2. Геометрична оптика

2.6. Око як оптична система

Око являє собою оптичну систему, яка дає зображення на світочутливій сітчастій оболонці очного яблука — сітківці.

Око як оптичний прилад складається з чотир­ ьох­ лінз

(рис. 328):

1)рогова оболонка — основна за оптичною силою лінза;

2)опукло-ввігнута рідка лінза (передня камера­ ) — розсіювальна лінза, основний компенсатор аберації в оп­ тичній системі ока;

3)кришталик — лінза, яка забезпечує акомодацію ока;

4)скловидне тіло.

Оптичний центр ока 5 міс-

ється (≈ 8 мм). За кришталиком міститься очне яблуко, заповне-

не скловидним тілом (4). На дні очного яблука розташована сітківка 6, яка сприймає зображення. Через оболонку ока в задній його частині входить зоровий нерв.

341

Оптика

Акомодація ока — фокусування зображення різновіддалених предметів на сітківці ока. Відбувається за допомогою стиснення чи розтягування кришталика очними м’язами (змінювання фокусної відстані ока).

Межі акомодації для нормального ока від 15—20 см до u .

Здатність ока до акомодації забезпечує зображення

предметів на поверхні сітківки.

Відстань найкращого зору (L0) — це відстань до предме-

та, що розглядається, коли око акомодує при ненапруженому кришталику. Для нормального зору L0 = 25—30 см.

До вад ока належить короткозорість (зображення отримуємо перед сітківкою) і далекозорість (зображення отримуємо за сітківкою). Для компенсації короткозорості застосовують окуляри із розсіювальних лінз, а далекозорос-

ті — окуляри із збиральних лінз.

Оптична вісь ока — пряма, що проходить через оптич-

ний центр ока і центр жовтої плями сітківки.

Редуковане око — схематично зображене око із здійсненою акомодацією (без дотримання масштабів) (рис. 329):

h = atg ϕ, h tgϕ

де ϕ — кут зору на предмет;

a — оптична база ока (стала величина).

Лінійні розміри зображення на сітківці ока прямо пропорційні тангенсу кута зору.

h

Рис. 329

2.7.Оптичні прилади. Кутове збільшення

Оптичні прилади, що збільшують кут зору на розглядуваний предмет:

342

2. Геометрична оптика

—лупа, мікроскоп — на мікрооб’єкти;

—бінокль, телескоп — на віддалені предмети.

Лупа — збиральна лінза з певною фокусною відстанню f; предмет розташовують відразу за фокусом (d = f):

Γлупи = Lf0 .

л

Застосовують лупи, що дають збільшення від 2,5 до 25 разів.

Фотоапарати, проекційні апарати — це прилади для отримання дійсних зображень: фотоапарати — зменшеного, проекційні апарати — збільшеного.

Об’єктиви — системи із кількох лінз, які компенсують аберації; тому об’єктиви еквівалентні тонким лінзам.

Зображення у фотоапараті: предмет розташований далеко за фокусом об’єктива (d f) , зображення — одразу за фокусом (d1 ≈ f) , дійсне, обернене (рис. 330, а). У цій площині розміщують фотоплівку (фотопластинку).

Рис. 330

Зображення в проекційному апараті: предмет П розміщений відразу за фокусом об’єктива (d ≈ f), зображення З — далеко за 2f, дійсне, збільшене, обернене. Між просвічуваним предметом і джерелом світла I розташований конденсор К, який збільшує світловий потік від джерела світла на предмет і перетворює пучок світла, який розходиться від джерела, в паралельний пучок, який рівномірно освітлює предмет П. Зображення З на екрані утворюється за допомогою об’єктива (рис. 330, б).

343

Оптика

Мікроскоп — прилад, який складається з двох основних оптичних систем: об’єктива (об.) і окуляра (ок.). Об’єктив створює збільшене зображення, а окуляр збільшує кут зору на це зображення (рис. 331, а).

∆ — відстань між фокусами об’єктива і окуляра:

Γм = fL0f∆ .

об ок

Збільшення мікроскопа дорівнює добутку збільшення окуляра на збільшення об’єктива. Сучасні оптичні мікро-

скопи дають збільшення до 1500—2000 разів.

Телескоп (зорова труба Кеплера) — прилад для збіль-

шення кута зору на віддалені предмети (d → u, d1 = fоб'єктива ) (рис. 331, б):

Залежно від будови телескопи поділяються на теле­ ­ скопи­ -рефрактори і телескопи-рефлектори. У телескопірефракторі збільшення кута зору досягається за допомогою системи лінз, а головною частиною телескопа-рефлектора

є параболічне дзеркало.

Бінокль призмовий — це зорова труба Кеплера, між об’єктивоміокуляромякоїрозташованідвівзаємноперпендикулярні призми повного відбивання, що збільшують оптичну базу об’єктива (fоб ) і перевертають хід променів у двох взаєм­

344