12. Лупа

Лупа – оптическая система (одна или несколько линз) с небольшим фокусным расстоянием (от 1 до 10 см), располагаемая между предметом и глазом, позволяющая простейшим образом увеличить угол, под которым виден предмет. Угол, под которым виден предмет, называют углом зрения (на рис. 1 это угол β).

Рис. 1

При рассматривании предмета «невооружённым» глазом для получения максимального угла зрения предмет нужно поместить на расстояние наилучшего видения d₀. Угол зрения приблизительно равен: β≈h/d₀.

Рис. 2

Для нормального глаза расстояние наилучшего видения принимают равным 25 см. Для близорукого глаза, который не может видеть чётко далёкие объекты, это расстояние меньше 25 см, а для дальнозоркого –– больше 25 см.

При рассматривании малых предметов с помощью лупы его помещают вблизи фокальной плоскости лупы, между фокусом и лупой. Глаз при этом рассматривает не сам предмет, а его мнимое увеличенное изображение H, которое значительно удалено от лупы и глаза на значительное расстояние d (рис. 2). При приближении предмета к фокальной плоскости его изображение отодвигается в «бесконечность».

Угол зрения, под которым виден предмет, рассматриваемый через лупу, исходя из подобия треугольников (см. рис. 2), можно приблизительно считать равным:  β′≈H/d≈h/F, где F – фокусное расстояние лупы.

Увеличением лупы Г называют отношение угла зрения, под которым видно изображение предмета в лупе, к углу зрения, под которым предмет виден «невооружённым» глазом с расстояния наилучшего видения: Г=β′/β=d₀/F. Таким образом, увеличение лупы зависит не только от фокусного расстояния линзы, но и от особенностей глаза человека, который пользуется этой лупой.

Увеличение можно сделать очень большим, применяя короткофокусные линзы. Однако в этом случае появляются значительные аберрации (искажения). Для их устранения лупы с большим увеличением (до 50) делают из двух или трёх линз. Однолинзовые лупы обычно делают с 2–4-кратным увеличением.

Задание №2E83A7

Лупа даёт изображение

• 1)действительное увеличенное прямое

• 2)мнимое уменьшенное перевёрнутое

• 3)действительное уменьшенное перевёрнутое

• 4)мнимое увеличенное прямое

13. Тепловое зрение змей

Некоторые виды змей обладают способностью улавливать тепловое излучение, невидимое для человеческого глаза. Для этого у них есть расположенные около глаз ямочки, чувствительные к тепловому излучению. Строение такого органа следующее. Рядом с каждым глазом располагается отверстие диаметром около миллиметра. За ним находится небольшая полость. Стенки полости состоят из теплочувствительной плёнки, содержащей матрицу размером примерно 40 на 40 клеток, которые реагируют на температуру плёнки.

Этот орган работает как камера-обскура (см. рисунок). Теплокровное животное испускает во все стороны инфракрасное излучение длиной волны примерно 10 микрометров. Проходя через отверстие-объектив, лучи создают «тепловое изображение» и нагревают мембрану. Благодаря высокой чувствительности клеток змея может заметить мышь с довольно большого расстояния. И как показывают опыты со змеями, они могут определять направление на точечный источник тепла с точностью до 5 угловых градусов.

Хорошее угловое разрешение объяснить трудно. Для повышения чувствительности природа увеличила размер входного отверстия. Однако чем больше отверстие, тем более размытым получается изображение, если оно, разумеется, без линз. У змей размер отверстия и глубина камеры примерно равны, поэтому изображение должно быть настолько размытым, что из него можно определить только то, что где-то поблизости есть теплокровное животное.

Учёные предположили, что в мозгу у змей происходит дополнительная обработка изображения, в результате которой каждый зрительный нейрон получает информацию не только из одной точки на сетчатке, как при обычном зрении, а со всей теплочувствительной поверхности. Такое преобразование сигнала довольно часто применяется при компьютерной обработке изображений.

• Задание №1CAC20

На стенках полости, состоящих из теплочувствительной плёнки, появляется изображение

• 1)перевёрнутое мнимое

• 2)перевёрнутое действительное

• 3)прямое мнимое

• 4)прямое действительное

• Задание №82B802

Частота теплового излучения, воспринимаемого змеёй, примерно равна

• 1)3·10¹⁰ Гц

• 2)9·10¹³ Гц

• 3)3·10¹³ Гц

• 4)9·10¹⁶ Гц

• Задание №F76ABC

Тепловое излучение относится к

• 1)видимому

• 2)ультрафиолетовому

• 3)инфракрасному

• 4)рентгеновскому