Глава V. Типовые оптические приборы

§4.1. Глаз как оптическая система.

Глаз является аналогом фотоаппарата. Роль объектива играет совокупность преломляющих сред: водянистой влаги 1, хрусталика 2, стекловидного тела 3. Путем мышечного усилия изменяется кривизна хрусталика и осуществляется наводка на различно удаленные предметы, носящая название аккомодации глаза. Пределы расстояний, на которые возможна аккомодация глаза, называются дальней и ближней точками. Дальняя точка лежит в бесконечности и фиксируется нормальным глазом без усилий, а ближняя на расстоянии, зависящем от возраста. На расстоянии 10-22 см у близоруких ближняя точка аккомодации лежит на меньшем расстоянии, а у дальнозорких на большем. Апертурная диафрагма осуществляется в глазе радужной оболочкой, определяющей цвет глаз и имеющей отверстие переменной величины – зрачок. Изменение диаметра зрачка регулирует доступ света в глаз и изменяет глубину фокусировки. Роль фотографической пластинки в глазе играет сетчатая оболочка 5. Поскольку сетчатая оболочка глаза состоит из отдельных элементов, имеющих конечные размеры, то глаз характеризуется минимальным углом зрения, необходимым для различения деталей объекта. Этот угол называется предельным физиологическим углом и равен для невооруженного глаза примерно 1 минуте. При малых освещенностях разрешающая способность глаза может доходить до 1 градуса. Приближая предмет к глазу, мы уменьшаем ту часть предмета, которая вырезается предельным физиологическим углом и, следовательно, получаем возможность рассмотреть более мелкие детали. Однако приближение объекта ограничивается способностью к аккомодации.

Расстоянием наилучшего зрения, наиболее удобного для нормально глаза, является расстояние 25 см. дальнейшее улучшение раскодировки деталей возможно с помощью оптических приборов, дающих совместно с глазом изображение на сетчатке. Отношение длин этого изображения для случая вооруженного и невооруженного глаза называется видимым увеличением оптического инструмента.

(4.1), где φ’ и φ – углы зрения, под которыми виден предмет через инструмент и без него.

§4.2. Лупа

Лупой называется положительная линза или система линз, предназначенная для визуального наблюдения за предметом, расположенным вблизи передней фокальной плоскости. В качестве лупы используют линзы с небольшим фокусным расстоянием ( от 100 мкм до 10 мм). Увеличенное изображение получается на расстоянии наилучшего зрения или в бесконечности, т.е. рассматривается глазом без усилия аккомодации. В обоих случаях видимое увеличение линзы практически равно.

, (4.2)

где D – расстояние наилучшего зрения, - фокусное расстояние лупы.

Наиболее часто в качестве лупы применяется плосковыпуклая линза, обращенная к глазу плоской стороной. При N >15 применяется система из 3-х склеенных линз.