Презентации лекций (1125719)
Текст из файла
Лекция 1Основы геометрической оптики; формулатонкой линзыЛупа (микроскоп Левенгука) – увеличение,ход лучейФормирование изображения в микроскопе –геометрическая оптикаДопущения геометрическойоптикиДлина волны света бесконечно мала.Скорость света конечна, она максимальна в вакууме изависит от среды распространения.Пучок света представляет собой полубесконечныйконус, который имеет вершину и характеризуетсятолько углом расхождения.Поведение световых лучей полностью обратимо –изображение тождественно объекту.Линзы являются тонкими – их толщина пренебрежимомала по сравнению с фокусным расстоянием.Оптическая средаОптическая среда – твердая, жидкая илигазообразная прозрачная среда, в которой светраспространяется со скоростью, отличной отскорости в вакууме. Показатель преломлениясреды – коэффициент, характеризующийснижение скорости распространения света всреде по сравнению с вакуумом.
Он всегдабольше единицы.Основные формулыгеометрической оптикиЗакон отражения света:i = i’Закон преломления света:sin i’/sin i = n’/nПри переходе из менее плотной среды вболее плотную и обратно часть светаотражается.Отражение и преломлениесвета на границе раздела фазЗакон преломления:Закон отражения:sin i / sin i’ = n’/n.sin i’’ = sin iУгол полного внутреннего отраженияПоскольку sin c ≤ 1, то существует угол, когда свет не может пересечьграницу раздела фаз – угол полного внутреннего отражения. Награнице раздела оптических сред угол определяется формулой:c = arcsin n’/n, или при n’=1 (воздух), c = arcsin 1/nПростые сферические линзы«Формула тонкой линзы»:1/a+1/a’=1/f,где a и a’ расстояния от линзы до предмета и егоизображения; f – фокусное расстояние линзы.Следствие: линза дает увеличенное перевернутое изображениеобъекта только тогда, когда он расположен между фокусом идвойным фокусом линзы.Собирающая линза (толщина в центре больше, чем по краю) – f>0;фокус действительныйРассеивающая линза (толщина в центре меньше, чем по краю) –f<0; фокус мнимыйПримеры сферических линзСобирающие линзы:1.
Двояковыпуклая2. Плосковыпуклая3. ВыпукловогнутаяРассеивающие линзы:1. Плосковогнутая2. ДвояковогнутаяПрименение рассеивающих линз1. Очки для близоруких2. Для компенсации аберраций всложных оптических системах – вкомбинации с собирающимилинзами.3. Коллиматоры – трансформациялазерного пучка.Человеческий глаз – схемаВ первом приближении глаз может быть рассмотрен каксложная линза, основными компонентами которойявляются: роговица, передняя камера, хрусталик истекловидное тело.Хрусталик за счет мышц ресничного тела имеет переменнуюкривизну, а весь глаз – способность к аккомодации.Очки и очковые линзыОптическая сила линз измеряется через ихфокусное расстояние (f) или в диоптриях (D).1D = 1м-1Оптическая сила «стандартного» глаза – 58-70 D, чтосоответствует фокусному расстоянию 14-17 мм.При отклонении физических параметров глаза от этихпределов необходимы очки.Для близоруких – рассеивающие линзы (f<0)Для дальнозорких – собирающие линзы (f>0)Линза как лупа – ход лучейХод лучей при рассматривании небольшого предмета l в лупу L.Предмет помещают в непосредственной близости от фокальнойплоскости лупы OO1.
Лучи, исходящие из точки S предмета,собираются в точке S" на сетчатке глаза. В этой же точке собиралисьбы лучи от точки S', если бы лупы не было (S' — мнимое изображениеточки S).Увеличение лупыСтепень увеличения определяется сравнением увеличенногоугла зрения с углом, под которым объект виден, когда оннаходится на условном «расстоянии ясного зрения» — 250мм от глаза. Отсюда угловое увеличение оптическихприборов выражается формулой:Г = d/F = 250/F или Ф/4,гдеF – фокусное расстояние линзы в мм, а Ф – оптическаясила лупы в диоптрияхЛинейное увеличение оптического прибора:M=1+250/fУвеличение лупыНаблюдение малого предмета l.
Наверху — невооружённым глазомна расстоянии наилучшего видения; ϕ — угол раствора лучей отпредмета, попадающих в глаз. Внизу — через лупу; лучи отпредмета входят в глаз под углом α > ϕ; d — расстояние от лупыдо предмета, d' — расстояние от лупы до формируемого еюмнимого изображения предмета, которое видит наблюдательСложные оптические системы1.
Телескоп (линзовый, зрительная труба)2. МикроскопВ обоих случаях основой является парасобирающих линз, где вторая линза служитлупой для разглядывания изображения,создаваемого первой линзой.Для пары тонких положительных линз, разделенныхпромежутком Δ таким, что Δ > f1+f2, фокусноерасстояние системы f составляет:f = f1 * f2 ⁄ΔТаким образом, увеличение, достигаемое парой линз,может быть весьма велико.Увеличение в микроскопепромежуток Δ (длина тубуса) – 160 мм;f1 (объектив) – 2-20 мм (в зависимости от увеличения);f2 (окуляр) – фокусное расстояние отрицательноеМикроскоп, геометрическоеприближениеДля получения изображения препаратрасполагается вблизи переднего фокусаобъектива.Объектив создает сильно увеличенное изображениепрепарата внутри тубуса, которое располагаетсяна большом расстоянии от заднего фокусаобъектива.Окуляр, работая как лупа, позволяет наблюдатьизображение, создаваемое объективом, как бы вбесконечности.Первыйрисунок,сделанный подмикроскопомСтеллути, 1630Первыйсложныймикроскоп(Р.
Гук,около 1660 г.)Первый рисунок клетокРоберт Гук,срез пробки,1665 г.МикроскопЛевенгука(копия)Бактерии из полости ртаИз истории оптикиПервый телескоп (зрительная труба) – Галилей, 1609 г.Первый сложный микроскоп с увеличением более х10 – Роберт Гук(около 1660 г.)Простой микроскоп (лупа) с увеличением более х100 – Антони ванЛевенгук (70-е годы XVII века)Развитие теории аберраций – конец XVIII – середина XIX века.Апланатические системы – начало ХIX века.Создание комбинированных линз для уменьшения аберраций –первая половина 19 века (фотообъективы, объективыбольшого увеличения и с применением иммерсии).Создание сортов оптического стекла с различной дисперсией;математические расчеты объективов микроскопа применениегомогенной иммерсии для достижения дифракционногопредела разрешения – Эрнст Аббе (60-е – 70-е годы XIX века).Формирование изображенияпрепарата в микроскопеОптическая длина тубуса – 160 мм; 25 см (250 мм) –расстояние «ясного зрения».Расстояние ясного зрения - расчетная величина,используемая для определения увеличения микроскопа.Оптическиеплоскости вмикроскопе1 группа (S1 - S4): лампа осветителя – диафрагма конденсора– з.ф.п.
объектива – входной зрачок глаза2 группа (I1 - I4): полевая диафрагма – препарат – диафрагмаокуляра – сетчатка глазаХод лучей в микроскопах с конечной ибесконечной оптической длиной тубусаЛекция 2Физическая оптика: интерференция идифракцияДифракционная решеткаФормирование изображенияобъективом микроскопа – теория Аббеи критерий РэлеяПространство предметов ипространство изображенийВ оптике часто рассматривается изображение предметов,создаваемое линзами и/или зеркалами.В геометрической оптике изображение предмета тождественноему (ход лучей обратим). В физической оптике изображение нетождественно предмету, так как ход волнового фронтанеобратим.Для описания соотношения предметов и их изображений,создаваемых оптическим прибором, удобно ввести понятия«пространство предметов» и «пространство изображений».В случае микроскопа пространство предметов ограничиваетсяпрепаратом, а пространство изображений возникает позадизадней фокальной плоскости объектива и рассматриваетсячерез окуляр или проецируется на матрицу камеры.Соответственно глаз рассматривает вторичное изображение,создаваемое окуляром, которое проецируется линзами глаза насетчатку.Оптическиеплоскости вмикроскопе1 группа (S1 - S4): лампа осветителя – диафрагма конденсора– з.ф.п.
объектива – входной зрачок глаза2 группа (I1 - I4): полевая диафрагма – препарат – диафрагмаокуляра – сетчатка глазаУвеличение и разрешениеВ геометрической оптике увеличение прибора (простой линзы)может быть бесконечно большим. На практике различаютполезное и избыточное увеличения.Полезным называется увеличение, которое делает различимымдля глаза новые детали изображения.Избыточным называется увеличение, которое не приносит визображение новых деталей, а только делает его болееразмытым.Разрешение (разрешающая способность прибора) – этокомплексная характеристика, которая имеет несколькоопределений.
Наиболее часто под разрешением подразумеваютвозможность увидеть раздельно два близко расположенныхобъекта, то есть фактически обсуждается не минимальнаявеличина объектов, а расстояние между ними (угловое илилинейное). В некоторых случаях под разрешениемподразумевают минимальный по размеру объект, которыйможно увидеть в оптическом приборе.Физическая оптикаДля описания разрешающей способности приборагеометрической оптики недостаточно. В качествеследующей аппроксимации используетсяфизическая оптика.Физическая оптика учитывает волновые свойствасвета (фотонов) и за счет этого позволяет точнееописать соотношение между объектом и егоувеличенным изображением.Кроме того, физическая оптика позволяетматематически рассчитать системы линз, создающихнаилучшее изображение (объективы, свободные отаберраций).Допущения физической оптикиДлина волны света конечна.Распространение света есть распространениеэлектромагнитных колебаний в виде волновыхфронтов.Квантовые эффекты отсутствуют.Следствия:1.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
