Большая энциклопедия техники - Коллектив авторов

Раздел 15. Оптика

Бинокль

Бинокль – оптический прибор для рассматривания находящихся вдали объектов двумя глазами. Принципиальная конструкция бинокля – это две зрительные трубы, соединенные вместе и расположенные параллельно. Бинокли по своей конструкции и устройству различаются по типам: бинокль Галилея и бинокль призменный (Малофеева– Порро). Бинокль Галилея дает прямое изображение предметов и имеет высокую светосилу, фокусное расстояние его объектива – положительное, окуляра – отрицательное. Но его недостаток – малое поле зрения, и его увеличение составляет всего 2,5—4 крат, поэтому его применение ограничено. Бинокль призменный дает перевернутое изображение из-за применения относительно длинных зрительных труб и имеет оборачивающую систему, обладает большим полем зрения, повышенной стереоскопичностью. В фокальной плоскости объектива применяется сетка для определения расстояний и угловых расстояний между объектами. Начало создания оптических приборов для наблюдения дальних объектов относится к 1609 г., когда Г. Галилей построил зрительную трубу для астрономических наблюдений. В 1630 г. И. Кеплер построил зрительную трубу, отличающуюся от конструкции Галилея увеличением поля зрения. Поэтому в современных оптических приборах используются окуляры кеплеровских зрительных труб. Основные характеристики современного бинокля – это увеличение, угол поля зрения, диаметр объектива, пластичность. Бинокли различаются по кратности, т. е. по увеличению на группы: 2—4-кратное – малое увеличение (театральное), 5—8-кратное – среднее увеличение, 10—22-кратное – большое увеличение. Угол поля зрения бинокля прямо пропорционален углу поля зрения окуляра и обратно пропорционален увеличению. Различные окуляры имеют угол поля зрения до 70—90°. Величина диаметра объектива – показатель использования данного бинокля ночью или в сумерках. Диаметр объектива определяет разрешающую способность бинокля.

Качество стекла и просветление оптики определяют коэффициент пропускания бинокля, он составляет до 0,9 для бинокля Галилея и до 0,75 – для призменного бинокля. Оптическая пластичность – это усиление стереоскопического эффекта. Она равна произведению увеличения бинокля и увеличения базы. Пластичность бинокля с разведенными объективами составляет 0,5—2, что способствует полному использованию поля зрения бинокля. Для людей, носящих очки, разработаны специальные бинокли с большим удалением диаметра объектива от последней линзы окуляра и составляющим до 18 мм, в отличие от обычных, имеющих это расстояние до 12 мм. Призменные бинокли по способу наведения на фокус делятся на типы и бывают с центральной или раздельной фокусировкой. Наведение на фокус может осуществляться или при отдельном выдвижении каждого окуляра, или одновременном выдвижении обоих окуляров сразу. Возможно также выдвижение одного окуляра относительно другого, это удобно для наблюдения разноудаленных от наблюдателя объектов. Сфера применения современных биноклей очень широка. Они используются в военном деле, в научных исследованиях, навигации, путешествиях, геодезии, в геолого-разведочных работах и других областях.

Бинокулярная лупа

Бинокулярная лупа – оптический прибор для рассматривания мелких деталей объекта одновременно двумя глазами, получающий стереоскопическое изображение, но имеющий небольшое увеличение, в 2—4 раза. Конструкция бинокулярной лупы состоит из оправы и эластичного кольца. В эту оправу вмонтированы две линзы.

Лупа

Лупа – оптический прибор. Представляет собой собирающую линзу, предназначенную для рассматривания предметов, небольших по размеру и на расстоянии меньше фокусного расстояния самого прибора.

Основная характеристика лупы – это ее увеличение. Увеличение – это отношение угла, под которым виден предмет через лупу, к углу, под которым этот же наблюдаемый предмет виден невооруженным глазом. Это расстояние наилучшего видения, оно составляет 0,25 м. Увеличение лупы зависит от ее конструкции и может составлять от 2 до 50 раз. Бывают лупы, обеспечивающие малое, среднее и большое увеличение. Лупа, имеющая самое малое увеличение (не более 3), имеет конструкцию простой собирающей линзы. Лупа, имеющая среднее увеличение (не более 10), представляет собой систему из двух-трех линз. Лупа, имеющая большое увеличение, представляет собой сложный окуляр. Угол поля зрения луп с малым и средним увеличением – не более 15—20°. Угол поля зрения луп с большим увеличением составляет 80—100°. Лупы имеют различное устройство в зависимости от назначения. С помощью лупы измеряют линейные размеры как далеких, так и близких объектов, и даже такие объекты, как буквы, их параметры, расстояния между ними.

Лупа.

Телелупа позволяет рассматривать объекты на далеких расстояниях, так же как и бинокулярная (стереоскопическая) лупа, конструкция которой состоит из ахроматических линз и бинокля с небольшим увеличением. Способ измерения расстояний при помощи лупы основан на совмещении измеряемого объекта с плоской шкалой, находящейся в фокальной плоскости измерительной лупы, и на сравнении изображения объекта и шкалы.

Микротом

Прибор микроскопической техники. Применяется в исследовательских целях, для наблюдения под микроскопом тонких срезов ткани. Прибор получает эти ткани и при необходимости их замораживает или заливает в целлоидин, парафин. Такие приборы появились с общим развитием микроскопической техники. Первый микротом изобрел в начале XIX в. в Германии ученый-биолог А. Ошац. Современные микротомы разделяются на два типа по принципу действия. В микротоме одного типа микротомный нож движется по горизонтали, исследуемый объект закреплен в держателе. В микротоме другого типа микротомный нож остается неподвижным, но движется исследуемый объект. Если ткань исследуется сразу, то микротом ее замораживает жидкой двуокисью углерода в солевом или водном растворе. Для более длительного хранения заливают в парафин или в целлоидин. Толщина слоя среза, залитого в парафин, до 2 мкм, в целлоидин – до 12 мкм. Замороженный слой до 10 мкм. Разновидность микротома – ультрамикротом – производит сверхтонкие срезы для наблюдения электронным микротомом, что достигается специально отрегулированной подачей ножа или исследуемого объекта. Ультрамикротомный нож изготовлен из стекла или алмаза. Качество режущего края ножа проверяется в темном поле микроскопа, так как от него и от среды для заливки зависит толщина среза. Как правило, в ультрамикротоме нож неподвижен, движется исследуемый объект с помощью тепловой подачи. Такой способ изобрел в 1953 г. Ф. Шестранд. Тепловая подача осуществляется расширением несущего стержня с закрепленным на нем объектом. Современные ультрамикротомы позволяют получить сверхтонкие срезы 50—800 Å.

Монокль

Монокль – это оптическое устройство имеет два значения в зависимости от области применения. Одна область применения – очковая линза, которая зажимается веками, использовалась в работе, как правило, часовщиками, ювелирами. Другая область применения – это фотографический объектив – одиночная линза, используется для фотосъемки пейзажей, поэтому монокль еще называется ландшафтной линзой. Он имеет выпукло-вогнутое строение и повернут своей выпуклой стороной к фотослою с диафрагмой перед объективом. Угол поля изображения не превышает 25°.

Стереоскоп

Стереоскоп – оптический прибор для дешифрования снимков местности. Стереоскопы разделяются очень широко на типы по конструкции и назначению, бывают портативные, полевые, карманные, настольные, стационарные. Основные характеристики: увеличение и поле зрения. Портативные стереоскопы имеют 3-кратное увеличение, а станционарные – 15-кратное. Поле зрения у портативных 6 × 6 или 11 × 15 см, у стационарных – 10 × 10 см. Принцип действия стереоскопа основан на наблюдении попарно перекрывающихся снимков, сделанных с двух точек местности, что дает объемное восприятие объектов. Для получения совмещенного изображения стереоскопы оборудованы линзами или отражательными зеркалами. Настольные (или стационарные) стереоскопы могут сканировать, что достигается перемещением оптической системы и стола стереоскопа друг относительно друга, и это дает возможность рассматривать одновременно целый ряд пар снимков.

Существуют также стереомикроскопы, которые позволяют тщательно изучать научные фотографии, имея переменное увеличение. Модификацией стереоскопа являются стереопантографы. Их конструкция состоит из оптического пантографа и стереоскопа, имеющего сменное увеличение.

Стереотруба

Стереотруба – оптический прибор. Конструкция прибора включает две зрительные трубы, лимб, держатель, окуляры, шкалу расстояний между окулярами, механизм вертикальной наводки, барабан отсчета, уровень, оптическую насадку.