yavor2 (553175), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Промежуточные цвета воспринимаются при одновременном раздражении двух или трех типов колбочек. В зависимости от степени раздражения каждого из этих типов колбочек мозг получает различные серии нервных импульсов и интерпретирует это как разные цвета. 170 6 66.3. Аккомодация. Бинокулярное зрение 1. Глаз должен одинаково хорошо видеть предметы, расположенные на разных расстояниях от него.
Как бы ни менялось расстояние г( от предмета до глаза, на сетчатке должно получиться четкое изображение. Согласно формуле линзы (65.13) это возможно лишь в том случае, если одновременно меняется фокусное расстояние Г оптической системы. Как уже говорилось в предыдущем параграфе, изменение оптической силы глаза Ф и его фокусного расстояния Г=1)Ф происходит за счет изменения радиусов кривизны поверхности хрусталика. Это явление называется аккомодацией, Аккомодация происходит непроизвольно. Как только глаз переводится с одного предмета на другой, нарушается резкость изображения, о чем в мозг приходит сигнал. Обратный сигнал из Рис.
66.6. мозга к циллиарной мышце вызывает ее сокращение или растяжение до тех пор, пока не получится резкое изображение. Точка, которую глаз видит при расслабленной циллиарной мышце, называется дальней точкой, видимая при максимальном напряжении— ближней точкой. Для нормального глаза дальняя точка лежит бесконечно далеко, ближняя точка — на расстоянии около! 5 — 20 см. 2. При близорукости дальняя точка лежит на конечном расстоянии, иногда при сильной близорукости — очень близко от глаза. Соответственно приближается и ближняя точка, поэтому близорукие люди для лучшей видимости приближают предметы к глазу.
Близорукость вызывается либо вытянутостью глазного яблока, либо спазмом циллиарной мышцы. Коррекция близорукости производится с помощью очков с вогнутыми линзами (рис. 66.6, а и б). Дальнозоркость вызвана либо укороченностью глазного яблока, либо слабой аккомодацией.
Это приводит к удалению ближней точки от глаза. Дальнозоркость обычно возникает в старческом возрасте, когда хрусталик теряет упругость, но встречается и врожденная дальноюркость. Для коррекции этого недостатка глаза применяются очки с выпуклыми линзами (рис. 66.6, в и г). 171 3. Расся>атривая предмет двумя глазами, мы получаем на сетчатке каждого из них несиолько различные изображения.
В то же время мы воспринимаем один предмет, но видим его стереоскопически, т. е. объемно. Представление о глубине пространства возвикает благодаря тому, что, направляя оба глаза на один объеит, мы усилием глазвых мышц поворачиваем их так, чтобы их оптические оси пересекались на предмете. Угол сь между осями называется углом конвергенции. Расстояние между глазами (база) равно Ь=- б см, а расстояние до предмета >)) 26 см. Следовательно, угол конвергенции и ЬЯ меняется от нуля (дальняя тачка) до 1О' (ближняя точка). Одновременное и непроизвольное усилие аккочодации и конвергенции позволяет оценить глубину пространства и расстояниедо предметов значительнолучшс, чем при зрении одним глазом.
Увеличивая искусственно базу с помощью биноклей или стереотруб, можно оценить расстояние до удалет>ых предметов точнее, чеч невооруженными глазал>и. в 66.4. Угол зрения. Разрешающая способность глаза 1. Величина изображения предмета на сетчатке определяется исключительно углом зрения гр=й>) с вершиной в оптическом центре глаза и с лучами, направленными на крайние точки предмета (рис. 66.7). Можно увеличить угол зрения, приблизив предмет к глазу.
Однако при этом усиливается напряжение циллиарной мышцы, и глаз устает. Особенно трудно аккомодировать глаз, если предмет расположен около ближней точки. Расстоянием наилучшего зре- ния называется такое расстояние '-Г"" от предмета до глаза, при кото- ром угол зрения оказывается Рис. 66.7. максимальным, а напряжение аккомодации не чрезмерно велико, и глаз не устает. У нормального глаза расстояние наилучшего зрения около 25 см. Близоруким людям легче приблизить предмет к глазу; это позволяет им различать довольно малые предметы.
Наоборот, дальнозоркие затрудняются в различении мелких предметов, например, букв при чтении. 2. Две точки изображения будут восприниматься раздельно, если они попадут на две разные светочувствительные клетки сетчатки. В противном случае они будут возбуждать лишь одну клетку. Принято говорить, что глаз не разрешает две разные точки предмета, если их изображения получаются на одном светочувствительном элементе сетчатки. Разрешающа способность глаза оценивается по минимальному углу зрения ф„под которым при хорошем освещении две точки еще видны отдельно.
3. Опыт дает для минимального угла зрения значение около одной угловой минуты (фаж1'), если освещенность предмета около 5 лк. Это соответствует тому опытному факту, что расстояние между двумя соседними палочками или колбочками равно примерно пяти микронам (й, = 5 16-а мм). В самом деле, как видно из рис. 66.7, наименьший угол зрения ф,=п,)7", где 7=-17,2 мм — фокусное 172 расстояние оптической системы глаза. Имеем: ач З 10 з !80 00 и 1Р п 1 172 в С уменьшением освещенности разрешающая способность глаза ухудшается; как говорят, падает острота зрения.
Под остротой зрения понимают величину, обратную наименьшему разрешаемому при данной освещенности углу, выраженному в минутах: В = 1/~р,. Она меняется от 0,3 при освещенности менее 0,1 лк до 1,3 при освещенности более 1ОО лк. в 66.5. Лупа !. Простейшим прибором, позволяющим увеличить угол зрения, является лула — короткофокусная линза, которую помещают между предметом и глазом так, как это показано на рис. 66.8. С помощью невооруженного глаза мы рассматриваем небольшой предмет АВ =л, помещенный на л~ расстоянии наилучшего зрения Р = 25 см, под углом зрения 1 ~ Ь, тангенс которого 1Н ~р, = АР.
3 Если этот же предмет поместить вблизи фокуса лупы, то глаз Е Ь будет его воспринимать под уг- Ю лом зрения Ч~, который определяется из условия 1Н Ч~ = Д!7', где 7 — фокусное расстояние линзы. ряс. 6ь.ж В результате изображение аб предмета на сетчатке глаза, вооруженноголупой, окажется больше изображения, которое возникает на сетчатке невооруженного глаза. Нам будет казаться, что мы видим не маленький предмет АВ, а большой предмет А,В,. 2. Угловым увеличением у лупы называется отношение тангенса угла Ч~, под которым предмет виден в лупе, к тангенсу угла ~р„ под которым предмет виден невооруженным глазом на расстоянии наилучшего зрения.
Но 1Н<р = ЙЧ", а 16~р, = 777Р, следовательно, 166.1 1) На практике применяются лупы с фокусными расстояниями от 10 см до 1 см. Это позволяет получить увеличения у от 2,5 до 25. Заметим, что короткофокусные лупы вносят большие искажения из-за сферической аберрации, астигматизма н дисторсии $65.7). Поэтому обычно довольствуются пяти-десятикратными увеличениями. 173 9 66.6. Микроскоп 1. Для получения больших угловых увеличений (порядка нескольких сот) применяют микроскоп.
Он является комбинацией двух короткофокусных систем — объектива и окуляра (рис. 66,9). Предмет и располагается вблизи фокуса объектива г;, действительное изображение Н получается за объективом вблизи фокуса л бж и'ь и и н ~! и б и Рис. 66.9. окуляра г,. Отсюда следует, что расстояние от первого изображения до фокуса объектива примерно совпадает с расстоянием между фокусами объектива и окуляра. Это позволяет определить линейный размер первого изображения. Как видно из рис. 66.9, О Ь (66. 12) (об 2. Найдем угловое увеличение микроскопа по тому же методу, как мы искали угловое увеличение лупы.
Имеем: 1к~7 О а аа й 0Ь вЂ” — — — — — — (66. 13) 1к чо 1ои 17 1ои%б /з 1ок%б ' У хороших современных микроскопов /,б — 2,5 мм, / = 15 мм и А ж 160 мм. Учитывая, что Вж250 мм, получим у 160 250/2 5 15ж 1000 Как будет показано в З 66.8, строить микроскопы с увеличением более 1000 нецелесообразно, н обычно работают на меньших увелнчениях, порядка 500 — 600. 9 66.7. Телескоп 1. Телескоп служит для увеличения угла зрения при рассмотренин деталей удаленных предметов. Существуют различные конструкции телескопов, мы ограничимся рассмотрением хода лучей в трубе Кеплера (рис.
66.10). 174 Пусть предмет АВ расположен далеко от объектива с фокусным расстоянием )',б, причем точка В расположена на оптической оси системы, точка А — над осью. Предмет виден невооруженным глазом под углом зрения фю Изображение предмета А,В,=Ь получится практически в фокальной плоскости объектива.
Расположим теперь окуляр с фокусным расстоянием г„„ таким образом, чтобы передний фокус окуляра совпал с задним фокусом Рис. 66.10. объектива. Тогда окуляр будет работать как лупа, и в глаз попадет параллельный пучок света под углом зрения ф) гро. Угловое увеличение телескопа 1ЯФ й. й гоб (66.14) (Я то гоо Гоб гоо Для получения значительных увеличений в телескопах используются длиннофокусные объективы и короткофокусные окуляры. 2, Весь световой поток, выходящий из окуляра, должен попасть иа сетчатку. Следовательно, нужно подобрать такие диаметры объектива и окуляра, чтобы выходящий из трубы пучок света перекрыл либо весь зрачок глаза, либо его часть. Если пучок окажется шире зрачка, то часть энергии будет бесполезно рассеяваться радужной оболочкой глаза, и фактически изображение будет давать не весь объектив, а лишь его часть.
Приближенно можно диаметр окуляра 11оо положить равным диаметру зрачка. Это дает прн ночных наблюдениях 11 ж 6 — 8 мм, при дневных 2 — 3 мм. Отсюда находим диаметр обьектива. Как видйо из рис. 66.10, 7= — = — ° гоб Ооб (66.15) г оя (уоо Например, при двадцатикратном увеличении труба для ночных наблюдений должна иметь объектив диаметром 11 = 20 8 мм =!60 мм. Поскольку фокусное расстояние окуляра Г ж 20 мм, то из (66 15) следует, чгог б= уГ = 20.
20 им= 400 мм. Итак, общая длина трубы окажется 420 мм. 3. Телескопы, объективом которых служат линзы, называются рсфракторажи (от латинского ге(гас(пз — преломленный), Рефракторы имеют объективы с максимальным диаметром 1 м. Изготовление линз с большими диаметрами наталкивается на огромные технические трудности. Гораздо легче изготовить стеклянную отливку большого диаметра для изготовления зеркала. Здесь не требуется оптическая однородность стекла, и шлифовать необходимо только одну поверхность. В зеркалах с большим диаметром отражающей поверхности придают не сферическую, а параболическую форму, что 175 позволяет уменьшить сферическую аберрацию.
Затем отражающая поверхность покрывается в вакууме тонким слоем алюминия. Телескопы с зеркальным объективом называются рефлекпюракп (от латинского гейес1еге — отражать). Первый зеркальный телескоп построил Ньютон в 1671 — 72 гг. Схема телескопа Ньютона показана на рнс. 66.11. Параллельный пучок света от далекого источника попадает на зеркало 3; отразившись от него, а затем от вспомогательного зеркала С, которое поворачивает лучи на 90', пучок фокусируется в точке г", где возникает действительное иэображение.
Окуляр О работает так же, как и в рефракторе. Рис. 66З1. Рефлектор с диаметром зеркала около 5 м и длиной 16,5 м установлен в обсерватории Маунт-Паломар в США. В настоящее время в СССР шлифуется зеркало для крупнейшего телескопа диаметром 6 м. 4. Обычно справедливо говорят, что телескоп нужен «для увеличения». Попытаемся уточнить, чтб он увеличивает в разных случаях.,Оказывается, что если рассматривается удаленный земной предмет или планета, то действие телескопа сводится к увеличению угла зрения, а зто, в свою очередь, приводит к увеличению разрешающей способности.
Так, если невооруженным глазом мы видим на Луне несколько темных пятен, а Марс воспринимаем как красноватую точку, то с помощью телескопа с диаметром 5 м можно на Луне различить детали величиной около 1 м, а на Марсе — около 100 м. Что касается яркости рассматриваемых предметов, то она такая же, как и при рассмотрении предмета невооруженным глазом. Совершенно иной результат получается при наблюдении звезд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
