Как называется увеличительное стекло

Мать от сына слышит
радостную речь:
— Свет хранят в потёмках,
чтоб его сберечь.
Наклонившись низко,
шепчет сыну мать:
— Свет бросают в воду,
Чтоб его сломать.
Наталья Ванханен

Наука и жизнь // Иллюстрации Рис. 1. Так преломляется световой луч, упавший в воду. Чем больше угол между лучом и вертикалью к поверхности, тем сильнее он преломляется (а). Рис. 2. Модель преломления света. Роль светового луча играет траектория двухколёсной тележки; «среды» с разным показателем преломления — столешница и салфетка из рыхлой ткани. Опыт с монетой (он же фокус). На дно неглубокой миски положите монету… «Большая линза Трюдена» — устройство для получения высокой температуры сфокусированным светом Солнца. Франция, середина XIX века. Рис. 4. Ход лучей в линзе при разных положениях рассматриваемого предмета. Опыт (он же фокус) с цилиндрической линзой. Роль линзы выполняет стакан с водой. Ложка, опущенная в стакан с водой, кажется сломанной. ‹

Исследователи, изучающие окружающий мир, нуждаются в научных инструментах и приборах. По мере того как учёные всё глубже познают строение вещества, устройство Вселенной и природу живых организмов, эти приборы становятся всё сложнее. Считается, что первым инструментом исследователя была лупа — круглый кусочек прозрачного материала, утолщённый в середине и тонкий по краям. Возможно, первым исследователем оптических свойств стекла стал арабский учёный Аль Хазен (или Ибн-аль-Хайсам). В X веке он написал: «Если смотреть сквозь сегмент стеклянного шара, он станет увеличивать предметы».

Лупа (и другие оптические приборы) способна увеличивать предметы в несколько раз. А происходит это потому, что в материале, из которого она сделана (например, в стекле), скорость света меньше, чем в воздухе. Световой луч, падая под углом на границу между воздухом и стеклом, ломается. Крутизна этого излома зависит от свойств стекла — его показателя преломления. Величина показателя преломления тем больше, чем сильнее отличаются скорости света в воздухе и в веществе — стекле, воде, прозрачной пластмассе (рис. 1).

Наглядно увидеть, как световой луч меняет направление, переходя из одной среды в другую, можно при помощи несложного опыта.

Возьмите два колёсика от игрушечной машинки (или вырежьте их из картона) и насадите на ось — деревянную палочку длиной 8—10см. Путь, по которому покатится такая тележка, изобразит ход светового луча, а её скорость — скорость света.

Закройте часть стола салфеткой или скатертью. Получится модель двух сред. В одной (гладкая столешница) «скорость света» велика; в другой, более плотной (рыхлая ткань), — мала (фото вверху).

Запустите тележку перпендикулярно границе «сред». Она коснётся границы одновременно обоими колёсами и поедет дальше медленнее, но не меняя направления. «Преломления света» не происходит. Если же вы пустите тележку под углом к границе, то в первый момент она наедет на границу только одним колесом, скорость которого уменьшится. Но второе колесо продолжит катиться по доске с прежней скоростью. В результате тележка развернётся на некоторый угол и покатится по салфетке по другому пути. «Луч света» испытал «преломление». А миновав «плотную среду» (салфетку), тележка развернётся на такой же угол, но в противоположную сторону, и покатится по траектории, параллельной начальной (рис. 2).

Тележка, пущенная обратно по своему пути на салфетке, испытает «преломление» на границе, но уже в обратную сторону и двинется по столешнице, повторяя первоначальный путь. В оптике это явление называется законом обратимости световых лучей.

Вернёмся к линзе. Её поверхность криволинейна, поэтому все лучи, падающие на неё, за исключением попадающего в самый центр, преломляются. Центральный луч проходит линзу насквозь либо совсем без преломления, либо преломляясь дважды и лишь слегка смещаясь в пространстве. Форма линзы подобрана так, что параллельные лучи, пройдя сквозь неё, сходятся в одной точке, называемой фокусом (в переводе с латыни focus — очаг, огонь: солнечные лучи, собранные линзой, действительно способны не только зажечь пламя, но и расплавить металл). А лучи, отражённые от какого-нибудь предмета, сходятся в фокальной плоскости (на ней лежит точка фокуса), создавая его изображение.

Теперь мы со знанием дела можем нарисовать ход лучей в линзе для разных случаев (рис. 4). Нарисуем прямую, проходящую через центр линзы, — её оптическую ось. Отложим на ней справа и слева от линзы две точки фокуса и две точки на двойном расстоянии от линзы (они нам тоже пригодятся). Посмотрим, как пойдут через линзу лучи, отражённые от предмета, который станем помещать на разных расстояниях от неё (рис. 4а).

Из бесчисленного множества световых лучей, отражённых от предмета, нам понадобятся только два, исходящих из одной его точки. Один луч пустим через центр линзы — он пройдёт насквозь, не преломившись (небольшим смещением луча пренебрежём). Вторым будет луч, идущий параллельно оптической оси лупы. После преломления он попадёт в точку фокуса. Их пересечение даст одну точку изображения. Таким же способом можно получить все остальные точки, построив изображение целиком.

Проведём два эксперимента.

1. Предмет поместим на расстоянии, немного большем фокусного. Построив ход упомянутых лучей, мы увидим, что все они пересеклись за линзой, создав увеличенное и перевёрнутое изображение предмета за двойным фокусным расстоянием. Начнём отодвигать предмет. Его изображение станет уменьшаться и приближаться к линзе (рис. 4а).

Изображение предмета, находящегося на двойном фокусном расстоянии от линзы, возникнет на таком же расстоянии за ней и будет иметь такой же размер (рис. 4б).

Чем дальше находится предмет, тем меньше его изображение, тем ближе оно к фокальной плоскости, а начиная с определённого расстояния, своего для каждой линзы, которое считается бесконечным, лежит уже точно на ней (рис. 4в).

Все эти изображения вполне реальные, они называются действительными, их можно спроецировать на бумагу и обвести карандашом, зафиксировать на фотоплёнке или на матрице цифровой видео-техники. Линзы, которые применяют для получения действительных изображений, служат объективами фотоаппаратов, видеокамер и других оптических приборов. Но используют их не поодиночке, а собирая в группы, конструируя сложные оптические системы, дающие изображения высокого качества.

Если же предмет поместить на расстоянии, равном фокусному, никакого изображения не получится: лучи после преломления станут параллельными. Зато светящаяся точка в фокусе линзы (рис. 4г) согласно закону обратимости даст параллельный пучок лучей, как это и происходит в различных прожекторах и фонарях.

2. Предмет помещён между линзой и точкой её фокуса. В этом случае линза работает как лупа, первый научный ин-струмент, много веков назад вооруживший глаз исследователя.

Рассмотрим ход лучей в лупе, проделав те же построения, что и раньше (рис. 4д).

И тут нас подстерегает неожиданность: лучи не пересекаются, а расходятся, и никакого изображения на нашем построении не получается! Однако мы его видим. Почему? Именно потому, что мы его видим.

Человеческий глаз устроен таким образом, что расходящиеся лучи он воспринимает как лучи, выходящие из одной точки. И, продлив линии построения на чертеже до их пересечения, мы получим точку кажущегося (мнимого) изображения. Его на самом деле не существует, оно — плод зрительной иллюзии и нашего воображения. Но это изображение сильно увеличено по сравнению с предметом, на нём видны мелкие детали, незаметные простым глазом.

На оправе лупы обычно отмечают её увеличение, например 7×, 10× или 7×, 15×, что означает: лупа увеличивает в 7, 10 или 15 раз, то есть во столько раз она как бы приближает предмет к глазу. Человек с хорошим зрением различает мелкие детали лучше всего в 25см от глаз (это расстояние наилучшего зрения). А лупа, «приближая» предмет до расстояния нескольких сантиметров, позволяет увидеть детали ещё более мелкие.

Фокусное расстояние лупы f равно расстоянию наилучшего зрения, делённому на её увеличение N: f = 25/Nсм. И, если предмет поместить в фокус лупы, глаз увидит его на бесконечности.

Линзы бывают не только сферические. В сложных оптических приборах ставят линзы с поверхностью в форме параболоида, эллипсоида и других, не менее сложных форм. Широко применяются и цилиндрические линзы.

Стандартный кинокадр на плёнке имеет формат 18 × 24 мм. Этот кадр проецируется на экран с соотношением сторон 1 × 1,5. Но лет пятьдесят назад возникло широкоэкранное кино, где применялся экран с соотношением сторон приблизительно 1 × 3. Чтобы уместить такой широкий кадр на узкой плёнке, при съёмке фильмов применили цилиндрические линзы (их называют анаморфотными, то есть изменяющими форму). Такие линзы сжимают изображение по горизонтали, оставляя вертикальные размеры без изменения. Люди на этих кадрах выглядят сильно вытянутыми и очень худыми (напоминают куклу Барби). Проецируется фильм тоже через цилиндрическую линзу, которая растягивает горизонтальные размеры изображения, придавая ему нормальный вид.

Чтобы слабовидящие люди могли читать мелкий текст, была придумана цилиндрическая лупа — стеклянная палочка диаметром сантиметра полтора, которую катили по строчкам на странице, увеличивая размер букв в строке.

Лупа, впервые упомянутая чуть менее двух тысяч лет тому назад, до сих пор остаётся одним из самых востребованных инструментов и в науке и в жизни. Геологи, ботаники, энтомологи и другие исследователи носят с собой складные лупы. Исследователи в лаборатории применяют так называемые препаровальные штативные лупы. Хирурги, рассматривая операционное поле, и монтажники электронных устройств применяют бинокулярные лупы для обоих глаз. Лупа может менять форму и назначение, превращаясь в объектив, бинокль, очки, пенсне, лорнет, микроскоп и другие не менее полезные устройства, но, судя по всему, останется навсегда.

ЛУПА

ЛУПА

— оптич. система, состоящая из линзы или неск. линз, предназначенная для увеличения и наблюдения мелких предметов, расположенных на конечном расстоянии. Наблюдаемый предмет ОО1 (рис. 1) помещают от Л. на расстоянии, немного меньшем её фокусного расстояния f (FF’- фокальная плоскость). В этих условиях Л. даёт прямое увеличенное и мнимое изображение О’О’1. предмета. Лучи от изображения О’О1′ попадают в глаз под углом a, большим, чем лучи от самого предмета (угол j); этим и объясняется увеличивающее действие Л.

Осн. характеристиками Л. являются видимое увеличение Г, линейное поле 2 у в пространстве предметов и диаметр выходного зрачка. Видимым увеличением Л. наз. отношение тангенса угла, под к-рым виден предмет через Л. (tg a), к тангенсу угла, под к-рым наблюдается предмет невооружённым глазом (tg j): Г = tg a/tg j=250/f (250 мм — расстояние наилучшего видения). В зависимости от конструкции Л. могут иметь увеличение от 2 до 40-50. Обычно диаметр Л. D Л. бывает больше диаметра глаза D гл, поэтому выходным зрачком системы лупа — глаз является зрачок глаза. В большинстве случаев в передней фокальной плоскости Л. нет полевой диафрагмы, поэтому поле Л. резко не ограничивается. Оправа Л. является виньетирующей. Угл. поле Л. 2у в пространстве изображений при отсутствии винъетирования определяется лучом, идущим через верх. край Л. и верх. край глаза (рис. 2), т. е. tg w’ = (D л-D гл)/2t’, где t’ — расстояние от Л. до глаза. Соответствующее линейное поле Л. в пространстве предметов 2y=f(D л-D гл)/t’.

Рис. 1. Схема оптической системы лупы.

Рис. 2. Схема для определения линейного поля лупы.

Рис. 3. Виды луп.

Характеристики Л. зависят от её оптич. системы. Л. в виде одиночных линз имеют увеличение до 5-7 х, линейное поле с удовлетворительным качеством изображения для такой Л. не превышает 0,2f’. Усложнение оптич. системы Л. улучшает её характеристики и даёт возможность исправлять аберрации. Так, напр., апланатическая лупа Штейнгеля (рис. 3, а), состоящая из двояковыпуклой линзы из крона (см. Оптическое стекло )и двух отрицат. флинтовых менисков, имеет увеличение до 6-15 х и угл. поле до 20°. Наиболее совершенные Л. из четырёх линз (рис. 3, б )имеют увеличение 10-44 х, угл. поле 80-100° и устраняют астигматизм.

Лит.: Теория оптических систем, 2 изд., М., 1981. ЛУЧ — понятие геометрической оптики (световой Л.) и геометрической акустики (звуковой Л.), обозначающее линию, вдоль к-рой распространяется поток энергии волны, испущенной в определ. направлении источником света или звука. В каждой точке Л. ортогонален волновому фронту. В однородной среде Л.- прямая. В среде с плавно изменяющимися оптич. (или акустич.) характеристиками Л. искривляется, причём его кривизна пропорц. градиенту показателя преломления среды. При переходе через границу, разделяющую две среды с разными показателями преломления, Л. преломляется, согласно Снелля закону преломления. Понятием Л. пользуются только в пределах применимости геом. оптики, т. е. в сильно рассеивающих средах, при наличии дифракции его не используют. Термин «Л.» употребляется также для обозначения узкого пучка частиц (напр., электронный Л.).

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

Очки для одного глаза

Толковый словарь русского языка. Д.Н. Ушаков Значение слова в словаре Толковый словарь русского языка. Д.Н. Ушаков
монокля, м. (фр. monocle от греч. monos — один и латин. oculus — глаз). Оптическое (вогнутое или выпуклое) круглое стекло для одного глаза, вставляемое в глазную впадину и употребляемое (в буржуазно-дворянском кругу) вместо очков или пенсне.

Википедия Значение слова в словаре Википедия
Моно́кль ( от ← поздне ← — «один» + — «глаз» ) — один из видов оптических приборов для коррекции или улучшения зрения. Состоит из линзы , как правило с оправой, к которой может быть прикреплена цепочка для закрепления на одежде, во избежание потери монокля….

Большая Советская Энциклопедия Значение слова в словаре Большая Советская Энциклопедия
(франц. monocle, от греч. mоnos ≈ один и лат. oculus ≈ глаз), очковая линза в оправе или без неё, вставляемая в глазную впадину. Простейший фотографический объектив, представляющий собой одиночную положительную линзу типа мениск . Применялся главным образом…

Толковый словарь русского языка. С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова. Значение слова в словаре Толковый словарь русского языка. С.И.Ожегов, Н.Ю.Шведова.
-я, м. Оптический прибор для одного глаза, вставляемый в глазную впадину. М. на шнурке.

  • ПРЕДИСЛОВИЕ
  • ВВЕДЕНИЕ
    Глава I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ЗАКОНЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ
  • 1. Принцип Ферма
  • 2. Показатель преломления
  • 3. Правила знаков
  • 4. Законы преломления и отражения
  • 5. Полное внутреннее отражение
  • 6. Преломляющие и отражающие поверхности
    Глава II. ПРЕЛОМЛЕНИЕ И ОТРАЖЕНИЕ ЛУЧЕЙ
  • 7. Преломление лучей плоской поверхностью
  • 8. Преломление лучей сферической поверхностью
  • 9. Отражение лучей плоской поверхиостью
  • 10. Отражение лучей сферической поверхностью
  • 11. Преломление лучей несферической поверхностью
  • 12. Отражение от несферических поверхностей
    Глава III. ИДЕАЛЬНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
  • 13. Понятие об идеальной оптической системе и ее свойства. Линейное увеличение
  • 14. Кардинальные элементы идеальной оптической системы
  • 15. Зависимости между положениями и размерами предмета и изображения
  • 16. Угловое увеличение. Узловые точки
  • 17. Продольное увеличение
  • 18. Построение хода лучей через оптическую систему, заданную кардинальными элементами
  • 19. Изображение наклонных плоскостей предметов
  • 20. Расчет хода луча через идеальную систему
  • 21. Оптические системы из нескольких компонентов
  • Глава IV. ОПТИКА ПАРАКСИАЛЬНЫХ И НУЛЕВЫХ ЛУЧЕЙ
  • 23. Инвариант Гюйгенса-Гельмгольца
  • 24. Расчет хода нулевых лучей
    Глава V. ДЕТАЛИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
  • 25. Материалы, применяемые для изготовления оптических деталей
  • 26. Линзы
  • 27. Плоскопараллельные пластины
  • 28. Плоские, сферические и несферические зеркала
  • 29. Отражательные призмы
  • 30. Преломляющие призмы и клинья
  • 31. Световоды и волоконная оптика
  • 32. Линзы Френеля. Аксиконы. Оптические растры. Градиентные и дифракционные элементы
  • Глава VI. ОГРАНИЧЕНИЕ ПУЧКОВ ЛУЧЕЙ В ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
  • 34. Входной и выходной зрачки
  • 35. Угловое и линейное поля. Виньетирование. Входное и выходное окна
  • 36. Действующее отверстие входного зрачка
    Глава VII. ОПТИЧЕСКИЙ ПРИБОР КАК ПЕРЕДАТЧИК ЭНЕРГИИ ИЗЛУЧЕНИЯ
  • 37. Оптическое излучение. Поток излучения
  • 38. Энергетические и световые величины и их единицы
  • 39. Связь между световыми и энергетическими величинами
  • 40. Распространение излучения
  • 41. Коэффициент пропускания оптической системы
  • 42. Прохождение потока излучения через светофильтр
  • 43. Освещенность Изображения, создаваемая потоком излучения при действии оптической системы
    Глава VIII. РАСЧЕТ ХОДА ЛУЧЕЙ ЧЕРЕЗ ОПТИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ
  • 44. Формулы для расчета хода лучей на ЭВМ
  • 45. Формулы для расчета хода бесконечно тонких астигматических пучков
  • 46. Выбор начальных данных для расчета хода лучей
    Глава IX. МОНОХРОМАТИЧЕСКИЕ АБЕРРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
  • 47. Общие положения о вычислении аберраций оптической системы
  • 48. Аберрации третьего порядка
  • 49. Условия нормировки вспомогательных лучей
  • 50. Сферическая аберрация
  • 51. Меридиональная кома
  • 52. Условие синусов и условие изопланатизма
  • 53. Астигматизм и кривизна поверхности изображения
  • 54. Дисторсия
  • Глава X. ХРОМАТИЧЕСКИЕ АБЕРРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
  • 56. Хроматизм увеличения
  • 57. Сферохроматическая аберрация и хроматические аберрации широких наклонных пучков
    Глава XI. ГЛАЗ КАК ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
  • 58. Устройство глаза
  • 59. Основные характеристики глаза
  • 60. Недостатки глаза и их коррекция
    Глава XII. ОПТИЧЕСКИЕ ОСВЕТИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
  • 61. Назначение и виды осветительных систем
  • 62. Оптическая схема прожектора дальнего действия
  • 63. Зеркальные осветительные системы
  • 64. Линзовые конденсоры
    Глава XIII. ЛУПА И МИКРОСКОП
  • 65. Лупа и ее характеристики
  • 66. Оптическая схема микроскопа и его основные характеристики
  • 67. Разрешающая способность микроскопа
  • 68. Глубина изображаемого пространства для микроскопа
  • 69. Объективы и окуляры микроскопа
  • 70. Осветительные системы микроскопов
    Глава XIV. ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
  • 71. Схема телескопической системы и ее основные характеристики
  • 72. Разрешающая способность телескопической системы
  • 73. Основные сведения об объективах и окулярах телескопических систем
  • 74. Фокусировка окуляра телескопической системы
  • 75. Применение коллектива в зрительной трубе
  • 76. Расчет зрительной трубы Кеплера
  • 77. Схема зрительной трубы Галилея и ее расчет
  • 78. Расчет призменного монокуляра
  • 79. Расчет зрительной трубы с линзовой оборачивакщей системой
  • 80. Основные сведения о зрительных трубах переменного увеличения
  • 81. Стереоскопические телескопические системы
  • 82. Зрительная труба с электронно-оптическим преобразователем и ее расчет
    Глава XV. ФОТОГРАФИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ
  • 83. Основные характеристики фотообъектива
  • 84. Разрешающая способность и функция передачи модуляции фотографической системы
  • 85. Глубина изображаемого пространства и глубина резкости
  • 86. Определение выдержки при фотографировании
  • 87. Основные типы фотографических объективов
    Глава XVI. ОПТИКА ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМ
  • 88. Оптические характеристики передающих и приемных телевизионных трубок
  • 89. Объективы передающих телевизионных камер и их основные характеристики
  • 90. Разрешающая способность и ФПМ телевизионной системы
  • 91. Телевизионная система с «бегущим лучом»
    Глава XVII. ПРОЕКЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
  • 92. Виды и особенности проекционных систем
  • 93. Эпископическая проекционная система
  • 94. Диаскопическая проекционная система
  • 95. Габаритный и светоэнергетический расчеты проекционного прибора с зеркальной осветительной системой
    Глава XVIII. ОПТИЧЕСКИЕ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
  • 96. Некоторые характеристики и параметры приемников излучения
  • 97. Определение диаметра входного зрачка оптической фотоэлектрической системы по интегральным характеристикам
  • 98. Определение диаметра входного зрачка оптической фотоэлектрической системы по спектральным характеристикам
  • 99. Оптические фотоэлектрические системы с приемником излучения, расположенным в плоскости изображения источника
  • 100. Оптические фотоэлектрические системы, в которых изображение источника больше светочувствительной поверхности приемника
  • 101. Оптическая фотоэлектрическая система с приемником излучения, расположенным в выходном зрачке
  • 102. Некоторые принципиальные схемы оптических фотоэлектрических систем
  • Глава XIX. ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ЛАЗЕРОВ
  • 104. Параметры пучка лазера и основные соотношения при его преобразовании оптической системой
  • 105. Оптические системы для концентрации излучения лазера
  • 106. Оптические системы для уменьшения расходимости лазерного пучка
  • 107. Оптическая фотоэлектрическая система с лазером
  • 108. Оптические системы, применяемые в голографии
    Глава XX. ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ДВОЯКОЙ СИММЕТРИИ
  • 109. Характеристика трансформированного изображения и его получение
  • 110. Цилиндрический и сфероцилиндрический объективы-анаморфоты
  • 111. Цилиндрическая афокальная система
    Глава XXI. АБЕРРАЦИОННЫЙ РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
  • 112. Общие сведения о методах аберрационного расчета оптических систем
  • 113. Допустимые остаточные аберрации в различных оптических системах
  • 114. Связь между параметрами 1-го и 2-го вспомогательных лучей
  • 115. Преобразование сумм Зейделя для оптической системы, состоящей из тонких компонентов
  • 116. Основные параметры тонких компонентов
  • 117. Аберрации оптических систем с иесферическими поверхностями
  • 118. Расчет оптической системы на минимум сферической аберрации
  • 119. Расчет двухлинзового склеенного объектива
  • 120. Расчет двухливэового несклеенного объектива
  • 121. Расчет светосильного двухкомпоиентного объектива
  • 122. Расчет объектива типа триплета
  • 123. Расчет зеркальных систем
  • 124. Расчет зеркально-линзовых систем
  • 125. Об автоматизированной коррекции оптических систем на ЭВМ
  • 126. Суммирование аберраций
  • 127. О допусках в оптических системах
  • 128. Оценка качества изображения по результатам аберрационного расчета
  • 129. Волновая аберрация оптической системы

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *