, ოპტიკა ჩვეულებრივ იყოფა გეომეტრიულ, ფიზიკურად და ფიზიოლოგიურად. გეომეტრიული ოპტიკა ტოვებს სინათლის ბუნების საკითხს, გამომდინარეობს მისი გავრცელების ემპირიული კანონებიდან და იყენებს ოპტიკურად ერთგვაროვან გარემოში სხვადასხვა ოპტიკური თვისებების და მართკუთხა მედიის საზღვრებზე რეფრაქციული და არეკლილი სინათლის სხივების იდეას. მისი ამოცანაა მათემატიკურად შეისწავლოს სინათლის სხივების გზა გარემოში, რომელსაც აქვს ცნობილი დამოკიდებულების n რეფრაქციული ინდექსი კოორდინატებზე ან, პირიქით, იპოვნოს გამჭვირვალე და ამრეკლავი მედიის ოპტიკური თვისებები და ფორმა, რომელშიც სხივები ჩნდება მოცემული გზა. გეომეტრიულ ოპტიკას უდიდესი მნიშვნელობა აქვს ოპტიკური ინსტრუმენტების გაანგარიშებისა და დიზაინისთვის - სათვალის ლინზებიდან კომპლექსურ ლინზებამდე და უზარმაზარ ასტრონომიულ ინსტრუმენტებამდე.

ფიზიკური ოპტიკა იკვლევს პრობლემებს, რომლებიც დაკავშირებულია სინათლის ბუნებასთან და სინათლის ფენომენებთან. განცხადება, რომ სინათლე არის განივი ელექტრომაგნიტური ტალღები, ემყარება სინათლის დიფრაქციის, ჩარევის, სინათლის პოლარიზაციისა და ანისოტროპულ მედიაში გავრცელების ექსპერიმენტული კვლევების უამრავ შედეგებს.

ოპტიკის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ტრადიციული პრობლემა - გამოსახულების მიღება, რომლებიც შეესაბამება ორიგინალებს როგორც გეომეტრიული ფორმით, ასევე სიკაშკაშის განაწილებით - წყდება ძირითადად გეომეტრიული ოპტიკით ფიზიკური ოპტიკის ჩართულობით. გეომეტრიული ოპტიკა პასუხობს კითხვას, თუ როგორ უნდა აშენდეს ოპტიკური სისტემა ისე, რომ ობიექტის თითოეული წერტილი ასევე იყოს გამოსახული, როგორც წერტილი, ხოლო შეინარჩუნოს გამოსახულების გეომეტრიული მსგავსება ობიექტთან. ის მიუთითებს გამოსახულების დამახინჯების წყაროებსა და მის დონეს რეალურ ოპტიკურ სისტემებში. ოპტიკური სისტემების ასაგებად აუცილებელია საჭირო თვისებების მქონე ოპტიკური მასალების დამზადების ტექნოლოგია, ასევე ოპტიკური ელემენტების დამუშავების ტექნოლოგია. ტექნოლოგიური მიზეზების გამო, ყველაზე ხშირად გამოიყენება ლინზები და სარკეები სფერული ზედაპირით, მაგრამ ოპტიკური სისტემების გასამარტივებლად და გამოსახულების ხარისხის გასაუმჯობესებლად მაღალი დიაფრაგმის კოეფიციენტებით, გამოიყენება ოპტიკური ელემენტები.

თავი 1. ოპტიკური ფენომენის ძირითადი კანონები.

უკვე ოპტიკური კვლევის პირველ პერიოდებში ექსპერიმენტულად ჩამოყალიბდა ოპტიკური ფენომენების შემდეგი ოთხი ძირითადი კანონი:

1. სინათლის სწორხაზოვანი გავრცელების კანონი.

2. სინათლის სხივების დამოუკიდებლობის კანონი.

3. სარკის ზედაპირიდან ასახვის კანონი.

4. სინათლის გარდატეხის კანონი ორი გამჭვირვალე გარემოს საზღვარზე.

ამ კანონების შემდგომმა შესწავლამ აჩვენა, რომ ჯერ ერთი, მათ აქვთ ბევრად უფრო ღრმა მნიშვნელობა, ვიდრე ერთი შეხედვით შეიძლება ჩანდეს და მეორეც, რომ მათი გამოყენება შეზღუდულია და ისინი მხოლოდ მიახლოებითი კანონებია. ძირითადი ოპტიკური კანონების გამოყენების პირობებისა და საზღვრების დადგენა ნიშნავდა მნიშვნელოვან პროგრესს სინათლის ბუნების შესწავლაში.

ამ კანონების არსი ემყარება შემდეგს.

ერთგვაროვან გარემოში სინათლე მოძრაობს სწორი ხაზებით.

ეს კანონი გვხვდება ევკლიდეს ოპტიკის შესახებ ნაშრომებში და, სავარაუდოდ, ცნობილი და გამოყენებული იყო ბევრად ადრე.

ამ კანონის ექსპერიმენტული დადასტურება შეიძლება მივიღოთ მკვეთრი ჩრდილების დაკვირვებით, რომლებიც წარმოიქმნება სინათლის წერტილოვანი წყაროებით, ან სურათების მიღებით მცირე დიაფრაგმების გამოყენებით. ბრინჯი. 1 ასახავს სურათის მიღებას მცირე დიაფრაგმის გამოყენებით, გამოსახულების ფორმა და ზომა აჩვენებს, რომ პროექცია ხდება სწორი სხივების გამოყენებით.

ნახ. 1 სინათლის სწორხაზოვანი გავრცელება: გამოსახულების მიღება მცირე დიაფრაგმის გამოყენებით.

სწორხაზოვანი გამრავლების კანონი გამოცდილებით მყარად შეიძლება ჩაითვალოს. მას აქვს ძალიან ღრმა მნიშვნელობა, რადგან სწორი ხაზის კონცეფცია აშკარად წარმოიშვა ოპტიკური დაკვირვებებიდან. სწორი ხაზის გეომეტრიული კონცეფცია, როგორც ხაზი, რომელიც წარმოადგენს უმოკლეს მანძილს ორ წერტილს შორის, არის ხაზის კონცეფცია, რომლის გასწვრივ სინათლე ვრცელდება ერთგვაროვან გარემოში.

აღწერილი ფენომენების უფრო დეტალური შესწავლა აჩვენებს, რომ სინათლის სწორხაზოვანი გავრცელების კანონი ძალას კარგავს, თუ გადავალთ ძალიან პატარა ხვრელებზე.

ასე რომ, ექსპერიმენტში გამოსახული ნახ. 1, ჩვენ მივიღებთ კარგ სურათს ხვრელის ზომით დაახლოებით 0,5 მმ. ხვრელის შემდგომი შემცირებით, გამოსახულება არასრულყოფილი იქნება, ხოლო დაახლოებით 0,5-0,1 მიკრონიანი ნახვრეტით, სურათი საერთოდ არ იმუშავებს და ეკრანი თითქმის თანაბრად განათდება.

სინათლის ნაკადი შეიძლება დაიყოს ცალკეულ სინათლის სხივებად, ხაზს უსვამს მათ, მაგალითად, დიაფრაგმის გამოყენებით. ამ შერჩეული სინათლის სხივების მოქმედება დამოუკიდებელი გამოდის, ე.ი. ერთი სხივის მიერ წარმოებული ეფექტი არ არის დამოკიდებული იმაზე, მოქმედებენ თუ არა სხვა სხივები ერთდროულად ან აღმოიფხვრება.

დაცემის სხივი, ამრეკლავი ზედაპირის ნორმალური და არეკლილი სხივი დევს ერთ სიბრტყეში (ნახ. 2), ხოლო კუთხეები სხივებსა და ნორმას შორის ტოლია ერთმანეთის: დაცემის კუთხე i უდრის კუთხეს. ასახვის ი." ეს კანონი ნახსენებია ევკლიდეს ნაშრომებშიც. მისი დამკვიდრება დაკავშირებულია გაპრიალებული ლითონის ზედაპირების (სარკეების) გამოყენებასთან, რომელიც ცნობილია უკვე ძალიან შორეულ ეპოქაში.

ბრინჯი. 2 ასახვის კანონი.

ბრინჯი. 3 გარდატეხის კანონი.

დიაფრაგმა არის გაუმჭვირვალე ბარიერი, რომელიც ზღუდავს სინათლის სხივების კვეთას ოპტიკურ სისტემებში (ტელესკოპებში, დიაპაზონში, მიკროსკოპებში, კინო და ფოტოკამერებში და ა.შ.). დიაფრაგმის როლს ხშირად ასრულებენ ლინზების, პრიზმების, სარკეების და სხვა ოპტიკური ნაწილების ჩარჩოები, თვალის გუგა, განათებული ობიექტის საზღვრები და სპექტროსკოპებში - ჭრილები.

ნებისმიერი ოპტიკური სისტემა - შეიარაღებული და შეუიარაღებელი თვალი, ფოტოგრაფიული აპარატი, საპროექციო აპარატი - საბოლოო ჯამში ასახავს სურათს თვითმფრინავზე (ეკრანი, ფოტოგრაფიული ფირფიტა, ბადურა); ობიექტები უმეტეს შემთხვევაში სამგანზომილებიანია. თუმცა, იდეალური ოპტიკური სისტემაც კი, შეზღუდვის გარეშე, არ იძლევა სამგანზომილებიანი ობიექტის სურათებს თვითმფრინავზე. მართლაც, სამგანზომილებიანი ობიექტის ცალკეული წერტილები ოპტიკური სისტემიდან სხვადასხვა მანძილზეა და ისინი შეესაბამება სხვადასხვა კონიუგატულ სიბრტყეს.

მანათობელი წერტილი O (ნახ. 5) იძლევა O`-ის მკვეთრ გამოსახულებას MM 1 კონიუგატის სიბრტყეში EE-სთან. მაგრამ A და B წერტილები იძლევა მკვეთრ გამოსახულებებს A` და B`-ში, ხოლო MM სიბრტყეში ისინი დაპროექტებულია სინათლის წრეებად, რომელთა ზომა დამოკიდებულია სხივების სიგანის შეზღუდვაზე. თუ სისტემა არ იქნებოდა შეუზღუდავი, მაშინ A და B სხივები თანაბრად ანათებდნენ MM სიბრტყეს, რაც ნიშნავს, რომ ობიექტის გამოსახულება არ მიიღებოდა, არამედ მხოლოდ EE სიბრტყეში მდებარე მისი ცალკეული წერტილების გამოსახულება.

რაც უფრო ვიწროა სხივები, მით უფრო ნათელია ობიექტის სივრცის გამოსახულება თვითმფრინავზე. უფრო ზუსტად, სიბრტყეზე არ არის გამოსახული თავად სივრცითი ობიექტი, არამედ ის ბრტყელი სურათი, რომელიც წარმოადგენს ობიექტის პროექციას გარკვეულ EE სიბრტყეზე (ინსტალაციის სიბრტყეზე), სისტემასთან მიმართებაში კონიუგირებული გამოსახულების სიბრტყე MM-თან. საპროექციო ცენტრი არის სისტემის ერთ-ერთი წერტილი (ოპტიკური ინსტრუმენტის შესასვლელი გუგის ცენტრი).

დიაფრაგმის ზომა და პოზიცია განსაზღვრავს განათებას და გამოსახულების ხარისხს, ველის სიღრმეს და ოპტიკური სისტემის გარჩევადობას და ხედვის ველს.

დიაფრაგმას, რომელიც ყველაზე ძლიერ ზღუდავს სინათლის სხივს, ეწოდება დიაფრაგმა ან ეფექტური. მის როლს შეუძლია შეასრულოს ლინზის ჩარჩო ან სპეციალური ფეთქებადი დიაფრაგმა, თუ ეს დიაფრაგმა უფრო ძლიერად ზღუდავს სინათლის სხივებს, ვიდრე ლინზის ჩარჩოები.

ფეთქებადი დიაფრაგმის დიაფრაგმა ხშირად მდებარეობს რთული ოპტიკური სისტემის ცალკეულ კომპონენტებს (ლინზებს) შორის (ნახ. 6), მაგრამ ის შეიძლება განთავსდეს სისტემის წინ ან მის შემდეგ.

თუ BB არის რეალური დიაფრაგმის დიაფრაგმა (ნახ. 6), და B 1 B 1 და B 2 B 2 არის მისი გამოსახულებები სისტემის წინა და უკანა ნაწილებში, მაშინ BB-ში გამავალი ყველა სხივი გაივლის B 1 B-ს. 1 და B 2 B 2 და პირიქით, ე.ი. ნებისმიერი დიაფრაგმა ВВ, В 1 В 1, В 2 В 2 ზღუდავს აქტიურ სხივებს.

შესასვლელი მოსწავლე არის ფაქტობრივი ხვრელების ან მათი გამოსახულებების ის, რაც ყველაზე ძლიერად ზღუდავს შემომავალ სხივს, ე.ი. ჩანს უმცირესი კუთხით ოპტიკური ღერძის ობიექტის სიბრტყეს გადაკვეთის წერტილიდან.

გასასვლელი მოსწავლე არის ხვრელი ან მისი გამოსახულება, რომელიც ზღუდავს სისტემიდან გამომავალ სხივს. შესასვლელი და გასასვლელი მოსწავლეები კონიუგირებულია მთელ სისტემასთან მიმართებაში.

შესასვლელი მოსწავლის როლი შეიძლება შეასრულოს ამა თუ იმ ხვრელთან ან მის გამოსახულებით (რეალური ან წარმოსახვითი). ზოგიერთ მნიშვნელოვან შემთხვევაში, გამოსახულების ობიექტი არის განათებული ხვრელი (მაგალითად, სპექტროგრაფის ჭრილი) და განათება უზრუნველყოფილია უშუალოდ ხვრელის მახლობლად მდებარე სინათლის წყაროდან ან დამხმარე კონდენსატორის საშუალებით. ამ შემთხვევაში, მდებარეობიდან გამომდინარე, შესასვლელი მოსწავლის როლი შეიძლება შეასრულოს წყაროს საზღვრებით ან მისი გამოსახულების, ან კონდენსატორის საზღვრით და ა.შ.

თუ დიაფრაგმის დიაფრაგმა დევს სისტემის წინ, მაშინ ის ემთხვევა შესასვლელ მოსწავლეს და გასასვლელი მოსწავლე იქნება მისი გამოსახულება ამ სისტემაში. თუ ის დევს სისტემის უკან, მაშინ ის ემთხვევა გასასვლელ მოსწავლეს და შესასვლელი მოსწავლე იქნება მისი გამოსახულება სისტემაში. თუ ასაფეთქებელი ნივთიერების დიაფრაგმა დევს სისტემის შიგნით (ნახ. 6), მაშინ მისი გამოსახულება B 1 B 1 სისტემის წინა ნაწილში არის შესასვლელი მოსწავლე, ხოლო გამოსახულება B 2 B 2 სისტემის უკანა მხარეს. ემსახურება როგორც გასასვლელი მოსწავლე. კუთხეს, რომლითაც შესასვლელი გუგის რადიუსი ჩანს ღერძის გადაკვეთის წერტილიდან ობიექტის სიბრტყესთან, ეწოდება "დიფრაგმის კუთხე", ხოლო კუთხეს, რომლითაც გამოსასვლელი გუგის რადიუსი ჩანს წერტილიდან. გამოსახულების სიბრტყესთან ღერძის გადაკვეთა არის პროექციის კუთხე ან გასასვლელი დიაფრაგმის კუთხე. [3]

თავი 4. თანამედროვე ოპტიკური სისტემები.

თხელი ლინზა წარმოადგენს უმარტივეს ოპტიკურ სისტემას. მარტივი თხელი ლინზები გამოიყენება ძირითადად სათვალეების სახით. გარდა ამისა, ცნობილია ლინზის, როგორც გამადიდებელი შუშის გამოყენება.

მრავალი ოპტიკური ინსტრუმენტის მოქმედება - საპროექციო ნათურა, კამერა და სხვა მოწყობილობები - სქემატურად შეიძლება შევადაროთ თხელი ლინზების მოქმედებას. თუმცა, თხელი ობიექტივი იძლევა კარგ გამოსახულებას მხოლოდ შედარებით იშვიათ შემთხვევაში, როდესაც ადამიანს შეუძლია შემოიფარგლოს ვიწრო ერთფეროვანი სხივით, რომელიც მოდის წყაროდან მთავარი ოპტიკური ღერძის გასწვრივ ან მის მიმართ დიდი კუთხით. უმეტეს პრაქტიკულ პრობლემებში, სადაც ეს პირობები არ არის დაკმაყოფილებული, თხელი ლინზის მიერ წარმოებული გამოსახულება საკმაოდ არასრულყოფილია. ამიტომ, უმეტეს შემთხვევაში, ისინი მიმართავენ უფრო რთული ოპტიკური სისტემების მშენებლობას, რომლებსაც აქვთ დიდი რაოდენობით რეფრაქციული ზედაპირი და არ შემოიფარგლება ამ ზედაპირების სიახლოვის მოთხოვნით (მოთხოვნა, რომელიც აკმაყოფილებს თხელი ლინზას). [4]

ზოგადად, ადამიანის თვალი არის სფერული სხეული, რომლის დიამეტრი დაახლოებით 2,5 სმ-ია, რომელსაც თვალის კაკალი ეწოდება (სურ. 10). თვალის გაუმჭვირვალე და გამძლე გარე ფენას ეწოდება სკლერა, ხოლო მის გამჭვირვალე და უფრო ამოზნექილ წინა ნაწილს - რქოვანა. შიგნიდან სკლერა დაფარულია ქოროიდით, რომელიც შედგება სისხლძარღვებისგან, რომლებიც ამარაგებენ თვალს. რქოვანას საპირისპიროდ, ქოროიდი გადადის ირისში, სხვადასხვა ადამიანში განსხვავებული ფერისაა, რომელიც გამოყოფილია რქოვანას გამჭვირვალე წყლიანი მასის შემცველი კამერით.

ირისში არის მრგვალი ხვრელი,

მოსწავლეს უწოდებენ, რომლის დიამეტრი შეიძლება განსხვავდებოდეს. ამრიგად, ირისი ასრულებს დიაფრაგმის როლს, არეგულირებს სინათლის წვდომას თვალში. კაშკაშა შუქზე გუგა პატარავდება, დაბალ შუქზე კი იზრდება. თვალის კაკლის შიგნით, ირისის უკან არის ლინზა, რომელიც არის ორმხრივამოზნექილი ლინზა, რომელიც დამზადებულია გამჭვირვალე ნივთიერებისგან, რეფრაქციული ინდექსით დაახლოებით 1,4. ობიექტივი გარშემორტყმულია რგოლის კუნთით, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს მისი ზედაპირის გამრუდება და, შესაბამისად, მისი ოპტიკური ძალა.

თვალის შიგნითა ქოროიდი დაფარულია ფოტომგრძნობიარე ნერვის ტოტებით, განსაკუთრებით მკვრივი გუგის წინ. ეს ტოტები ქმნიან ბადურას, რომელზედაც მიიღება თვალის ოპტიკური სისტემის მიერ შექმნილი ობიექტების რეალური გამოსახულება. ბადურასა და ლინზას შორის სივრცე ივსება გამჭვირვალე მინისებრი სხეულით, რომელსაც აქვს ჟელატინისებრი სტრუქტურა. ბადურაზე ობიექტების გამოსახულება შებრუნებულია. თუმცა, ტვინის აქტივობა, რომელიც იღებს სიგნალებს ფოტომგრძნობიარე ნერვიდან, საშუალებას გვაძლევს დავინახოთ ყველა ობიექტი ბუნებრივ მდგომარეობაში.

როდესაც თვალის რგოლის კუნთი მოდუნებულია, შორეული ობიექტების გამოსახულება მიიღება ბადურაზე. ზოგადად, თვალის სტრუქტურა ისეთია, რომ ადამიანს შეუძლია დაძაბულობის გარეშე დაინახოს თვალიდან არაუმეტეს 6 მეტრის დაშორებით მდებარე ობიექტები. ამ შემთხვევაში, უფრო მჭიდრო ობიექტების გამოსახულება მიიღება ბადურის უკან. ასეთი ობიექტის მკაფიო გამოსახულების მისაღებად, რგოლოვანი კუნთი უფრო და უფრო იკუმშება ობიექტივს, სანამ ობიექტის გამოსახულება არ გამოჩნდება ბადურაზე, შემდეგ კი ლინზას შეკუმშულ მდგომარეობაში ატარებს.

ამრიგად, ადამიანის თვალის „ფოკუსირება“ ხორციელდება ლინზების ოპტიკური სიმძლავრის შეცვლით რგოლოვანი კუნთის გამოყენებით. თვალის ოპტიკური სისტემის უნარს, შექმნას მისგან განსხვავებული დისტანციებზე მდებარე ობიექტების მკაფიო გამოსახულებები, ეწოდება აკომოდაცია (ლათინური "აკომოდაცია" - ადაპტაცია). ძალიან შორეული ობიექტების დათვალიერებისას თვალში პარალელური სხივები ხვდება. ამ შემთხვევაში, ამბობენ, რომ თვალი უსასრულობამდეა მოთავსებული.

თვალის აკომოდაცია არ არის უსასრულო. რგოლოვანი კუნთის დახმარებით თვალის ოპტიკური ძალა შეიძლება გაიზარდოს არაუმეტეს 12 დიოპტრიით. ახლო ობიექტების დიდხანს დათვალიერებისას, თვალი იღლება, რგოლოვანი კუნთი იწყებს მოდუნებას და ობიექტის გამოსახულება ბუნდოვანია.

ადამიანის თვალები საშუალებას გვაძლევს ნათლად დავინახოთ ობიექტები არა მხოლოდ დღისით. თვალის უნარი შეეგუოს ბადურაზე ფოტომგრძნობიარე ნერვის დაბოლოებების სხვადასხვა ხარისხით გაღიზიანებას, ე.ი. დაკვირვებული ობიექტების სიკაშკაშის სხვადასხვა ხარისხს ადაპტაცია ეწოდება.

თვალის ვიზუალური ღერძების კონვერგენციას გარკვეულ წერტილში ეწოდება კონვერგენცია. როდესაც ობიექტები განლაგებულია ადამიანისგან მნიშვნელოვან მანძილზე, მაშინ თვალების ერთი ობიექტიდან მეორეზე გადაადგილებისას თვალის ღერძი პრაქტიკულად არ იცვლება და ადამიანი კარგავს საგნის პოზიციის სწორად განსაზღვრის უნარს. როდესაც საგნები ძალიან შორს არიან, თვალების ღერძი პარალელურია და ადამიანი ვერც კი ადგენს, მოძრაობს თუ არა ობიექტი, რომელსაც უყურებს. რგოლოვანი კუნთის ძალა, რომელიც შეკუმშავს ლინზას ადამიანთან ახლოს მდებარე ობიექტების დათვალიერებისას, ასევე გარკვეულ როლს ასრულებს სხეულების პოზიციის განსაზღვრაში. [2]

თავი 5. ოპტიკური სისტემები, რომლებიც იარაღს თვალს.

მიუხედავად იმისა, რომ თვალი არ არის თხელი ლინზა, მასში მაინც შეგიძლიათ იპოვოთ წერტილი, რომლითაც სხივები გადის პრაქტიკულად გარდატეხის გარეშე, ე.ი. წერტილი, რომელიც ასრულებს ოპტიკური ცენტრის როლს. თვალის ოპტიკური ცენტრი მდებარეობს ლინზის შიგნით მის უკანა ზედაპირთან ახლოს. მანძილი h ოპტიკური ცენტრიდან ბადურამდე, რომელსაც ეწოდება თვალის სიღრმე, არის 15 მმ ნორმალური თვალისთვის.

ოპტიკური ცენტრის პოზიციის გაცნობით, თქვენ შეგიძლიათ მარტივად ააწყოთ ობიექტის გამოსახულება თვალის ბადურაზე. გამოსახულება ყოველთვის რეალურია, შემცირებული და შებრუნებული (სურ. 11, ა). კუთხე φ, რომლითაც ობიექტი S 1 S 2 ჩანს O ოპტიკური ცენტრიდან, ვიზუალური კუთხე ეწოდება.

ბადურას აქვს რთული სტრუქტურა და შედგება ცალკეული სინათლისადმი მგრძნობიარე ელემენტებისაგან. ამრიგად, ობიექტის ორი წერტილი, რომელიც მდებარეობს ერთმანეთთან ისე ახლოს, რომ მათი გამოსახულება ბადურაზე ერთსა და იმავე ელემენტში მოხვდება, თვალი აღიქმება, როგორც ერთი წერტილი. მინიმალური ვიზუალური კუთხე, რომლითაც ორი მანათობელი წერტილი ან ორი შავი წერტილი თეთრ ფონზე კვლავ ცალკე აღიქმება თვალით, არის დაახლოებით ერთი წუთი. თვალი ცუდად ცნობს საგნის დეტალებს, რომელსაც ხედავს 1-ზე ნაკლები კუთხით". ეს არის კუთხე, რომლითაც ჩანს სეგმენტი, რომლის სიგრძეა 1 სმ თვალიდან 34 სმ მანძილზე. ცუდი განათება (შებინდებისას), მინიმალური გარჩევადობის კუთხე იზრდება და შეიძლება მიაღწიოს 1º-ს.

ობიექტის თვალთან მიახლოებით ჩვენ ვზრდით ხედვის კუთხეს და, შესაბამისად, ვიღებთ

მცირე დეტალების უკეთ გარჩევის უნარი. თუმცა, ჩვენ არ შეგვიძლია მისი მიახლოება თვალთან, რადგან თვალის ადაპტაციის უნარი შეზღუდულია. ნორმალური თვალისთვის, ობიექტის სანახავად ყველაზე ხელსაყრელი მანძილია დაახლოებით 25 სმ, რომლის დროსაც თვალი საკმარისად კარგად გაარჩევს დეტალებს ზედმეტი დაღლილობის გარეშე. ამ მანძილს საუკეთესო ხედვის მანძილი ეწოდება. მიოპიური თვალისთვის ეს მანძილი გარკვეულწილად ნაკლებია. ამიტომ ახლომხედველები, რომლებიც განსახილველ საგანს ათავსებენ თვალთან უფრო ახლოს, ვიდრე ნორმალური მხედველობის მქონე ადამიანები ან შორსმხედველები, ხედავენ მას უფრო დიდი კუთხით და უკეთესად შეუძლიათ მცირე დეტალების გარჩევა.

ხედვის კუთხის მნიშვნელოვანი ზრდა მიიღწევა ოპტიკური ინსტრუმენტების გამოყენებით. მათი მიზნის მიხედვით, ოპტიკური ინსტრუმენტები, რომლებიც ამაგრებენ თვალს, შეიძლება დაიყოს შემდეგ დიდ ჯგუფებად.

1. ხელსაწყოები, რომლებიც გამოიყენება ძალიან პატარა საგნების შესამოწმებლად (გამადიდებელი მინა, მიკროსკოპი). როგორც ჩანს, ეს მოწყობილობები "ადიდებენ" მოცემულ ობიექტებს.

2. შორეული ობიექტების სანახავად გათვლილი ინსტრუმენტები (სათვალთვალო, ბინოკლები, ტელესკოპი და სხვ.). როგორც ჩანს, ეს მოწყობილობები „აახლოებენ“ მოცემულ ობიექტებს.

ოპტიკური მოწყობილობის გამოყენებისას ხედვის კუთხის გაზრდით, ბადურაზე არსებული ობიექტის გამოსახულების ზომა იზრდება შეუიარაღებელი თვალით გამოსახულებასთან შედარებით და შესაბამისად, იზრდება დეტალების ამოცნობის უნარი. b სიგრძის თანაფარდობა ბადურაზე b”-ის შემთხვევაში შეუიარაღებელი თვალისთვის გამოსახულების სიგრძესთან (ნახ. 11, b) ეწოდება ოპტიკური მოწყობილობის გადიდება.

ნახ. 11b ადვილია იმის დანახვა, რომ N-ის ზრდა ასევე უდრის ვიზუალური კუთხის φ" თანაფარდობას ინსტრუმენტის მეშვეობით ობიექტის დათვალიერებისას შეუიარაღებელი თვალისთვის ვიზუალურ კუთხესთან φ, რადგან φ" და φ მცირეა. [2,3] ასე რომ,

N = b" / b = φ" / φ,

სადაც N არის ობიექტის გადიდება;

b" არის გამოსახულების სიგრძე ბადურაზე შეიარაღებული თვალისთვის;

b არის გამოსახულების სიგრძე შეუიარაღებელი თვალისთვის ბადურაზე;

φ" - ხედვის კუთხე ოპტიკური ხელსაწყოს საშუალებით ობიექტის დათვალიერებისას;

φ – ხედვის კუთხე საგანს შეუიარაღებელი თვალით ნახვისას.

ერთ-ერთი უმარტივესი ოპტიკური ინსტრუმენტი არის გამადიდებელი შუშა - კონვერტაციული ლინზა, რომელიც შექმნილია მცირე ობიექტების გადიდებული გამოსახულების სანახავად. ობიექტივი მიჰყავთ თვალთან ახლოს და ობიექტი მოთავსებულია ლინზასა და მთავარ ფოკუსს შორის. თვალი დაინახავს ობიექტის ვირტუალურ და გაფართოებულ გამოსახულებას. ყველაზე მოსახერხებელია ობიექტის დათვალიერება გამადიდებელი შუშის მეშვეობით სრულიად მოდუნებული თვალით, უსასრულობამდე მორგებული. ამისთვის ობიექტი მოთავსებულია ლინზის მთავარ ფოკალურ სიბრტყეში ისე, რომ ობიექტის თითოეული წერტილიდან გამომავალი სხივები ქმნიან ლინზის უკან პარალელურ სხივებს. ნახ. სურათი 12 გვიჩვენებს ორ ასეთ სხივს, რომელიც მოდის ობიექტის კიდეებიდან. უსასრულობაში მორგებულ თვალში შესვლისას, პარალელური სხივების სხივები ფოკუსირებულია ბადურაზე და იძლევა აქაური ობიექტის მკაფიო გამოსახულებას.

,

სადაც 2γ არის ვიზუალური კუთხე გამადიდებელი შუშის საშუალებით დაკვირვებისას;

2β - ვიზუალური კუთხე, შეუიარაღებელი თვალით დაკვირვებისას;

F – მანძილი ობიექტიდან გამადიდებელ შუშამდე;

Z არის მოცემული ობიექტის სიგრძის ნახევარი.

იმის გათვალისწინებით, რომ მცირე დეტალები ჩვეულებრივ განიხილება გამადიდებელი შუშის საშუალებით და ამიტომ კუთხეები γ და β მცირეა, ტანგენტები შეიძლება შეიცვალოს კუთხეებით. ეს იძლევა შემდეგ გამოხატულებას გამადიდებელი შუშის გასადიდებლად = =.

მაშასადამე, გამადიდებელი შუშის გადიდება პროპორციულია 1/F-ის, ანუ მისი ოპტიკური სიმძლავრის.

მოწყობილობას, რომელიც საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ მაღალი გადიდება მცირე ობიექტების დათვალიერებისას, ეწოდება მიკროსკოპი.

უმარტივესი მიკროსკოპი შედგება ორი შემგროვებელი ლინზებისგან. ძალიან მოკლე ფოკუსირებული ლინზა L 1 იძლევა P"Q" ობიექტის უაღრესად გადიდებულ რეალურ გამოსახულებას (სურ. 13), რომელსაც ოკულარი გამადიდებელი შუშის მსგავსად უყურებს.

სადაც P"Q" არის ობიექტის გაფართოებული რეალური გამოსახულება;

PQ – ნივთის ზომა;

ამ გამონათქვამების გამრავლებით, მივიღებთ = n 1 n 2,

სადაც PQ არის ობიექტის ზომა;

P""Q"" - ობიექტის გაფართოებული ვირტუალური გამოსახულება;

n 1 – ლინზის ხაზოვანი გადიდება;

n 2 – თვალის წრფივი გადიდება.

ეს გვიჩვენებს, რომ მიკროსკოპის გადიდება ტოლია ობიექტისა და ოკულარულის მიერ ცალკე მოცემული გადიდების ნამრავლის. ამიტომ შესაძლებელია ინსტრუმენტების აგება, რომლებიც იძლევა ძალიან მაღალ გადიდებას - 1000-მდე და კიდევ უფრო მეტს. კარგ მიკროსკოპებში ლინზა და ოკულარი რთულია.

ოკულარი ჩვეულებრივ შედგება ორი ლინზისგან, მაგრამ ლინზა გაცილებით რთულია. მაღალი გადიდების მიღების სურვილი აიძულებს გამოიყენოს მოკლე ფოკუსირებული ლინზები ძალიან მაღალი ოპტიკური სიმძლავრით. განსახილველი ობიექტი მოთავსებულია ლინზასთან ძალიან ახლოს და წარმოქმნის სხივების ფართო სხივს, რომელიც ავსებს პირველი ლინზის მთელ ზედაპირს. ეს ქმნის ძალიან არახელსაყრელ პირობებს მკვეთრი გამოსახულების მისაღებად: სქელი ლინზები და ცენტრიდან მოშორებული სხივები. ამიტომ, ყველა სახის ნაკლოვანების გამოსასწორებლად, უნდა მივმართოთ სხვადასხვა ტიპის შუშის მრავალი ლინზის კომბინაციას.

თანამედროვე მიკროსკოპებში თეორიული ზღვარი თითქმის მიღწეულია. მიკროსკოპის საშუალებით შეგიძლიათ ნახოთ ძალიან პატარა ობიექტები, მაგრამ მათი გამოსახულებები ჩნდება პატარა ლაქების სახით, რომლებსაც არ აქვთ მსგავსება ობიექტთან.

ასეთი მცირე ნაწილაკების გამოკვლევისას ისინი იყენებენ ეგრეთ წოდებულ ულტრამიკროსკოპს, რომელიც არის ჩვეულებრივი მიკროსკოპი კონდენსატორით, რომელიც შესაძლებელს ხდის განსახილველი ობიექტის ინტენსიურად განათებას გვერდიდან, მიკროსკოპის ღერძის პერპენდიკულარულად.

ულტრამიკროსკოპის გამოყენებით შესაძლებელია ნაწილაკების აღმოჩენა, რომელთა ზომა არ აღემატება მილიმიკრონებს.

უმარტივესი ლაქების დიაპაზონი შედგება ორი კონვერტაციული ლინზისგან. ერთ ლინზას, რომელიც მიმართულია სანახავი ობიექტისკენ, ეწოდება ობიექტს, ხოლო მეორეს, რომელიც მიმართულია დამკვირვებლის თვალისკენ, ეწოდება ოკულარი.

მილის ეფექტი, გამადიდებელი შუშის მსგავსად, არის ხედვის კუთხის გაზრდა. მილის გამოყენებით, საგნები, როგორც წესი, განიხილება მის სიგრძეზე მრავალჯერ აღემატება მანძილზე. ამრიგად, ხედვის კუთხე, რომლითაც ობიექტი ჩანს მილის გარეშე, შეიძლება მივიღოთ, როგორც კუთხე 2β, რომელიც წარმოიქმნება ობიექტის კიდეებიდან ლინზის ოპტიკური ცენტრის გავლით.

გამოსახულება ჩანს 2γ კუთხით და დევს ლინზის თითქმის F ფოკუსში და ოკულარული ფოკუსით F 1.

განვიხილავთ ორ მართკუთხა სამკუთხედს საერთო ფეხით Z“, შეგვიძლია დავწეროთ:

,

F - ლინზების ფოკუსი;

F 1 - თვალის ფოკუსი;

Z" არის მოცემული ობიექტის სიგრძის ნახევარი.

β და γ კუთხეები არ არის დიდი, ამიტომ შესაძლებელია, საკმარისი მიახლოებით, ჩანაცვლება tanβ და tgγ კუთხეებით და შემდეგ მილის ზრდა = ,

სადაც 2γ არის კუთხე, რომლითაც ჩანს ობიექტის გამოსახულება;

2β - ხედვის კუთხე, რომლითაც ობიექტი ჩანს შეუიარაღებელი თვალით;

F - ლინზების ფოკუსი;

F 1 - თვალის ფოკუსი.

მილის კუთხური გადიდება განისაზღვრება ლინზის ფოკუსური სიგრძის ოკულარული სიგრძის თანაფარდობით. მაღალი გადიდების მისაღებად, თქვენ უნდა აიღოთ გრძელი ფოკუსის ობიექტივი და მოკლე ფოკუსის ოკულარი. [1]

პროექციის აპარატი გამოიყენება მაყურებლის ეკრანზე ნახატების, ფოტოების ან ნახატების გაფართოებული სურათების საჩვენებლად. ნახატს მინაზე ან გამჭვირვალე ფილმზე ეწოდება სლაიდი, ხოლო თავად მოწყობილობას, რომელიც შექმნილია ასეთი ნახატების ჩვენებისთვის, არის დიასკოპი. თუ მოწყობილობა შექმნილია გაუმჭვირვალე ნახატებისა და ნახატების გამოსატანად, მაშინ მას ეპისკოპი ეწოდება. ორივე შემთხვევისთვის გათვლილ მოწყობილობას ეპიდიასკოპი ეწოდება.

ლინზას, რომელიც ქმნის მის წინ არსებული საგნის გამოსახულებას, ეწოდება ობიექტივი. როგორც წესი, ლინზა არის ოპტიკური სისტემა, რომელმაც აღმოფხვრა ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაკლოვანებები, რომლებიც თან ახლავს ცალკეულ ლინზებს. იმისათვის, რომ ობიექტის გამოსახულება მკაფიოდ იყოს ხილული მაყურებლისთვის, თავად ობიექტი უნდა იყოს მკვეთრად განათებული.

საპროექციო აპარატის დიზაინის დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ.16-ზე.

სინათლის წყარო S მოთავსებულია ჩაზნექილი სარკის ცენტრში. R,ეცემა კონდენსატორ K-ზე, რომელიც შედგება ორი პლანო-ამოზნექილი ლინზებისაგან. კონდენსატორი აგროვებს ამ სინათლის სხივებს

მილ A-ში, რომელსაც კოლიმატორს უწოდებენ, არის ვიწრო ჭრილი, რომლის სიგანის კორექტირება შესაძლებელია ხრახნის შემობრუნებით. ჭრილის წინ მოთავსებულია სინათლის წყარო, რომლის სპექტრი უნდა შემოწმდეს. ჭრილი მდებარეობს კოლიმატორის ფოკუსურ სიბრტყეში და ამიტომ სინათლის სხივები გამოდის კოლიმატორიდან პარალელური სხივის სახით. პრიზმაში გავლის შემდეგ სინათლის სხივები მიმართულია B მილში, რომლის მეშვეობითაც ხდება სპექტრის დაკვირვება. თუ სპექტროსკოპი განკუთვნილია გაზომვებისთვის, მაშინ მასშტაბის გამოსახულება დანაყოფებით არის გადატანილი სპექტრის სურათზე სპეციალური მოწყობილობის გამოყენებით, რომელიც საშუალებას გაძლევთ ზუსტად განსაზღვროთ ფერის ხაზების პოზიცია სპექტრში.

სპექტრის შესწავლისას ხშირად სჯობს მისი გადაღება და შემდეგ მიკროსკოპის გამოყენებით შესწავლა.

სპექტრის ფოტოგრაფიის მოწყობილობას ეწოდება სპექტროგრაფი.

სპექტროგრაფის დიაგრამა ნაჩვენებია ნახ. 18.

რადიაციული სპექტრი ფოკუსირებულია L 2 ლინზის გამოყენებით ყინვაგამძლე მინაზე AB, რომელიც ფოტოგრაფიის დროს იცვლება ფოტოგრაფიული ფირფიტით. [2]

ოპტიკური საზომი მოწყობილობა არის საზომი ინსტრუმენტი, რომელშიც დანახვა (მართული ობიექტის საზღვრების გასწორება თმის ხაზთან, ჯვარედინი და ა.შ.) ან ზომის განსაზღვრა ხორციელდება ოპტიკური მუშაობის პრინციპის მქონე მოწყობილობის გამოყენებით. არსებობს ოპტიკური საზომი ხელსაწყოების სამი ჯგუფი: მოწყობილობები ოპტიკური ხედვის პრინციპით და მოძრაობის მოხსენების მექანიკური მეთოდი; მოწყობილობები ოპტიკური ხედვისა და მოძრაობის მოხსენებით; მოწყობილობები, რომლებსაც აქვთ მექანიკური შეხება საზომ მოწყობილობასთან, საკონტაქტო წერტილების მოძრაობის განსაზღვრის ოპტიკური მეთოდით.

პირველი მოწყობილობები, რომლებიც ფართოდ გავრცელდა, იყო პროექტორები რთული კონტურების და მცირე ზომის ნაწილების გაზომვისა და მონიტორინგისთვის.

ყველაზე გავრცელებული მეორე მოწყობილობა არის უნივერსალური საზომი მიკროსკოპი, რომელშიც გასაზომი ნაწილი მოძრაობს გრძივი ვაგონზე, ხოლო თავის მიკროსკოპი მოძრაობს განივი ვაგონზე.

მესამე ჯგუფის მოწყობილობები გამოიყენება გაზომილი წრფივი რაოდენობების საზომებთან ან სასწორებთან შესადარებლად. ისინი, როგორც წესი, გაერთიანებულია ზოგადი სახელების შედარებით. მოწყობილობების ამ ჯგუფში შედის ოპტიმეტრი (ოპტიკატორი, საზომი მანქანა, კონტაქტური ინტერფერომეტრი, ოპტიკური დიაპაზონის მაძიებელი და ა.შ.).

ოპტიკური საზომი ხელსაწყოები ფართოდ არის გავრცელებული გეოდეზიაშიც (დონე, თეოდოლიტი და სხვ.).

თეოდოლიტი არის გეოდეზიური ხელსაწყო მიმართულებების განსაზღვრისა და ჰორიზონტალური და ვერტიკალური კუთხეების გასაზომად გეოდეზიური სამუშაოების, ტოპოგრაფიული და გეოდეზიური სამუშაოების დროს, მშენებლობაში და ა.შ.

დონე - გეოდეზიური ხელსაწყო დედამიწის ზედაპირზე წერტილების სიმაღლის გასაზომად - ნიველირებაში, აგრეთვე მონტაჟის დროს ჰორიზონტალური მიმართულებების დასაყენებლად და ა.შ. მუშაობს.

ნავიგაციაში ფართოდ გამოიყენება სექსტანტი - გონიომეტრიული სარკე ამრეკლი ინსტრუმენტი ჰორიზონტის ზემოთ ციური სხეულების სიმაღლეების ან ხილულ ობიექტებს შორის კუთხეების გასაზომად დამკვირვებლის ადგილის კოორდინატების დასადგენად. სექსტანტის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია დამკვირვებლის ხედვის არეში ორი ობიექტის ერთდროულად გაერთიანების შესაძლებლობა, რომელთა შორისაც იზომება კუთხე, რაც საშუალებას აძლევს სექსტანტს გამოიყენოს თვითმფრინავში ან გემზე სიზუსტის შესამჩნევი შემცირების გარეშე. პიჩინგის დროსაც კი.

ახალი ტიპის ოპტიკური საზომი ხელსაწყოების შემუშავების პერსპექტიული მიმართულებაა მათი აღჭურვა ელექტრონული კითხვის მოწყობილობებით, რაც შესაძლებელს გახდის კითხვისა და დანახვის გამარტივებას და ა.შ. [5]

თავი 6. ოპტიკური სისტემების გამოყენება მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში.

ოპტიკური სისტემების გამოყენება და როლი მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში ძალიან დიდია. ოპტიკური ფენომენების შესწავლისა და ოპტიკური ინსტრუმენტების შემუშავების გარეშე კაცობრიობა არ იქნებოდა ტექნოლოგიური განვითარების ასეთ მაღალ დონეზე.

თითქმის ყველა თანამედროვე ოპტიკური ინსტრუმენტი განკუთვნილია ოპტიკური ფენომენების პირდაპირი ვიზუალური დაკვირვებისთვის.

გამოსახულების კონსტრუქციის კანონები ემსახურება სხვადასხვა ოპტიკური ინსტრუმენტების აგების საფუძველს. ნებისმიერი ოპტიკური მოწყობილობის ძირითადი ნაწილი არის რაიმე სახის ოპტიკური სისტემა. ზოგიერთ ოპტიკურ მოწყობილობაში გამოსახულება მიიღება ეკრანზე, ხოლო სხვა მოწყობილობები შექმნილია თვალებთან მუშაობისთვის. ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, მოწყობილობა და თვალი წარმოადგენს ერთ ოპტიკურ სისტემას და გამოსახულება მიიღება თვალის ბადურაზე.

ნივთიერებების ზოგიერთი ქიმიური თვისების შესწავლისას, მეცნიერებმა გამოიგონეს გამოსახულების მყარ ზედაპირებზე დაფიქსირების გზა და ამ ზედაპირზე გამოსახულების გადასაცემად, მათ დაიწყეს ლინზებისგან შემდგარი ოპტიკური სისტემების გამოყენება. ამრიგად, მსოფლიომ მიიღო ფოტო და კინოკამერები, ხოლო ელექტრონიკის შემდგომი განვითარებით გამოჩნდა ვიდეო და ციფრული კამერები.

თვალისთვის თითქმის უხილავი ობიექტების შესასწავლად გამოიყენება გამადიდებელი შუშა, ხოლო თუ მისი გადიდება საკმარისი არ არის, მაშინ მიკროსკოპებს იყენებენ. თანამედროვე ოპტიკური მიკროსკოპები საშუალებას გაძლევთ გაადიდოთ სურათები 1000-ჯერ, ხოლო ელექტრონული მიკროსკოპები ათიათასჯერ. ეს შესაძლებელს ხდის ობიექტების მოლეკულურ დონეზე შესწავლას.

თანამედროვე ასტრონომიული კვლევა შეუძლებელი იქნებოდა „გალილეოს საყვირის“ და „კეპლერის საყვირის“ გარეშე. გალილეის მილი, რომელიც ხშირად გამოიყენება ჩვეულებრივი თეატრის ბინოკლებში, იძლევა ობიექტის პირდაპირ გამოსახულებას, ხოლო კეპლერის მილი იძლევა შებრუნებულ გამოსახულებას. შედეგად, თუ კეპლერის მილი გამოყენებული იქნება მიწისზედა დაკვირვებისთვის, მაშინ იგი აღჭურვილია შეფუთვის სისტემით (დამატებითი ლინზა ან პრიზმების სისტემა), რის შედეგადაც გამოსახულება ხდება პირდაპირი. ასეთი მოწყობილობის მაგალითია პრიზმული ბინოკლები.

კეპლერის მილის უპირატესობა ის არის, რომ მას აქვს დამატებითი შუალედური გამოსახულება, რომლის სიბრტყეში შეიძლება განთავსდეს საზომი სასწორი, ფოტოგრაფიული ფირფიტა სურათების გადასაღებად და ა.შ. შედეგად, ასტრონომიაში და გაზომვებთან დაკავშირებულ ყველა შემთხვევაში გამოიყენება კეპლერის მილი.

ტელესკოპის მსგავსად აგებულ ტელესკოპებთან ერთად - ასტრონომიაში ძალიან მნიშვნელოვანია რეფრაქტორები, სარკისებური (ამრეკლავი) ტელესკოპები, ანუ რეფლექტორები.

დაკვირვების შესაძლებლობები, რომელსაც თითოეული ტელესკოპი უზრუნველყოფს, განისაზღვრება მისი გახსნის დიამეტრით. ამიტომ უძველესი დროიდან მეცნიერულ-ტექნიკური აზროვნება მიზნად ისახავს აღმოჩენას

დიდი სარკეების და ლინზების დამზადების მეთოდები.

ყოველი ახალი ტელესკოპის აგებასთან ერთად, სამყაროს რადიუსი, რომელსაც ჩვენ ვაკვირდებით, ფართოვდება.

გარე სივრცის ვიზუალური აღქმა რთული მოქმედებაა, რომელშიც არსებითი გარემოებაა, რომ ნორმალურ პირობებში ვიყენებთ ორ თვალს. თვალების დიდი მობილურობის წყალობით სწრაფად ვაფიქსირებთ საგნის ერთ წერტილს მეორის მიყოლებით; ამავდროულად, ჩვენ შეგვიძლია შევაფასოთ მანძილი განსახილველ ობიექტებამდე, ასევე შევადაროთ ეს მანძილი ერთმანეთთან. ეს შეფასება იძლევა წარმოდგენას სივრცის სიღრმეზე, ობიექტის დეტალების მოცულობითი განაწილების შესახებ და შესაძლებელს ხდის სტერეოსკოპიულ ხედვას.

სტერეოსკოპიული სურათები 1 და 2 ნახულია L 1 და L 2 ლინზების გამოყენებით, თითოეული მოთავსებულია ერთი თვალის წინ. სურათები განლაგებულია ლინზების ფოკუსურ სიბრტყეში და, შესაბამისად, მათი გამოსახულებები უსასრულობაშია. ორივე თვალი უსასრულობამდეა მოთავსებული. ორივე ფოტოსურათის გამოსახულება აღიქმება როგორც ერთი რელიეფური ობიექტი, რომელიც მდებარეობს S სიბრტყეში.

სტერეოსკოპი ამჟამად ფართოდ გამოიყენება რელიეფის სურათების შესასწავლად. ტერიტორიის ორი წერტილიდან გადაღებით მიიღება ორი ფოტოსურათი, რომელთა დათვალიერებისას სტერეოსკოპის საშუალებით ნათლად ჩანს რელიეფი. სტერეოსკოპიული ხედვის უფრო დიდი სიმახვილე შესაძლებელს ხდის სტერეოსკოპის გამოყენებას ყალბი დოკუმენტების, ფულის და ა.შ.

სამხედრო ოპტიკურ ინსტრუმენტებში, რომლებიც განკუთვნილია დაკვირვებისთვის (ბინოკლები, სტერეო სკოპები), ლინზების ცენტრებს შორის მანძილი ყოველთვის ბევრად აღემატება თვალებს შორის მანძილს და შორეული ობიექტები ბევრად უფრო თვალსაჩინო ჩანს, ვიდრე მოწყობილობის გარეშე დაკვირვებისას.

მაღალი რეფრაქციული ინდექსის მქონე სხეულებში სინათლის მოძრაობის თვისებების შესწავლამ გამოიწვია მთლიანი შიდა არეკვლის აღმოჩენა. ეს თვისება ფართოდ გამოიყენება ოპტიკური ბოჭკოების წარმოებასა და გამოყენებაში. ოპტიკური ბოჭკოვანი საშუალებას იძლევა ნებისმიერი ოპტიკური გამოსხივება გადაიცეს დანაკარგის გარეშე. საკომუნიკაციო სისტემებში ოპტიკური ბოჭკოების გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა ინფორმაციის მიღებისა და გაგზავნის მაღალსიჩქარიანი არხების მოპოვება.

მთლიანი შიდა ასახვა სარკეების ნაცვლად პრიზმების გამოყენების საშუალებას იძლევა. ამ პრინციპზეა აგებული პრიზმული ბინოკლები და პერისკოპები.

ლაზერებისა და ფოკუსირების სისტემების გამოყენება შესაძლებელს ხდის ლაზერული გამოსხივების ფოკუსირებას ერთ წერტილში, რომელიც გამოიყენება სხვადასხვა ნივთიერების ჭრისას, დისკების წაკითხვისა და ჩაწერის მოწყობილობებში და ლაზერულ დიაპაზონში.

ოპტიკური სისტემები ფართოდ გამოიყენება გეოდეზიაში კუთხეებისა და სიმაღლეების საზომად (დონეები, თეოდოლიტები, სექსტანტები და სხვ.).

პრიზმების გამოყენებამ თეთრი სინათლის სპექტრებად გასაყოფად გამოიწვია სპექტროგრაფებისა და სპექტროსკოპების შექმნა. ისინი შესაძლებელს ხდის მყარი ნივთიერებებისა და აირების შთანთქმის და გამოსხივების სპექტრების დაკვირვებას. სპექტრული ანალიზი საშუალებას გაძლევთ გაარკვიოთ ნივთიერების ქიმიური შემადგენლობა.

უმარტივესი ოპტიკური სისტემების - თხელი ლინზების გამოყენებამ მხედველობის სისტემის დეფექტების მქონე ბევრ ადამიანს ნორმალურად ნახვის საშუალება მისცა (სათვალეები, თვალის ლინზები და ა.შ.).

ოპტიკური სისტემების წყალობით მიღწეულია მრავალი სამეცნიერო აღმოჩენა და მიღწევა.

ოპტიკური სისტემები გამოიყენება სამეცნიერო საქმიანობის ყველა სფეროში, ბიოლოგიიდან ფიზიკამდე. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ოპტიკური სისტემების გამოყენების სფერო მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში შეუზღუდავია. [4.6]

დასკვნა.

ოპტიკის პრაქტიკული მნიშვნელობა და მისი გავლენა ცოდნის სხვა დარგებზე ძალიან დიდია. ტელესკოპისა და სპექტროსკოპის გამოგონებამ ადამიანს გაუხსნა უზარმაზარ სამყაროში მომხდარი ფენომენების ყველაზე საოცარი და მდიდარი სამყარო. მიკროსკოპის გამოგონებამ რევოლუცია მოახდინა ბიოლოგიაში. ფოტოგრაფია დაეხმარა და ეხმარება მეცნიერების თითქმის ყველა დარგს. სამეცნიერო აღჭურვილობის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ელემენტია ლინზა. მის გარეშე არ იქნებოდა მიკროსკოპი, ტელესკოპი, სპექტროსკოპი, კამერა, კინო, ტელევიზია და ა.შ. არ იქნებოდა სათვალე და 50 წელზე მეტი ადამიანი ვერ კითხულობს და ბევრ სამუშაოს გააკეთებს, რომელიც მხედველობას მოითხოვს.

ფიზიკური ოპტიკის მიერ შესწავლილი ფენომენების სპექტრი ძალიან ფართოა. ოპტიკური ფენომენები მჭიდრო კავშირშია ფიზიკის სხვა დარგებში შესწავლილ მოვლენებთან და ოპტიკური კვლევის მეთოდები ყველაზე დახვეწილი და ზუსტია. აქედან გამომდინარე, გასაკვირი არ არის, რომ ოპტიკა დიდი ხნის განმავლობაში წამყვან როლს თამაშობდა ბევრ ფუნდამენტურ კვლევაში და ძირითადი ფიზიკური შეხედულებების განვითარებაში. საკმარისია ითქვას, რომ გასული საუკუნის ორივე ძირითადი ფიზიკური თეორია - ფარდობითობის თეორია და კვანტური თეორია - წარმოიშვა და დიდწილად განვითარდა ოპტიკური კვლევის საფუძველზე. ლაზერების გამოგონებამ გახსნა უზარმაზარი ახალი შესაძლებლობები არა მხოლოდ ოპტიკაში, არამედ მის გამოყენებაში მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სხვადასხვა დარგებში.

ბიბლიოგრაფია.

1. არციბიშევი ს.ა. ფიზიკა - მ.: მერგიზ, 1950. - 511გვ.

2. ჟდანოვი ლ.ს. ჟდანოვი გ.ლ. ფიზიკა საშუალო საგანმანათლებლო დაწესებულებებისთვის - მ.: ნაუკა, 1981. - 560გვ.

3. ლანდსბერგი გ.ს. ოპტიკა - მ.: ნაუკა, 1976. - 928გვ.

4. ლანდსბერგი გ.ს. დაწყებითი ფიზიკის სახელმძღვანელო. - მ.: ნაუკა, 1986. - ტ.3. - 656 წ.

5. პროხოროვი ა.მ. დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია. - მ.: საბჭოთა ენციკლოპედია, 1974. - ტ.18. - 632 წ.

6. სივუხინ დ.ვ. ზოგადი კურსი ფიზიკაში: ოპტიკა - მ.: ნაუკა, 1980. - 751გვ.

ოპტიკაარის ფიზიკის დარგი, რომელიც სწავლობს სინათლის გამოსხივების ბუნებას, მის გავრცელებას და მატერიასთან ურთიერთქმედებას. სინათლის ტალღები ელექტრომაგნიტური ტალღებია. სინათლის ტალღების ტალღის სიგრძე შედის ინტერვალში. ამ დიაპაზონის ტალღები აღიქმება ადამიანის თვალით.

სინათლე მოძრაობს ხაზების გასწვრივ, რომელსაც სხივები ეწოდება. სხივების (ან გეომეტრიული) ოპტიკის მიახლოებისას, სინათლის სასრული ტალღის სიგრძე უგულებელყოფილია, თუ ვივარაუდებთ, რომ λ→0. ხშირ შემთხვევაში, გეომეტრიული ოპტიკა საშუალებას იძლევა საკმაოდ კარგად გამოთვალოს ოპტიკური სისტემა. უმარტივესი ოპტიკური სისტემა არის ლინზა.

სინათლის ჩარევის შესწავლისას უნდა გვახსოვდეს, რომ ჩარევა შეინიშნება მხოლოდ თანმიმდევრული წყაროებიდან და რომ ჩარევა დაკავშირებულია ენერგიის გადანაწილებასთან სივრცეში. აქ მნიშვნელოვანია სწორად ჩაწეროთ მაქსიმალური და მინიმალური სინათლის ინტენსივობის პირობები და ყურადღება მიაქციოთ ისეთ საკითხებს, როგორიცაა თხელი ფირის ფერები, თანაბარი სისქის ზოლები და თანაბარი დახრილობა.

სინათლის დიფრაქციის ფენომენის შესწავლისას აუცილებელია გაიგოთ ჰაიგენს-ფრენელის პრინციპი, ფრესნელის ზონის მეთოდი და გავიგოთ, როგორ აღვწეროთ დიფრაქციის ნიმუში ერთ ჭრილზე და დიფრაქციულ ბადეზე.

სინათლის პოლარიზაციის ფენომენის შესწავლისას უნდა გესმოდეთ, რომ ამ ფენომენის საფუძველია სინათლის ტალღების განივი. ყურადღება უნდა მიექცეს პოლარიზებული სინათლის წარმოქმნის მეთოდებს და ბრუსტერისა და მალუსის კანონებს.

ოპტიკის ძირითადი ფორმულების ცხრილი