Спектральные (цветные)

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

БРЯНСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

«Региональный железнодорожный техникум»

Доклад

на тему:

«Оптические приборы»

По дисциплине

Физика

 

 

Проверил преподаватель

Шляхто В.Г

«____»_________20__г.

 

Выполнила студентка 

Группы ПВ-917

Брусилова Дарья

«____»_________20__г.

 

г. Брянск

 

2020

Содержание

Введение
1. Базовые оптические элементы
2. Световые фильтры
3. Виды фильтров
4. Оптическая система – микроскоп
5. Оптическая система телескоп
6. Разрешение телескопов
7. Искусственный глаз телескопа
Заключение
Список использованных источников

Введение

Оптические приборы – это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется). Отдавая дань исторической традиции, оптическими обычно называют приборы, работающие в видимом свете. При первичной оценке качества прибора рассматриваются лишь основные его характеристики: способность концентрировать излучение – светосила; способность различать соседние детали изображения – разрешающая сила; соотношение размеров предмета и его изображения – увеличение. Для многих приборов определяющей характеристикой оказывается поле зрения – угол, под которым из центра прибора видны крайние точки предмета.

Способность прибора различать две близкие точки или линии обусловлена волновой природой света и называется разрешающей силой. Численное значение разрешающей силы, например, линзовой системы, зависит от умения конструктора справиться с аберрациями линз и тщательно отцентрировать эти линзы на одной оптической оси.

При желании создать качественный оптический прибор следует оптимизировать набор его основных характеристик – светосилы, разрешающей способности и увеличения. Нельзя сделать хороший, например, телескоп, добиваясь лишь большого видимого увеличения и оставляя малой светосилу (апертуру). У него будет плохое разрешение, так как оно прямо зависит от апертуры. Конструкции оптических приборов весьма разнообразны, и их особенности диктуются назначением конкретных устройств. Но при воплощении любой спроектированной оптической системы в готовый оптико-механический прибор необходимо расположить все оптические элементы в строгом соответствии с принятой схемой, надежно закрепить их, обеспечить точную регулировку положения подвижных деталей, разместить диафрагмы для устранения нежелательного фона рассеянного излучения. Нередко требуется выдерживать заданные значения температуры и влажности внутри прибора, сводить к минимуму вибрации, нормировать распределение веса, обеспечить отвод тепла от ламп и другого вспомогательного электрооборудования. Значение придается внешнему виду прибора и удобству обращения с ним.

Базовые оптические элементы

Термин “Оптические приборы” является частным случаем более общего понятия оптических систем, которое также включает в себя биологические органы, способные преобразовывать световые волны. Оптическая система – совокупность оптических элементов (преломляющих, отражающих, дифракционных и т. п.), созданная для определённого формирования пучков световых лучей (в классической оптике), радиоволн (в радиооптике), заряженных частиц (в электронной и ионной оптике). Вообще по своей сути, оптический прибор – это конструктивным образом оформленная для выполнения конкретной задачи оптическая система, состоящая, по крайней мере, из одного из базовых оптических элементов, исторически такими элементами являлись:

1. Линзы.

2. Призмы.

3. Зеркала.

4. Световые фильтры.

Теперь рассмотрим каждый оптический элемент или как их еще называют, оптические детали, подробней.

Линзы

Линза – деталь из оптически прозрачного однородного материала, ограниченная двумя полированными преломляющими поверхностями вращения, например, сферическими или плоской и сферической. В настоящее время всё чаще применяются и «асферические линзы», форма поверхности которых отличается от сферы. В качестве материала линз обычно используются оптические материалы, такие как стекло, оптическое стекло, оптически прозрачные пластмассы и другие материалы. Линзами также называют и другие оптические приборы и явления, которые создают сходный оптический эффект, не обладая указанными внешними характеристиками. В зависимости от форм различают собирающие (положительные) и рассеивающие (отрицательные) линзы.

Собирающие:
1 — двояковыпуклая
2 — плоско-выпуклая
3 — вогнуто-выпуклая (положительный(выпуклый) мениск)
Рассеивающие:
4 — двояковогнутая
5 — плоско-вогнутая
6 — выпукло-вогнутая (отрицательный(вогнутый) мениск)

. К группе собирательных линз обычно относят линзы, у которых середина толще их краёв, а к группе рассеивающих – линзы, края которых толще середины. Следует отметить, что это верно только если показатель преломления у материала линзы больше, чем у окружающей среды. Если показатель преломления линзы меньше, ситуация будет обратной. Например, пузырёк воздуха в воде – двояковыпуклая рассеивающая линза. Линзы характеризуются, как правило, своей оптической силой (измеряется в диоптриях), или фокусным расстоянием. Для построения оптических приборов с исправленной оптической аберрацией (прежде всего – хроматической, обусловленной дисперсией света, – ахроматы и апохроматы) важны и иные свойства линз и их материалов, например, коэффициент преломления, коэффициент дисперсии, коэффициент пропускания материала в выбранном оптическом диапазоне. Иногда линзы/линзовые оптические системы (рефракторы) специально рассчитываются на использование в средах с относительно высоким коэффициентом преломления.

Призмы

Призма – оптический элемент из прозрачного материала (например, оптического стекла) в форме геометрического тела – призмы, имеющий плоские полированные грани, через которые входит и выходит свет. Свет в призме преломляется. На сегодняшний день известно большое количество различных призм.

1. Дисперсионные призмы, как правило, имеют три равных угла по 60°, их используют в спектральных приборах для пространственного разделения излучений различных длин волн. Вот некоторые из них:

• Простая трехгранная призма
• Призма Броунинга-Рузерфорда
• Дисперсионная призма Аббе
• Призма Амичи (призма прямого зрения)
• Призма Литтрова
• Призма Корню
• Призма Пеллин-Брока

2. Отражательные призмы используют для изменения хода лучей, изменения направления оптической оси, изменения направления линии визирования, для уменьшения габаритных размеров приборов. Классифицируются отражательные призмы по нескольким признакам:

• Количеству отражений в призме
• Наличию или отсутствию «крыши»
• Характеру конструкции призмы
• Углу излома оптической оси

Также, особую нишу среди отражательных призм занимают составные призмы, – состоящие из нескольких частей, разделённых воздушными промежутками. Некоторые широко распространённые призмы получили собственные имена.

• Призма Аббе
• Призма Аббе-Порро
• Призма Аббе-Кёнига
• Призма дихроидная
• Призма Дове
• Призма Пехана-Шмидта
• Призма Лемана
• Пентапризма
• Призма Порро
• Призма Шмидта-Пехана
• Призмы с «крышей»

3. Поляризационные призмы, с их помощью получают линейно поляризованноеоптическое излучение. Обычно состоят из 2 или более трёхгранных призм, по меньшей мере одна из которых вырезается из оптически анизотропного кристалла. Призма Глана-Тейлора — одна из наиболее часто используемых в настоящее время призм, предназначена для преобразования излучения с произвольной поляризацией в линейно поляризованное. Конструкция была предложена Аркардом и Тейлором в 1948 году. Основные из поляризационных призм:

• Призма Аренса
• Призма Волластона
• Призма Глазебрука
• Призма Глана-Тейлора
• Призма Глана-Томпсона
• Призма Глана-Фуко
• Призма Николя
• Призма Номарски
• Призма Рошона
• Призма Сенармонта

Зеркала

Зеркало – гладкая поверхность, предназначенная для отражения света (или другого излучения). Наиболее известный пример – плоское зеркало. Зеркала широко используются в оптических приборах – спектрофотометрах, спектрометрах в других оптических приборах. Различают несколько видов зеркал:

• Плоское зеркало – Простейшее оптическое устройство, способное создавать изображение предмета. Изображение предмета, даваемое плоским зеркалом, формируется за счет лучей, отраженных от зеркальной поверхности. Это изображение является мнимым, так как оно образуется пересечением не самих отраженных лучей, а их продолжений в «зазеркалье».
• Сферическое зеркало – представляет собой часть поверхности шара и может быть вогнутым или выпуклым. Хотя принято считать, что зеркала должны быть стеклянными, на практике сферические зеркала чаще делают металлическими
• Параболическое зеркало – Это вогнутый диск, немного напоминающий по форме чашу и способный отражать свет, имеет зеркальное покрытие и, будучи правильно направлено, фокусирует весь падающий свет в одной точке, находящейся немного выше центра параболоида
• Гиперболическое зеркало – это зеркало, у которого поверхность выполнена в виде одной из полостей эллиптического гиперболоида.

Световые фильтры

Светофильтр в оптике, технике — оптическое устройство, которое служит для подавления (выделения) части спектра электромагнитного излучения. В мире существует огромное количество всевозможных световых фильтров и каждый предназначен для своих целей, например: защитный фильтр, предназначен для предохранения передней поверхности объектива от механических воздействий. Часто в этой роли используется ультрафиолетовый фильтр.

3. Виды фильтров:

Нейтральный фильтр, служит для снижения эффективной светосилы объектива без изменения геометрической, а также для снижения эффективной светосилы объектива, не имеющего диафрагмы.

Солнечный фильтр — чрезвычайно плотный нейтральный фильтр, позволяющий без вреда для фотографа и фотоматериала снимать солнце, ядерный взрыв и другие явления, значительно превышающие по яркости обычные предметы.

Градиентный фильтр, выравнивает яркость сцены, притемняя или меняя цвет части изображения. Обычно служит для компенсации избыточной яркости неба и для получения различных художественных эффектов. Также применяется термин «Оттенённый светофильтр».

Спектральные (цветные)

• Ультрафиолетовый фильтр (бесцветный фильтр) — предназначен для снижения воздействия ультрафиолетовой части спектра в горных, высотных и иных аналогичных условиях съёмки. Актуален только в случае, если объектив пропускает ультрафиолетовую часть спектра.
• Инфракрасный фильтр — пропускает инфракрасную часть спектра, задерживая все остальные части спектра.
• Корректирующие фильтры применяются в чёрно-белой фотографии — «жёлтый фильтр», «жёлто-зелёный фильтр», «оранжевый фильтр» и «красный фильтр». Эти фильтры демпфируют синюю часть спектра и делают изображение более контрастным. «Голубой фильтр» обладает противоположными свойствами.
• Конверсионный фильтр — общее название группы фильтров, служащих для преобразования (конверсии) спектра.
• Флуоресцентный фильтр — специальный корректирующий светофильтр, приводящий освещение лампами дневного света к балансу, близкому к лампам накаливания.
• Мозаичный фильтр — светофильтр, состоящий из большого числа элементов разных цветов, расположенных в определённом порядке. Применяется при получении пробного цветного отпечатка, по которому определяется комбинация корректирующих субтрактивных светофильтров.