8. Хроматические аберрации тонкой линзы.

Хроматические аберрации - это проявление зависимости характеристик оптической системы от длины волны света. Хроматические аберрации приводят к тому, что в изображениях неокрашенных предметов появляется окрашенность. Хроматические аберрации появляются из-за того, что оптические системы изготовлены из оптических стекол с показателями преломления, зависящими от длины волны .

Существуют два основных вида хроматизма:

-хроматизм положения,

-хроматизм увеличения.

Хроматизм положения.

Хроматизм положения – это аберрация, при которой изображения одной точки предмета расположены на разном расстоянии от оптической системы для разных волн (разные положения плоскости изображения). В этом случае фокусы также расположены на разных расстояниях.

Пусть на оптическую систему от осевой точки А приходит излучение сложного спектрального состава. Выделим параксиальные лучи, соответствующие коротковолновой, основной и длинноволновой частям спектра излучения на длинах волн , , .

Вследствие хроматизма положения изображения , , точки А образованы на разных местах на расстояниях , , , причем .

Хроматизм положения измеряется разностью расстояний для двух длин волн и : .

8. Основные характеристики проекционных систем. (Цуканова 71)

Проекционные система служит для создания действительного и увеличенного изображения на экране. В зависимости от вида проецируемого предмета различают диаскопическую и эпископическую проекции.

Диапроекция – проекция в проходящем свете;

Эпипроекция – проекция в отраженном свете.

Основные характеристики проекционной системы:

Линейное увеличение β.

Размер экрана или размер диапозитива .

Освещенность изображения E′; задается при снятом диапозитиве, если это диапроекция, если эпипроекция, то в качестве предмета используется белая матовая рассеивающая поверхность. Освещенность изображения по полю меняется в соответствии с формулой:

,

где - освещенность в центре экрана, - угловое поле оптической системы, k - коэффициент виньетирования. При обычной проекции коэффициент виньетирования близок к единице, а угловое поле редко превышает . Исходя из этого можно приблизительно считать, что освещенность экрана постоянна и равна его освещенности в центре.

Расстояние от объектива до экрана (длина помещения) .

8. Строение глаза. Острота зрения. Аккомодация. Адаптация. Коррекция недостатков зрения. (Заказнов. Крюшин 170 Цуканова 85)

В нешне наш орган зрения представляет собой шаровидное тело — яблоко, почти полностью покрытое непрозрачной обо­лочкой —склерой 1 (рис). В передней части оболочка более выпукла и прозрачна. Эта часть называется роговицей 10.

Радужная оболочка 7 является диафрагмой. Через отверстие в радужной оболочке — зрачок — свет проникает в глаз. Хру­сталик 8 представляет собой двояковыпуклую эластичную линзу, на которую действуют мышцы 11 цилинарного тела, изменяющие кривизну поверхностей этой линзы. Хрусталик разделяет вну­треннюю полость глаза на две камеры: переднюю 9 (между рого­вицей и хрусталиком), заполненную водянистой влагой, и зад­нюю 12, заполненную стекловидным телом.

Внутренняя поверхность задней камеры покрыта сетчаткой (ретиной) 6. Между сетчаткой и склерой находится тонкая сосу­дистая оболочка 2, представляющая собой сеть кровеносных со­судов. Сетчатка является разветвлением зрительного нерва 5, место входа которого называется слепым пятном 4. В сетчатке расположены светочувствительные элементы — палочки и кол­бочки (рецепторы), являющиеся окончанием зрительного нерва. Первые имеют форму цилиндра диаметром около 2 мкм, вторые — форму груши с наибольшим диаметром 4,5 ... 6,5 мкм.

В пределах слепого пятна светочувствительные элементы от­сутствуют. Несколько выше этого пятна расположено желтое пятно 3, ограниченное овалом с осями примерно 1 мм по горизон­тали и 0,8 мм по вертикали (6° поля зрения). В средней части желтого пятна находится центральная ямка, светочувствитель­ный слой которой состоит только из колбочек, причем каждая из них имеет собственное нервное волокно. Диаметр центральной ямки приблизительно соответствует 2.5° поля зрения. Централь­ная ямка — это участок наиболее ясного видения. Линия 13, проходящая через центр желтого пятна и заднюю узловую точку глаза, называется зрительной осью. Она отклонена от оптической оси 14 глаза на угол около 5°.

С удалением от цент­ральной ямки число кол­бочек уменьшается, число палочек увеличивается. Число периферийных кол­бочек, связанных с одним нервным волокном, по ме­ре удаления от желтого пятна увеличивается. Чис­ло колбочек на сетчатке примерно равно 7 млн., палочек же значитель­но больше (75 млн. и более).

Диаметр зрачка глаза у различных лиц состав­ляет 1,5 ... 8 мм и в тех же пределах может изменяться в зависимости от условий освеще­ния: при большем освещении зрачок уменьшается, и наоборот.

Глазное яблоко с помощью мышц может вращаться в пределах углов до 45 ... 50°, выполняя сканирование предмета.

Расстояние между центрами зрачков глаз — глазной базис — у взрослого человека составляет 58—72 мм. Среднее значение глазного базиса 65 мм. При наблюдении близко расположенных предметов глаза поворачиваются так, что их зрительные оси составляют некоторый угол — угол конвергенции, — имеющий наи­большее значение 32°.

Переднее и заднее фокусное расстояние глаза не равны друг другу вследствие формулы:

,

где , .

Острота зрения. Аккомодация. Адаптация

Под остротой зрения понимают способность глаза человека видеть раздельно две точки, две линии. Острота зрения определяется по формуле:

,

где γ - разрешающая способность глаза в минутах,

Разрешающая способность нормального глаза:

γ =1’=0,0003 радиана.

Если глаз расположен от предмета на расстоянии 250 мм, то разрешающая способность глаза в линейной мере будет:

e=250.00003=0.075 мм.

Острота зрения зависит:

• от контраста предметов;

• от освещенности в поле наблюдения;

• от диаметра зрачка глаза;

• от места изображения на сетчатке;

• от дефектов зрения.

С пособность глаза видеть резко предметы, находящиеся на различном расстоянии от него называется аккомодацией. Процесс аккомодации состоит в изменении оптической силы (рефракции) глаза. Это достигается изменением радиуса кривизны хрусталика в результате действия кольцеобразной мышцы.

Дальняя точка ( ) – точка, которую глаз видит без напряжения аккомодации, для нормального (эмметропического) глаза.

Если дальняя точка не лежит не бесконечности, то глаз называется аметропическим. Если - перед наблюдателем, то глаз близорукий (миопический), если - за наблюдателем, то глаз дальнозоркий (гиперметропический).

Ближняя точка ( ) – точка, которую глаз видит при максимальном напряжении аккомодации (рис).

Положение ближней точки меняется с возрастом. У молодого человека – 125 мм, у ребенка – 60 мм.

В офтальмологической оптике принято диоптрийное счисление.

Объем аккомодации в диоптриях:

,

где и в метрах.

Рефракция оптической системы:

.

Длина отрезка в диоптрийной мере:

.

1 диоптрия – это рефракция линзы с фокусным расстоянием в 1м.

Объем аккомодации для нормального глаза – 8 диоптрий.

Адаптацией называется способность глаза приспосабливаться к различным яркостям наблюдаемого пространства. Глаз спосо­бен работать в весьма широком диапазоне яркостей: от10^-7 до 10⁵ кд/м²; при этом перепад яркостей составляет 1:10¹².

Различают: а) темновую адаптацию глаза — при пере­ходе наблюдателя из светлого помещения в темное, она по вре­мени длится 30—40 минут; б) световую адаптацию гла­за — при переходе наблюдателя из темного помещения в светлое. Световая адаптация происходит быстрее. Чувствительность сни­жается и достигает постоянной величины через 5—8 мин. Наи­меньшая освещенность, которую еще способен воспринимать глаз (пороговая освещенность), составляет 10^-9 лк. При яркостях свы­ше 1,6.10⁵ кд/м² происходит ослепление глаза.