По своему назначению оптические приборы, вооружающие глаз, можно разделить на две группы:
1) приборы для рассматривания мелких объектов;
2) приборы для рассматривания далеких объектов.
Оптические приборы. Невооруженный глаз. Лупа. Устройство лупы, угловое увеличение.
"Мы пламень солнечный стеклом здесь получаем
И Прометею тем безбедно подражаем.
Ругаясь подлости нескладных оных врак,
Небесным без греха огнем курим табак."
Небольшой круглой колбой, наполненной водой, можно даже при небольших размерах колбы довести до кипения воду, налитую на часовое стеклышко: для этого достаточна колба сантиметров в 12 диаметром. Зажечь папироску с помощью колбы с водой так же легко, как и стеклянной чечевицей, о которой еще Ломоносов в своем стихотворении "О пользе стекла" писал:
"– Но кто же зажег огонь? – спросил моряк.
– Солнце, – ответил Спилетт.
Журналист не шутил. Действительно, Солнце доставило огонь, которым так восторгался моряк. Он не верил своим глазам и был до того изумлен, что даже не мог расспрашивать инженера.
– Значит, у вас было зажигательное стекло? – спросил инженера Герберт.
– Нет, но я его изготовил.
И он его показал. Это были просто два стекла, снятые инженером со своих часов и часов Спилетта. Он соединил их края глиной, предварительно наполнив водой, и таким образом получилась настоящая зажигательная чечевица, с помощью которой, сосредоточив солнечные лучи на сухом мхе, инженер добыл огонь".
Герои романа Жюля Верна "Таинственный остров", заброшенные на необитаемую землю, добыли огонь без спичек и огнива.
- добычи огня;
- выжигания текстов или рисунков;
- прижигания ран;
- скрепления пластиковых поверхностей путём расплавления;
Лупа фокусирует световые лучи сильного источника (например Солнца) на небольшой площади, что может быть использовано в экстремальной ситуации для:
Лупы различных типов используются при мелкой и точной работе, при измерениях и т. п. Их применяют часовых дел мастера, ювелиры, археологи, геологи, ботаники, криминалисты.
Увеличение, даваемое лупой, ограничено ее размерами. Действительно, линза с большой оптической силой должна быть сильно выпуклой. Вследствие этого размеры лупы приходится уменьшать до нескольких миллиметров, что ограничивает поле зрения и затрудняет пользование лупой. Поэтому лупы с увеличением более 40 не применяются.
Помещая предмет ближе фокальной плоскости, можно получить немного большее увеличение, чем в случае нахождения предмета в фокальной плоскости. Но это уже требует напряжения глаза.
Разделив равенство (2) на равенство (1), найдем угловое увеличение лупы.
где d₀=25 см – расстояние наилучшего зрения (расстояние, при котором глаз меньше напрягается) и h - линейный размер предмета.
Простейший способ увеличения угла зрения при рассмотрении мелких предметов - применение лупы. Лупой называют собирающую линзу или систему линз с малым фокусным расстоянием F (как правило, не более 10 см). Лупу помещают обычно близко к глазу, а предмет располагается в ее фокальной плоскости. В этом случае лучи из любой точки объекта после выхода из лупы образуют параллельные пучки (рисунок 2)). Следовательно, четкое изображение точек на сетчатке получается без напряжения глаза. В лупу предмет виден под углом.
φ₁=h/f
Угол зрения, под которым виден предмет невооруженным глазом (рисунок 1), равен:
Отношение угла зрения при наблюдении предмета через оптический прибор к углу зрения при наблюдении невооруженным глазом принимают за характеристику оптического прибора - его угловое увеличение.
К первой группе относятся лупы и микроскопы, ко второй - зрительные трубы, телескопы и т. п. В отличие от фотоаппарата и проекционного аппарата, дающих действительные изображения на экранах, в приборах, вооружающих глаз, изображения рассматриваемых предметов являются мнимыми.