59. К ак представляется точка, находящаяся над поверхностью воды, для глаза, смотрящего из воды, – ближе к поверхности раздела двух сред или дальше.

60. Найти построением точку (см. рисунок) на горизонтальной поверхности, в которой отражается луч, идущий из точки А и после отражения от поверхности падающий в точку В.

61. Как соотносятся показатели преломления сердцевины и оболочки световода, принцип действия которого основан на явлении полного внутреннего отражения?

62. Задачи для самостоятельного решения

1. Определить коэффициент дисперсии если для стекла ТФ10: n_е=1,813767, .

2. Определить заднее фокусное расстояние оптической системы находящейся в воздухе, если переднее фокусное расстояние равно 100 мм.

3. Чему будет равно переднее фокусное расстояния оптической системы с помощью которой производится фотографирования в воде (первая линза объектива касается воды, показатель преломления воды 1,33) ?

4. Определить толщину редуцированной плоскопараллельной пластинки толщиной 15 мм, имеющей показатель преломления 1,5.

5. На сколько сместиться луч, идущий из воздуха через плоскопараллельную пластинку толщиной 10 мм, изготовленную из стекла с показателем преломления 1,5 после прохождения через неё, если угол падения луча на входную грань плоскопараллельной пластинки можно считать малым?

6. Чему будет равна толщина редуцированной плоскопараллельной пластинки, если её реальная толщина равна 20 мм, а величина смещения луча после прохождения через неё – 6 мм?

7. Чему будет равна толщина редуцированной призмы, если её световой диаметр 20 мм, коэффициент призмы равен 2, показатель преломления 1,5.

Список литературы

1. Прикладная оптика / А.С. Дубовик [и др.]; под ред. А.С. Дубовика. – М.: Машиностроение, 1992. – 479 с.

2. Запрягаева, Л.А. Расчет и проектирование оптических систем / Л.А. Запрягаева, И.С. Свешникова. – М.: Логос, 2000. – 581 с.

3. Прикладная оптика / Н.П. Заказнов [и др.]; под ред. Н.П. Заказнова. – М.: Машиностроение, 1988. – 312 с.

4. Агапов, Н.А. Прикладная оптика: учебное пособие / Н.А. Агапов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008. – 333 с.

5. Заказнов, Н.П. Теория оптических систем / Н.П. Заказнов, С.И Кирюшин., В.И. Кузичев. – М.: Машиностроение, 1992. – 447 с.

6. Ландсберг Г.С. Оптика. –М.: Физматлит, 2003.

7. Родионов С.А. Основы оптики. – С.-Петербург: С.-П. государственный институт точной механики и оптики. 2000.

Приложение 1

Телескопические системы

Оптические системы легко классифицируются в зависимости от расположения предмета и его изображения:

1. Предмет далеко, но на конечном расстоянии, изображение близко (как правило, в фокусе) – объектив.

2. Предмет близко – изображение далеко, но на конечном расстоянии – проектор.

3. Предмет близко, изображение в бесконечности – микроскоп.

4. Предмет и его изображение в бесконечности – телескоп.

Действие первых трех систем можно свести к действию одного компонента – линзы либо зеркала, телескопическая система может быть представлена двумя компонентами.

Телескопическими (ТС) называются оптические системы, преобразующие входящие в них от предметных точек пучки параллельных между собой лучей так же в пучки взаимно параллельных лучей, но другого диаметра и углами наклона к оптической оси. Телескопические системы также называются афокальными (фокусы в таких системах расположены в бесконечности, а оптическая сила равна нулю).

Телескопические системы предназначены:

– для наблюдения удаленных предметов (геодезические (теодолиты и нивелиры), астрономические и стереоскопические приборы, оптические дальномеры, прицелы, перископы, бинокли и т.д.);

– для дискретного изменения увеличения системы (вращающиеся телескопические насадки;

– для формирования излучения лазеров (афокальные насадки, представляющие собой обратную телескопическую систему Галилея, предназначенную для увеличения диаметра лазерного пучка и уменьшения его расходимости; для концентрации лазерного излучения на площадке малого размера, например для сварки, резки, спекания, гравировки, восстановления изношенных поверхностей деталей трения, хирургии, стоматологии и т.п.) и т.д.

Телескопические системы, предназначенные для визуального наблюдения удаленных предметов, называются зрительными тубами.

Если предмет в бесконечности, то изображение получается в фокальной плоскости. Если предмет находится на конечном расстоянии, то изображение будет за фокальной плоскостью. Если это смещение изображения невелико, то благодаря ограниченной разрешающей способности глаза наблюдатель не ощущает размывания изображения. Наименьшее конечное расстояние до предметов, когда труба сфокусирована на бесконечность, а изображение этих предметов остается резким, называют началом бесконечности или кажущейся бесконечностью р= 206265*D*Г/60. Для бинокля с шестикратным увеличение и диаметром входного зрачка 30 мм – р = 600 м. Фактически оно меньше из-за аккомодации глаза в пределах в 2-3 диоптрии в соответствии с формулой р=Г²/(2-3) получаем 12–18 м.

Если труба сфокусирована на бесконечность, а предмет на конечном расстоянии, то положение сетки и изображения не совпадают. В этом случае возникает ошибка визирования. Изображение предмета смещается относительно сетки при перемещении глаза перпендикулярно оптической оси. Это явление называют параллаксом. Аккомодация глаза при таком попеременном наведении составляет 0,2-0,3 дптр, значит, ближайшая точки визирования находится на расстоянии р=Г²/(0.2-0.3). Для шестикратного увеличения это составит 120-180 м.

В связи с этим в трубах большого увеличения, геодезических приборах, некоторых прицелах требуется фокусировка объектива. Она может производиться двумя способами – перемещением сетки вместе с окуляром и изменением фокусного расстояния объектива. Первый способ требует точного изготовления направляющих и имеет недостаток из-за втягивания внутрь трубы пыли при перемещении окулярного колена. Поэтому чаще используется внутренняя фокусировка. В этом случае объектив состоит из положительного и отрицательного компонентов, при фокусировке перемещается отрицательный компонент.

В простейшем виде оптическая схема телескопической системы состоит из объектива и окуляра, которые расположены таким образом, чтобы задний фокус объектива совпадал с передним фокусом окуляра, т.е. оптический интервал  равен нулю. Объектив создает действительное перевернутое изображение предмета в своей задней фокальной плоскости, а окуляр позволяет рассматривать это изображение, например глазом (рис.1).

Рис.1. Телескопическая система

Поскольку рассматриваемые предметы находятся бесконечно далеко, то входные пучки лучей считаются параллельными. От осевых предметных точек поступают пучки лучей параллельные оптической оси (рис.1), а от внеосевых предметных точек – наклонные (под углом ). Из телескопической системы пучки лучей будут выходить под углом .