Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 59

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 59)

На рис. 259 изображена простейшая схема телескопа Максутова. Параллельный пучок лучей в этом телескопе, пройдя через мениск 1 и отразившись в вогнутом зеркале 2, дает в фокусе Р изображение, не искаженное ни хроматической, ни сферической аберрациями. Для удобства наблюдения пу.чок лучей поворачивается плоским зеркалом 3.

Изображение в г' рассматривается с помощью окуляра 4, 9 120. Яркость изображения для протяженных н точечных источников. Для правильного понимания действия' оптических приборов, предназначенных для работы сов- 308 местно с глазом, необходимо учитывать особенности строения глаза. Мы уже указывали в з 113, что сетчатая оболочка глаза состоит из отдельных светочувствительных элементов, каждый из которых реагирует на попадающий на него свет независимо от других элементов. При увеличении освещенной поверхности сетчатки лишь большее число ее элементов участвует в восприятии света, но световое раздражение к а жд о г о из элементов не усиливается. Поэтому световое ощущение определяется о с в е щ е н н о с т ь ю сетчатки, т. е, световым потоком, падающим на единицу ее поверхности.

В этом смысле глаз подобен фотоаппарату, где почернение в данном месте пластинки зависит от о с в е щ е н н о с т и изображения в этом месте и не зависит от размеров всего изображения. Объекты с одинаковой я р к о с т ь ю, расположенные на разном расстоянии от глаза, будут восприниматься глазом как о д и н а к о в о я р к и е.

Например, рассматривая ряд фонарей вдоль длинной улицы, мы увидим их одинаково яркими, хотя они удалены от нас на разное расстояние. Для пояснения напомним, что хотя с увеличением расстояния до источника уменыпается световой поток, попадающий в глаз, однако во столько же раз уменьшается и площадь изображения этого источника на сетчатке. Поэтому освещенность изображения на сетчатке, равная о т н ош е н и ю вышеупомянутых величин, остается неизменной. Но именно освещенность сетчатки определяет световое ощущение, которое, как мы видим, остается неизменным при удалении источника. (Конечно, при этом предполагается, что атмосфера вполне прозрачна и удаление источника не сопровождается возрастающим поглощением света.) Световой поток, поступающий в глаз, может в известных пределах (в 10 — 15 раз) регулироваться благодаря способности зрачка расширяться и сужаться.

В условиях яркого освещения зрачок уменьшается до 2 — 3 мм и освещенность на сетчатке падает; наоборот, в условиях слабого освещения зрачок увеличивается до своего макспмального размера (7 — 8 мм) и освещенность изображения возрастает.

В тех случаях, когда для наблюдения используется тот илн иной оптический прибор (лупа, микроскоп, зрительная труба), глаз непосредственно рассматривает не сам предмет, а его изображение в приборе. Яркость изображения п р от я ж е н н о г о предмета, как мы знаем (см. з !09), равна яркости самого предмета, если можно пренебречь потерей света в приборе. При больших потерях за счет поглощения и отражения света преломляющими поверхностями яркость 309 изображении соответственно снижается. Следовательно, при рассматрнвашш протяженных объектов с помощью прибора мы во всяком случае н е и о л у ч а е м в ы и г р ыш а в я р к о с т и по сравнению с тем случаем, когда предмет рассматривается невооруженным глазом. Существенно другие результаты получаются, если наблюдается т о ч е ч н ы й источник света, например звезда.

С точки зрения вопроса о яркости точечным источником является всякий источник, который настолько мал, что глаз видит его под углом зрения, не большим !', в условиях нормального освещения. При рассматривании точечного источника все его изображение попадает на о д н н с в е т очувствительный элемент сетчатки. На этот единственный элемент падает весь световой поток, попадающий в глаз.

Поэтому в случае точечного источника световое ощущение определяется суммарным световым потоком, попадающим в глаз, а не освещенностью сетчатки, как это имеет место при протяженном источнике. В соответствии с этим яркость изображения точечного источника будет определяться суммарной величиной поступающего в глаз светового потока. Рис. 260. Световой поток, попадающиГ1 в глаз, при использоваиии теле- скопа зиачктельио увеличивается В тех случаях, когда источник рассматривается невооруженным глазом, световой поток пропорционален и л о щ ад и з р а ч к а глаза (рис, 260, а). Если же источник рассматривается с помощью, например, зрительной трубы, то световой поток, попадающий в объектив трубы и далее в глаз наблюдателя ~рис. 260, б), пропорционален п л о щ ад и о б ъ е к т и в а.

Благодаря этому яркость изображения возрастает пропорционально отношению квадратов 310 диаметров объектива прибора и зрачка гчаза а). Например, прп наблюдениях с помощью телескопа, имеющего диаметр объектива 60 см, полагая диаметр зрачка глаза равным 6 мм, получаем увеличение видимой яркости звезд в 10 000 раз.

Замечательно.чтояркость фона неба, какобье к т а п р о т я ж е н н о г о. при наблюдении в телескоп не увеличивается, т. е. контрастность изображения значительно возрастает. Благодаря этому при рассматривании в телескоп звезды видны даже днем. Таким образом, в противоположность случаю наблюдения протяженных источников оптические приборы очень сильно повышают возможность видения слабых т о ч е чн ы х источников света. Именно этими причинами объясняется то, что мощные телескопы, имеющие несколько метров в поперечнике, позволяют видеть звезды в десятки тысяч раз более слабые. чем видит невооруженный глаз, й 121. «Ночезрнтельная труба» Ломоносова. Хотя яркость в»обреж«пня протяженного источника прн нспользованпн зрительной трубы н ве повышается, возможность распознавания деталей слабо освещенных предметов прн этом возрастает.

Этот факт был установлен впервые русским ученьп«, основоположником русской науки и приборостроения М. В. Ломоносовым (!7!! — !765), которьш сконструнровал «ночезрнтельную трубу», предназначенную для рассматривания предметов в условиях слабого освещення — ночью нлн в сумерках. В этих условиях свойства воспрнпнмающего глаза значнтельно изменяются по сравнению с дневнымн условняьш, в частности, как мы уже указывали )ь«! !3), значнтельно возрастает тот мннпмальпый угол зре«шя, под которым глаз может еще различить две тачки объекта как разделькь!е.

Зрительная труба, увелнчнвая угат зрения, под которым видны предметы глазом, повышает способность разлпчать предметы в условиях ночного н сумере шого освещення. Оптическая снстема «ночезрнтельной трубы» делается нз возможно малого числа деталей для уменьшения потерь саста на отражение и поглощение. С этой л<е пелью поверхности аптнчесьнх деталей «просветляются» !см. ь«!1!).

Труба долж~«а быть расс штана на работу ее прн макспмальном диаметре зрачка глаза — около 8 мм. Кроме того, труба для ночных наблюдений должна нметь возлюжно большую светоснлу н большое увелвченне. $ 122. Зрение двумя глазами н восприятие глубины пространства.

Стереоскоп. Зрительное восприятие внешнего пространства является сложным действием, в котором существенным обстоятельством является то, что в нормальных условиях мы пользуемся д в у м я глазами. Один и тот же предмет дает изображения на сетчатых оболочках обоих ') Прн этом предполагается, что подбор объектива н окуляра телескопа произведен правильно. так что весь световой поток, падающий на объектив, проникает в зрачок глаза наблюдателя. 311 глаз, причем оба изображения немного различаются между собой, так как предмет несколько различно расположен относительно обоих глаз; один глаз немного лучше видит правую сторону его, а другой — левую, Эти различия ничтожны, когда рассматривается плоский предмет (картина), и становятся вполне ощутньгыми при наблюдении объемных предметов.

Световые раздражения, получаемые каждым глазом, соединяются в нашем сознании в один зрительный образ, в котором отображаются особенности, связанные с п р о с т р а н с т в е н н ы м характером рассматриваемого предмета. Желая рассмотреть какой-либо предмет, мы поворачиваем оба глаза так, что зрительные осн их пересекаются на Рис. 261. Рассматривание предмета обоими глазами дает возможность оценить расстояние до предмета, Угол а на рггсуняе изображен значительно больгннм, чем зто имеет место в действительности при рассматривании протяженных предметов этом предмете (рис. 26)). 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 дает нам представление о г л у б и н е п р о с т р а н с т в а (перспективе), об объемном распределении деталей рассматриваемого предмета, делает возможным, как говорят, сгпереоскопическое зрение. Прн зрении одним глазом мы также производим оценку относительного расположения предметов, используя для этого косвенные признаки: сравнение размеров объекта с размерами предметов, которые нам известны из опыта, изменения в цвете и расположении света и теней, наложение контуров объектов друг на друга и т.

Характеристики

Список файлов книги