Оптика
ерительные приборы также широко распространены в геодезии
(нивелир, теодолит и др.).
Теодолит - геодезический инструмент для определения направлений и
измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах,
топографической и маркшейдерских съемках, в строительстве и т.п.
Нивелир - геодезический инструмент для измерения превышений точек
земной поверхности - нивелирования, а также для задания горизонтальных
направлений при монтажных и т.п. работах.
В навигации широко распространён секстант - угломерный зеркально-
отражательный инструмент для измерения высот небесных светил над горизонтом
или углов между видимыми предметами с целью определения координат места
наблюдателя. Важнейшая особенность секстанта - возможность совмещения в
поле зрения наблюдателя одновременно двух предметов, между которыми
измеряется угол, что позволяет пользоваться секстантом на самолёте и на
корабле без заметного снижения точности даже во время качки.
Перспективным направлением в разработке новых типов оптических
измерительных приборов является оснащение их электронными отсчитывающими
устройствами, позволяющими упростить отсчет показаний и визирования, и т.п.
[ 5 ]
Глава 6. Применение оптических систем в науке и технике.
Применение , а так же роль оптических систем в науке и технике очень
велико. Не изучая оптические явления и не развивая оптические инструменты
человечество не было бы на столь высоком уровне развития техники.
Почти все современные оптические приборы предназначены для
непосредственного визуального наблюдения оптических явлений.
Законы построения изображения служат основой для построения
разнообразных оптических приборов. Основной частью любого оптического
прибора является некоторая оптическая система. В одних оптических приборах
изображение получается на экране, другие приборы предназначены для работы с
глазом . в последнем случае прибор и глаз представляют как бы единую
оптическую систему и изображение получается на сетчатой оболочке глаза.
Изучая некоторые химические свойства веществ, ученые изобрели способ
закрепления изображения на твердых поверхностях, а для проецирования
изображений на эту поверхность стали использовать оптические системы,
состоящие из линз. Таким образом, мир получил фото- и киноаппараты, а с
последующим развитием электроники появились видео- и цифровые камеры.
Для исследования малых объектов , практически незаметных глазу
используют лупу, а если её увеличения не достаточно , тогда применяют
микроскопы. Современные оптические микроскопы позволяют увеличивать
изображение до 1000 раз, а электронные микроскопы в десятки тысяч раз. Это
даёт возможность исследовать объекты на молекулярном уровне.
Современные астрономические исследования не были бы возможными без
«трубы Галилея» и «трубы Кеплера». Труба Галилея , нередко применяемая в
обычном театральном бинокле, даёт прямое изображение предмета, труба
Кеплера - перевернутое. Вследствие этого , если труба Кеплера должна
служить для земных наблюдений , то её снабжают оборачивающей системой
(дополнительной линзой или системой призм ) , в результате чего изображение
становится прямым. Примером подобного прибора может служить призменный
бинокль.
Преимуществом трубы Кеплера является то , что в ней имеется
дополнительное промежуточное изображение , в плоскость которого можно
поместить измерительную шкалу, фотопластинку для производства снимков и
т.п. Вследствие этого в астрономии и во всех случаях, связанных с
измерениями, применяется труба Кеплера.
Наряду с телескопами, построенными по типу зрительной трубы -
рефракторами, весьма важное значение в астрономии имеют зеркальные (
отражательные ) телескопы, или рефлекторы.
Возможности наблюдения , которые даёт каждыё телескоп, определяются
диаметром его отверстия. Поэтому с давних времен научно техническая мысль
направлена на отыскание
способов изготовления больших зеркал и объективов.
С постройкой каждого нового телескопа расширяется радиус наблюдаемой
нами Вселенной.
Зрительное восприятие внешнего пространства является сложным действием
, в котором существенным обстоятельством является то, что в нормальных
условиях мы пользуемся двумя глазами. Благодаря большой подвижности глаз мы
быстро фиксируем одну точку предмета за другой; при этом мы можем оценивать
расстояние до рассматриваемых предметов, а также сравнивать эти расстояния
между собой. Такая оценка даёт представление о глубине пространства, об
объемном распределении деталей предмета, делает возможным стереоскопическое
зрение.
Стереоскопические снимки 1 и 2 рассматриваются с помощью линз L1 и L2 ,
помещенных каждая перед одним глазом. Снимки располагаются в фокальных
плоскостях линз, и следовательно, их изображения лежат в бесконечности. Оба
глаза аккомодированы на бесконечность. Изображения обоих снимков
воспринимаются как один рельефный предмет, лежащий в плоскости S.
Стереоскоп в настоящее время широко применяется для изучения снимков
местности. Производя фотографирование местности с двух точек, получают два
снимка , рассматривая которые в стереоскоп можно ясно видеть рельеф
местности. Большая острота стереоскопического зрения даёт возможность
применять стереоскоп для обнаружения подделок документов, денег и т.п.
В военных оптических приборах , предназначенных для наблюдений
(бинокли, стереотрубы ), расстояния между центрами объективов всегда
значительно больше, чем расстояние между глазами, и удаленные предметы
кажутся значительно более рельефными , чем при наблюдении без прибора.
Изучение свойств света, идущего в телах с большим показателем
преломления привело к открытию полного внутреннего отражения. Это свойство
широко применяется при изготовлении и использовании оптоволокна. Оптическое
волокно позволяет проводить любое оптическое излучение без потерь.
Использование оптоволокна в системах связи позволило получить
высокоскоростные каналы для получения и отправки информации.
Полное внутреннее отражение позволяет использовать призмы вместо
зеркал. На этом принципе построены призматические бинокли и перископы.
Использование лазеров и систем фокусоровки позволяет фокусировать
лазерное излучение в одной точке, что применяется в резке различных
веществ, в устройствах для чтения и записи компакт-дисков, в лазерных
дальномерах.
Оптические системы широко распространены в геодезии для измерения углов
и превышений (нивелиры, теодолиты, секстанты и др.).
Использование призм для разложения белого света на спектры привело к
созданию спектрографов и спектроскопов. Они позволяют наблюдать спектры
поглощений и испусканий твердых тел и газов. Спектральный анализ позволяет
узнать химический состав вещества.
Использование простейших оптических систем – тонких линз, позволило
многим людям с дефектами зрительной системы нормально видеть (очки, глазные
линзы и т.д.).
Благодаря оптическим системам было произведено много научных открытий и
достиженй.
Оптические системы используются во всех сферах научной деятельности, от
биологии до физики. Поэтому, можно сказать , что сфера применения
оптических систем в науке и технике – безгранична. [ 4,6 ]
Заключение.
Практическое значение оптики и её влияние на другие отрасли знания
исключительно велики. Изобретение телескопа и спектроскопа открыло перед
человеком удивительнейший и богатейший мир явлений , происходящих в
необъятной Вселенной. Изобретение микроскопа произвело революцию в
биологии. Фотография помогла и продолжает помогать чуть ли не всем отраслям
науки. Одним из важнейших элементов научной аппаратуры является линза. Без
неё не было бы микроскопа, телескопа, спектроскопа, фотоаппарата, кино ,
телевидения и т.п. не было бы очков, и многие люди, которым перевалило за
50 лет, были бы лишены возможности читать и выполнять многие работы ,
связанные со зрением.
Область явлений, изучаемая физической оптикой, весьма обширна.
Оптические явления теснейшим образом связаны с явлениями, изучаемыми в
других разделах физики, а оптические методы исследования относятся к
наиболее тонким и точным. Поэтому неудивительно , что оптике на протяжении
длительного времени принадлежала ведущая роль в очень многих
фундаментальных исследованиях и развитии основных физических воззрений.
Достаточно сказать, что обе основные физические теории прошлого столетия -
теория относительности и теория квантов - зародились и в значительной
степени развились на почве оптических исследований. Изобретение лазеров
открыло новые широчайшие возможности не только в оптике, но и в её
приложениях в различных отраслях науки и техники.
Список литературы.
1. Арцыбышев С.А. Физика - М.: Медгиз, 1950. - 511с.
2. Жданов Л.С. Жданов Г.Л. Физика для средних учебных заведений - М.:
Наука, 1981. - 560с.
3. Ландсберг Г.С. Оптика - М.: Наука, 1976. - 928с.
4. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. - М.: Наука, 1986. - Т.3. -
656с.
5. Прохоров А.М. Большая советская энциклопедия. - М.: Советская
энциклопедия, 1974. - Т.18. - 632с.
6. Сивухин Д.В. Общий курс физики : Оптика - М.: Наука, 1980. - 751с.
| |  скачать работу |
Оптика |
