- •Проверка законов освещённости, фотометрирование источников света.
- •Энергетические величины: мощность излучения, интенсивность излучения, энергетическая освещенность, энергетическая светимость, энергетическая яркость.
- •Фотометрические величины: световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость.
- •Законы освещенности. Закон Ламберта.
- •3. Соотношения между энергетическими и фотометрическими величинами. Кривая видности.
- •Методы измерения световых величин. Объективные и субъективные фотометры.
- •3. Связь фокусного расстояния с показателем преломления стекла и радиусами кривизны линзы. Оптическая сила линзы.
- •4. Поперечное увеличение линзы
- •6. Аберрации линз.
- •Лабораторная работа №3
- •Изучение микроскопа.
- •Определение показателя преломления стекла при помощи микроскопа
- •Вопросы для теоретической подготовки:
- •1. Глаз. Угол зрения.
- •2. Лупа. Ход лучей в лупе. Вывести формулу увеличения лупы.
- •3. Микроскоп. Ход лучей в микроскопе. Вывести формулу увеличения микроскопа
- •Числовая апертура объектива и разрешающая способность микроскопа
- •Показатель преломления. Его физический смысл.
- •Почему, камень лежащий на дне водоема камень, кажется ближе?
- •Основные законы геометрической оптики.
- •Измерение показателя преломления жидкостей рефрактометром Аббе и определение показателя преломления твердых тел.
- •Абсолютный и относительный показатели преломления вещества, их физический смысл.
- •Граничные условия для векторов электрического и магнитного полей волны. Вывод законов преломления и отражения света.
- •Отражение и преломление света на границе двух однородных прозрачных диэлектриков
- •Вывод формул Френеля для отраженного и преломленного света. Угол Брюстера.
- •Полное внутреннее отражение. Наблюдение проникновения света во вторую среду при полном внутреннем отражении. Световоды.
- •Полное внутреннее отражение.
- •Применения явления полного внутреннего отражения.
- •Рефракторетр Аббе, устройство и его работа. Призма Амичи.
- •Принцип работы рефрактометра
- •Призма прямого зрения - призма Амичи.
- •Оптическая схема рефрактометра.
- •Методика работы с рефрактометром ирф-23.
- •Фазовая и групповая скорость волны, формула Рэлея.
- •Распространение электромагнитной волны. Фазовая и групповая скорости Фазовая скорость.
- •Групповая скорость.
- •Лабораторная работа № 5 Определение дисперсии стеклянных призм с помощью гониометра Вопросы для теоретической подготовки:
- •1. Вывести соотношение для угла наименьшего отклонения луча в призме.
- •2. Устройство гониометра и принципы измерения преломляющих углов и углов наименьшего отклонения стеклянных призм.
- •3. В чем состоит явление дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Электронная теория дисперсии (с выводом).
- •4. Разрешающая сила призмы.
Лабораторная работа №3
Изучение микроскопа.
Определение показателя преломления стекла при помощи микроскопа
Вопросы для теоретической подготовки:
1. Глаз. Угол зрения.
Г лаз по своему устройству (рис. 3.1) является в известном смысле аналогом фотоаппарата. Роль объектива играет совокупность преломляющих сред, состоящих из водянистой влаги А, хрусталика L и стекловидного тела Q.
Н
Рис.3.1 Схематический
разрез глаза
Рис.3.2 Схематическое
изображение сетчатки
а
– строение
сетчатки глаза
(низ рисунка
соответствует дну глаза);
б – палочки и колбочки.
Нормальный глаз в состоянии аккомодировать область от 10—22 см до бесконечности. Для близорукого глаза область аккомодации приближена и ограничена на своей дальней границе. Для дальнозоркого глаза начало области
аккомодации отодвинуто, а дальняя точка лежит на отрицательном расстоянии,
т. е. за глазом. Это значит, что дальнозоркий глаз способен рассматривать мнимые точки, т. е. сводить на сетчатую оболочку не только параллельные, но и сходящиеся пучки. Таким образом, оптическая сила близорукого глаза больше, а дальнозоркого меньше, чем нормального.
Апертурная диафрагма осуществляется в глазу радужной оболочкой i (ирис) (см. рис. 3.1), определяющей «цвет глаза» и обладающей отверстием переменной величины (зрачок глаза). Изображение зрачка в передней оптической части глаза (камера с водянистой влагой) определяет собой входной зрачок; он почти совпадает с реальным зрачком. Изменение диаметра зрачка играет ту же роль, что изменение апертурной диафрагмы в фотообъективе: регулирует доступ света в глаз и изменяет глубину фокусировки. Фотографической пластинке аппарата соответствует сетчатая оболочка глаза R, сложное устройство и функции которой описаны ниже.
Сетчатка представляет собой сложную структуру, состоящую из нескольких слоев нервных клеток разного типа и разного назначения, и играет роль приемника излучения.
Схематический разрез сетчатки приведен на рис. 3.2. Свет поступает со стороны, соответствующей верхней части рисунка. Непосредственно светочувствительными являются так называемые рецепторные клетки — колбочки и палочки, заложенные в последнем слое сетчатки (см. рис.3.2.).
Именно в палочках и колбочках свет вызывает первичное раздражение, которое превращается в электрические импульсы. Последние передаются через ряд промежуточных клеток и выходят из сетчатки по волокнам зрительного нерва. Эти волокна (число их порядка нескольких миллионов) передают сигналы в подкорковые центры, а оттуда — в кору головного мозга. Число рецепторных клеток весьма велико. В глазу человека число колбочек достигает 7 миллионов, а число палочек — 130 миллионов. Распределены они очень неравномерно. Периферия глаза занята почти исключительно палочками; число колбочек на единицу площади возрастает по мере приближения к центру глаза. Несколько в стороне от оптической оси глаза, ближе к виску, расположена область, именуемая желтым пятном и имеющая в середине небольшое углубление («центральная ямка»), занятое исключительно колбочками, число которых достигает здесь 13 000—15 000. Центральная ямка играет особо важную роль при различении деталей.
Опыт показывает, что мы ясно видим только те предметы, изображение которых проектируется на желтое пятно, и особенно хорошо различаем детали, проектирующиеся на центральную ямку. Когда же изображение падает на периферические части глаза, то, хотя ощущение света вполне отчетливо, различение деталей практически не имеет места.
Для многих чисто оптических задач преломляющая система глаза может быть заменена приведенным глазом, построенным из однородного прозрачного вещества и имеющим следующие постоянные (по Гульстранду):
Преломляющая сила в диоптриях 58,48
Длина глаза 22 мм
Радиус кривизны
преломляющей поверхности 5,7 мм
Показатель преломления среды 1,33
Радиус кривизны сетчатки 9,7 мм
О
Рис. 3.3 Действие
оптической системы на видимый угловой
размер изображения.
К омбинация указанных факторов приводит к тому, что нормальный глаз позволяет очень хорошо судить о внешнем виде предметов. Однако вследствие характера структуры сетчатой оболочки, состоящей из отдельных элементов, глаз воспринимает как единую две точки объекта, если они настолько близки, что обе изображаются на одном элементе сетчатки (колбочке). Таким образом, участок предмета, изображение которого лежит внутри границ, определяемых структурой сетчатки, воспринимается как точка (так называемая физиологическая точка), и никакое распознавание деталей в пределах этого участка невозможно. Величина такого участка зависит, конечно, от расстояния объекта до глаз и может быть определена углом зрения, обусловливающим соответственный размер изображения (рис. 3.3), ибо диаметр изображения ab = φh, где φ — угол зрения, h — глубина глаза (от оптического центра О до сетчатки), равная для среднего глаза 15 мм. Минимальный угол зрения, необходимый для различения деталей, носит название физиологического предельного угла и равен для невооруженного глаза приблизительно одной минуте. Однако такое значение угла разрешения деталей невооруженным глазом имеет место при условии, что наблюдаемый объект хорошо освещен.