Reja: Optik asboblar

Optik asboblar va ularning kattalashtirish darajasi
REJA:

1. 
   Optik asboblar
   
2. 
   Optik asboblarning kattalashtirish darajasi
   

Optik oʻlchov asboblari - fizik kattaliklar oʻlchanadigan asboblar. Ularga masofa, chiziqli va burchak siljishlari oʻlchanadigan (mas, optimetr), temperatura, quyosh radiatsiyasi oʻlchanadigan (mas, aktinometr), moddalarning tarkibi va konsentratsiyasi oʻlchanadigan (kalorimetr, nefelometr, polyarimetr, interferometr, spektrometr va boshqalar), fotoelektr kattaliklar oʻlchanadigan asboblar (lyuksmetr, sensitometr, fotometr) kiradi.
Optika (yunoncha: optike — koʻrish haqidagi fan) — fizikaning yorugʻlikning tabiatini, yorugʻlik hodisalari qonuniyatlarini, yorugʻlik bilan moddalarning oʻzaro taʼsirini oʻrganadigan boʻlimi. Yorugʻlikning toʻgʻri chiziq boʻylab tarqalishi qadimda Mesopotamiya va qad. Misrda maʼlum boʻlgan hamda undan qurilish ishlarida foydalanishgan. Tasvirning koʻzguda hosil boʻlishi bilan miloddan avvalgi 3-asrda Aristotel, Platon, Yevklidlar shugʻullanishgan. O.ning rivojlanishi I. Nyuton, R. Guk, F. Grimaldi, X. Gyuygens va boshqalarning ishlari bilan bogʻliq. 11-asrda arab olimi Ibn al-Xaysam (Algazen) O. toʻgʻrisida risola yozgan boʻlsada, yorugʻlikning sinishi qonunini ifodalay olmagan. Faqat 1620-yillarda bu qonunni tajriba yoʻli bilan golland olimi V. Snellius va R. Dekart isbotladi. 17-asrdan yorugʻlik haqida korpuskulyar va toʻlqin nazariyalar paydo boʻla boshladi. Yorugʻlik korpuskulyar (zarra) nazariyasining targʻibotchisi X. Gyuygens edi.
Yorugʻlikning toʻlqin tabiati haqidagi tasavvurlar M. Lomonosov va L. Eyler tomonidan rivojlantirildi. 19-asr boshlarida ingliz olimi T. Yung va O. Frenel ishlari yorugʻlik toʻlqin nazariyasining uzil-kesil gʻalabasiga olib keldi. O. Frenel kristallooptika hodisalariga toʻlqin nazariyasini qoʻlladi. T. Yung yorugʻlik interferensiyasi hodisasini kuzatdi. Bu hodisa yorugʻlik toʻlqin tabiatiga ega ekanligini koʻrsatdi. O. Frenel yorugʻlik interferensiyasi asosida yorugʻlikning toʻgʻri chiziq boʻylab tarqalishini, turli difraksiya xrdisalarini va boshqalarni tushuntirdi. Yorugʻlikning sinishi va qaytishida yorugʻlikning qutblanishini fransuz olimi E. Malyus kuzatdi (1808) va fanga "yorugʻlikning qutblanishi" terminini kiritdi. M. Faradey yorugʻlik qutblanish tekisligining magnit maydonda burilishini kashf qildi (1846) va elektromagnetizm bilan O. orasidagi bogʻlanishni, tok kuchi elektromagnit birligining elektro-statik birligiga nisbati yorugʻlik tezligiga tengligini (3-10°sm/s) topdi.
J. K. Maksvell elektromagnit maydon tushunchasini rivojlantirdi, yorugʻlik ham elektromagnit toʻlqindan iborat, degan nazariyani yaratdi. U yorugʻlikning elektromagnit nazariyasiga asoslanib, yorugʻlikning hatto bosimi boʻlishini aytdi va uning son miqdorini nazariy aniqladi (1873). Uning nazariy tekshirishlari lektromagnit maydonning yorugʻlik tezligiga teng tezlik bilan tarqalishini koʻrsatdi. Italyan olimi A. Bartoli esa 1876-yilda yorugʻlik bosimining termodinamik asosini yaratdi. 1899-yilda P. N. Lebedev birinchi boʻlib tajriba yoʻli bilan yorugʻlik bosimini aniqladi. 1888-yilda G. Gers vakuumda tarqalayotgan elektromagnit maydonning tezligi yorugʻlik tezligiga teng ekanligini aniqladi va J. Maksvell nazariyasini tajriba yoʻli bilan tasdikladi.
Yorugʻlikning modsalar bilan taʼsirlashuvini 19-asr 90-yillarida juda koʻp olimlar, jumladan, nemis olimi E. Drude, G. Gelmgols va G. A. Lorents tekshirdilar. Lorents modda va yorugʻlikning elektromagnit nazariyasini yaratdi. Shu nazariya asosida O.dagi qator hodisalarni, mas, yorugʻlikning dispersiya hodisasi, dielektrik singdiruvchanlik ye ning elektromagnit toʻlqin uzunligi X ga bogʻliq boʻlishi va h.k.ni tekshirish va tushuntirish mumkin boʻldi.
Klassik elektron nazariya ayrim optik hodisalarni tushuntirib bera olmadi va nazariya natijalari tajriba natijalariga, mas, mutlaq qora jismning issiklik nurlanishi spektrida energiya taqsimoti va boshqalarga mos kelmay qoldi. Bunday qiyinchilikni bartaraf qilish uchun M. Plank yorugʻlikning kvant nazariyasini yaratdi (1900). O.ning keyingi rivojlanishi kvant mexanika nazariyalari bilan bogʻliq. Fotoeffekt hodisasi uchun Plank nazariyasini A. Eynshteyn rivojlantirib, yorugʻlik kvanti — foton tushunchasini fanga kiritdi (1905). Yorugʻlikning elektromagnit nazariyasi nisbiylik nazariyasining yaratilishiga mos boʻldi.
O. shartli ravishda geometrik O. va toʻlqin O.siga, fiziologik O., nochiziqli O. va boshqa xillarga boʻlinadi. Geometrik O.da yorugʻlikning qaytishi va sinishi qonunlari asosida, yaʼni ikki muhit chegarasida yorugʻlikning sinishi va qaytishi natijasida obʼyektlarning tasviri hosil boʻlishini tushuntirish mumkin. Unda fotometriya, yorugʻlik oqimi, yorugʻlik kuchi, yoritilganlik va yorugʻlikni miqsoriy ifodalovchi boshqa kattaliklar qaraladi. Geometrik O. fotometriya bilan birga O. texnikasi, yaʼni optik asboblar nazariyasi va ratsional yoritish, yorugʻlik dastasini taqsimlash va yoʻnaltirish taʼlimotining ilmiy asoslari bilan ham shugʻullanadi.
Toʻlqin O.sida interferensiya, difraksiya va yorugʻlikning qutblanishi kabi yorutlik tabiati bilan bogʻliq boʻlgan hodisalar oʻrganiladi. Bu hodisalar nazariyalarining rivojlanishi yorugʻlik tabiatini toʻla ochib berish bilan birga, yorugʻlikning qaytishi va sinishi qonunlarini ham tushuntirib bera oldi. Yorugʻlikning modda bilan taʼsiri tufayli har xil effektlar — mexanik (yorugʻlik bosimi, Kompton effekti), xususiy optik (yorugʻlikning sochilishi, fotolyuminessensiya), elektr (fotoelektr hodisa), kimyoviy (foto-kimyo va fotografiya effektlari), shuningdek, yorugʻlikning yutilishi va sochilishi, issiklik nurlanishi va boshqa kuzatiladi.
Yorugʻlikning yutilishi va sochilishi rang haqidagi taʼlimot asosini tashkil qilib, rassomlik sanʼatida keng ishlatiladi. Mas, tiniq boʻlmagan muhitda yorugʻlikning sochilishi fotolyuminessensiya uchun asos boʻlib xizmat qiladi. Lyuminessensiya hodisasi hozirgi zamon gaz razryad va lyuminessensiya yorugʻlik manbalarini yara-tish maqsadida qoʻllaniladi. Bu yorugʻlik manbalari elektr energiyani ancha tejaydi. Ulardan lyuminissensiyalanuvchi ekranlar tayyorlashda foydalaniladi. Bu ekranlar rentgenologiya, televideniye, oʻlchov asboblari va harbiy texnikada ishlatiladi. Fotoelektr hodisaga asosan oʻlchov asboblari, har xil yorugʻlik relelari ixtiro qilindi. O. texnikasi va mashinasozlikda metall yoki obʼyektni nazorat qilish yorugʻlik intenferensiyasi hodisasiga asoslangan. Yorugʻlik difraksiyasi hodisasi arxitektura akustikasida ultraakustik toʻlqinlarni optik qayd qilishga imkon beradi. Rentgen nurlarining molekulalar, ayniqsa, kristallardagi difraksiyasi moddalar strukturasini tahlil qilishda muhim ilmiy va amaliy ahamiyatga ega.
Zamonaviy optik uskunalar tarkibi va maqsadiga ko'ra har xil. Ularning orasida masofaviy ob'ektlarni kuzatish uchun mo'ljallangan kuzatish moslamalari sifatida aniqlanishi mumkin bo'lgan asboblar guruhini ajratib ko'rsatish mumkin.
Ushbu qurilmalarga teleskoplar, stereoskoplar, teleskoplar, prizma durbinlari, prizma monokulyarlari, teleskopik magnitafonlar va boshqa bir qator qurilmalar kiradi.
Eng keng tarqalgan va eng qulay kuzatish moslamasi zamonaviy prizmatik durbinlardir.
Kattalashtirish, yorqinligi, umumiy o'lchamlari va vazni, yuqori aniqligi, kuzatilayotgan ob'ektning uch o'lchovli tasvirini olish qobiliyati bilan ajralib turadigan turli xil durbinlarning turli xil modellarining katta tanlovi - bularning barchasi durbinlardan turli xil kuzatish sharoitlarida foydalanish, muayyan ish sharoitlariga to'liq mos keladigan qurilmani tanlash imkonini beradi.
Mutaxassislar tomonidan prizmatik monokulyar ham keng qo'llaniladi, ular qurilma nuqtai nazaridan prizmatik durbinning yarmini tashkil etadi va barcha optik xarakteristikalarda, plastmassadan tashqari, durbinga o'xshaydi, ammo vazni va umumiy o'lchamlari kichikroq va shunga mos ravishda arzonroq.
Uni ishlatish shartlari durbin bilan deyarli bir xil.
Teleskop shuningdek juda keng tarqalgan kuzatuv moslamasidir. Prizmatik dürbünlerden va monoküllerden farqli o'laroq, naycha, xuddi shu kattalashtirishda, odatda, ko'rish maydoni kichikroq, diafragmaning nisbati va ish holatida uzunligi bor. Katlanuvchi holatdagi og'irlik va umumiy o'lchamlarga kelsak, quvur kattalashtirishda unga mos keladigan monokulyarga yaqinlashadi, ammo u bilan taqqoslaganda foydalanish qulay emas.
Teleskopik lupa - bu prizmatik monokulyarning maxsus turi va nisbatan yaqin bo'lgan kichik ob'ektlarni kuzatish uchun ishlatiladi. Dürbüler yoki monoküllerle taqqoslaganda, bu ko'proq ilmiy tadqiqotlar va tabiatni sevuvchilar tomonidan kuzatish amaliyotida ishlatiladigan yanada ixtisoslashgan optik kuzatuv moslamasi.
Ko'rinib turibdiki, moslama va optik kuzatuv moslamalarining asosiy texnik va ekspluatatsion xususiyatlari, ularning imkoniyatlari va foydalanish xususiyatlari bilan tanishish qurilmaning ushbu muayyan foydalanish shartlariga eng mos keladigan to'g'ri tanlanishi uchun zarurdir. Bundan tashqari, kuzatish moslamasining qurilmasi, ishlash parametrlari va xususiyatlari bilan tanishish, kelajakda undan samarali foydalanishga imkon beradi va xizmat muddatini sezilarli darajada uzaytiradi.
Optik asboblar insonga ikki qutbli olamni - ulkan o'lchamlari bilan kosmik va eng kichik organizmlar yashaydigan mikroskopik olamni ochib berdilar. Televizion ko'rsatuvlar, filmlarni namoyish qilish, erni tezkor suratga olish, masofalar va tezlikni aniq o'lchash faqat optik asboblar yordamida amalga oshiriladi.
Eng keng tarqalgan ko'rish asboblari. Bu teleskop va durbin, mikroskop va kattalashtirish oynasi, kamera va proektor ... Proektsion apparatlar tasvirni yaratadigan eng xarakterli qurilmalardan biridir (1-rasm). Agar proektsion moslama filmni namoyish qilish uchun moslangan bo'lsa, u kino kamerasi deb ataladi. Agar u shaffoflikni namoyish qilish uchun ishlatilsa, unda bu ortiqcha proektor. Orqa proektorda shaffof fotosurat - slayd D, kondensator K nuri bilan yoritilgan, ob'ektning fokus tekisligiga yaqinroq joylashtirilgan, shunda ekranda aniq tasvir olinadi. Tasvir o'lchami projektorning ekrandan masofasiga qarab o'zgaradi. Ushbu masofa o'zgarganda, shaffoflikka nisbatan linzalarning o'rnini o'zgartirish kerak. Agar ekran o'rniga siz yoritilgan ob'ektni qo'ysangiz, u slayd joylashgan joyda ko'rsatiladi. Endi, agar siz shaffoflik o'rniga plyonka qo'yib kondensatorni olib tashlasangiz, siz kamera sxemasini olasiz.
Inson ko'zining optik sxemasi ham kameraga o'xshaydi. Ko'z uning to'r pardasida rasm hosil qiladi. Ko'zning to'r pardasidagi ob'ekt tasvirining o'lchamlari biz ob'ektni ko'radigan burchakka bog'liq. Shunday qilib, Quyoshning burchak diametri 32. Ushbu burchak Quyoshning retinada tasvirining hajmini aniqlaydi. Ob'ektning ikkita ekstremal nuqtalari 1 'dan kam burchak ostida ko'rinsa, ular to'r qobig'ida birlashadi va ob'ekt kuzatuvchi sifatida nuqta sifatida ko'rinadi. Bunday holda, ko'zning o'lchamlari bir kamon daqiqasidan oshmasligi aytiladi.
Teleskop masofadagi ob'ekt ko'rinadigan burchakni ko'paytirishga imkon beradi. Birinchi teleskop 17-asr boshlarida yaratilgan. G. Galiley. Zamonaviy teleskopda uzoq ob'ektdan keladigan nurlar yo'lini tasvirlab beramiz. Ob'ektning ekstremal nuqtalaridan parallel nurlar ob'ektivga tushadi va fokus tekisligida ob'ektning konturini aniqlaydi. Ko'zoynak orqali tasvir φ n dan katta burchak ostida ko'riladi, bunda ob'ekt ko'zga ko'rinarli bo'ladi. Teleskopning burchak kattalashishi φ u / φ n \u003d γ 1 / γ 2. Shaklda ko'rsatilgan optik sxema. 2, refraktorning sxematik diagrammasi - ob'ektivning maqsadi bo'lgan teleskop. Ko'zgudagi linzali teleskopga reflektor yoki aks ettiruvchi teleskop deyiladi. Yansıtıcı birinchi marta 1668 yilda I.

Nyuton tomonidan qurilgan

Kichik ob'ektni katta burchakdan ko'rish uchun uni iloji boricha ko'zga yaqinroq tuting. Biroq, ko'z linzalari ko'zdan kamida 10 sm masofada joylashtirilgan bo'lsa, ko'zning to'r pardasidagi ob'ektni aniq tasvirlaydi. Kichik masofalarda linzalarning maksimal egriligi retinada aniq tasvirni olish uchun etarli emas. Shuning uchun juda kichik ob'ektlar kattalashtiruvchi stakan yoki mikroskop orqali tekshiriladi - ob'ekt ko'rinadigan burchakni oshiradigan asboblar. Loupes 17-asrda ixtiro qildi mikroorganizmlar olamini kashf etgan gollandiyalik tabiatshunos A. Leeuvenxoek 300 marta ko'paygan. Mikroskopning tartibi 1660-yillarda yaxshilandi. Ingliz olimi R. Xuk. Ammo 20-yillarga qadar. XIX asr mikroskoplar juda yaxshi magnitafonlar bilan raqobatlasha olmadi. Ko'pgina linzalardan murakkab linzalarni ishlab chiqish orqali taraqqiyotga erishildi. Mikroskop orqali aniqlanadigan ob'ektning minimal o'lchamlari o'zaro bog'liqlik bilan aniqlanadi: d \u003d 0.5λ / A. Bu erda A doimiy 1 ga teng bo'ladi. Yashil chiroq uchun d \u003d 0.3 mikron. Biror narsani 1 'burchak ostida ko'rish uchun 1000 marta kattalashtirish kifoya qiladi.
Spektral optik asboblar yorug'likning spektral tarkibini o'rganish uchun mo'ljallangan. Ular fan rivojlanishida muhim rol o'ynaydi va mikrokosmoda sodir bo'layotgan jarayonlarni o'rganish uchun ham, amaliy maqsadlarda ham qo'llaniladi. Masalan, zamonaviy spektral uskunalar yordamida atom yadrosining shaklini aniqlash va moddaning aniq elementar tahlilini o'tkazish mumkin. Spektral asbobning namunasi spektroskopdir (4-rasm), unda nurlanish spektrini vizual tarzda kuzatish mumkin. Spektroskopning asosiy qismi prizma yoki diffraksion panjara. Tekshirilgan nurlanish kollimatorning yorig'idagi ob'ektiv tomonidan yig'ilgan - past divergentsiya bilan yorug'lik nurini hosil qiluvchi qurilma - "parallel" nur. Agar nurlanish uzunligi λ 1, λ 2,…, λ n bo'lgan elektromagnit to'lqinlardan iborat bo'lsa, prizma orqali o'tib, nurlar turli burchaklarda harakatlanadigan n nurlarga aylanadi. Ekrandagi L 2 ob'ektivida spektrni tashkil etuvchi A tirqishining n tasvirlari beriladi. "Deyarli" monoxromatik nurlanishni o'rganish kerak bo'lganda, masalan, bitta chiziqning spektral tarkibini, yuqori aniqlikdagi qurilma spektroskopik prizma asbobi bilan ketma-ket o'rnatiladi. Yuqori aniqlikdagi qurilmalarni yorug'likning dastlabki dekompozitsiyasidan foydalanib bo'lmaydi, chunki ular faqat tor to'lqin uzunliklarida ishlashlari mumkin.