Лупа, микроскоп, көру трубалары

Негізгі бөлімінің бірі оптикалық система болып келген приборлар оптикалық приборлар д.а. Кейбір оптикалық приборлар (мыс, фотоаппарат, проекциялық аппарат т.т.) нәрсенің кескінін арнап орнатылған экран бетіне түсіреді. Ал кейбіреулері (мыс, лупа, микроскоп, телескоп, дүрбі, т.б.) көзбен қосылып біртұтас оптикалық система түзеді., осындай күрделі система беретін нәрсенің кескіні көздің тор қабықшасына түседі. Мұндай приборлар көзге ұсталатын приборлар немесе визуаль приборлар д.а.

Лупа. Ұсақ нәрсені үлкетіп көру үшін қолданылатын жинағыш линза лупа д.а. Бақыланатын нәрсе линза мен оның фокус жазықтығы аралығына қойылады. Сонда нәрсенің кескіні жорымал, үлкен және тура болады.

Сурет. Лупа

1- суретте кішкене АВ стрелка түрінде алынған нәрсені лупамен қарағандағы жарық сәулелер жолдары көрсетілген. Мұнда А нүктесінен шыққан сәулелер әуелі лупадан өткенде сынады, одан соң көзге еніп, оның сындырғыш орталарынан өтіп, тағы да сынып, ақыры тор қабықшаның А₁ нүктесіне келіп тоғысады. А нүктесі А₁ нүктесінің шын кескіні. Егер лупа жоқ болып, көз тиісті қашықтықтағы үлкейген А₁В₁ нәрсені тікелей көрген болса, яғни А нүктесі А₁ нүктесі орнында тұрса, бұл жағдайда да оның кескіні сол А₁ нүктесінде болған болар еді. Сөйтіп лупадан өтіп сынған сәулелер көзге түскенде А₁В₁ жорамал кескін нақты нәрседей болып түседі.

Лупаның γ бұрыштық ұлғайтуы шамамен анық көру аралығының линзаның алдыңғы фокус аралығы f-қа қатынасына тең болады:

γ = (1)

Қалыпты көз үшін D=250 мм, лупа ретінде қолданылатын линзалардың фокус аралығы f=100-10 мм болады. Сонда лупаның ұлғайтуы 2,5 еседен 25 есеге дейін болды. Лупа аберрацияларын жөндеу үшін көбінесе ол екі линзадан жасалады.

Микроскоп. Жақындағы ұсақ нәрселерді өте үлкейтіп көру үшін түрліше микроскоптар қолданылады. Әрбір микроскоптың оптикалық системасы объектив және окуляр делінетін 2 бөліктен құралады. Қарапайым микроскоптардың бұл бөліктері жеке линзалардан жасалады, ал осы күнгі микроскоптардың объективтері мен окулялары центрленген күрделі – оптикалық системалар болып келеді.

Сурет. Микроскоп схемасы

2 – суретте нәрсені микроскоппен қарағандағы жарық сәулелері жолы көрсетілген, мұнда объектив және окуляр ретінде L₁ және L₂ линзалары алынған. Қаралатын кішкентай АВ нәрсе қысқа фокусты L₁ объективтің алдына, алдыңғы фокустан сәл алыстау қойылады. Сонда оның кескіні А^'В^' шын, үлкен, бірақ кері болады. Ол окуляр мен оның алдыңғы фокусы аралығында жатады. Бұл кескін, лупамен қарағандағыдай, окуляр арқылы қаралады. Сонда нәрсенің өзімен салыстырғанда кері орналасқан А^''В^'' жорамал, ұлғайған кескін пайда болады. Егер объектив беретін А^'В^' кескін шамамен окулярдың алдыңғы фокус жазықтығында жатса, қалыпты көздің микроскоппен көруіне ең жақсы жағдай жасалады.

Микроскоптың ұлғайтуы (Г) оның объективінің сызықтық ұлғайтуы (β) мен окулярының бұрыштық ұлғайтуы (γ) көбейтіндісіне тең болады:

Г = β*γ (2)

Мұндағы

β= (3)

мұндағы – нәрсенің, - оның кескінінің объективтен қашықтықтары. Нәрсе шамамен, обьективтің фокус жазықтығында тұратындықтан ₁; ₁ – объективтің алдыңғы фокус аралығы ₁+l; l – объективтің артқы фокусы мен окулярдың алдыңғы фокусы арақашықтығы (тубустың оптикалық ұзындығы). Әдетте ₁ «l болады, сондықтан ₁ . Сонда, окуляр лупа қызметін атқаратын болғандықтан, оның бұрыштық ұлғайтуы (1) формула бойынша былай өрнектеледі:

γ =

мұндағы ₂ – окулярдың алдыңғы фокус аралығы. Ендеше микроскоптың ұлғайтуын

Г=β*γ= (4)

деп жазуға болады.

Микроскоптың объективі мен окулярында олардың неше есе ұлғайта алатындығы жазылып қойылады. Әдетте микроскоптың объективі мен окуляры алмалы болады, олады алмастырып, микроскоптың ұлғайту дірежесін өзгертіп отыруға болады.

Осы күнгі микроскоптар 1500 – 2000 есеге дейін ұлғайта алады. Бірақ іс жүзінде 1000 еседен артық ұлғайтатын микроскоптар қолданылмайды, өйткені бұдан артық ұлғайтылса, кескін айқын болмайды.

Көру трубалары. Өте алыстағы нәрселерді бақылау үшін көру трубалары (телескоптар) қолданылады.

Көру трубасының оптикасы да, микроскоптікі сияқты, объектив пен окуляр делінетін күрделі системалардан құралады. Бірақ мұнда объективтің фокусы қашық, окулярдың фокусы жақын болады. Сонымен қатар көру трубаларының окуляры жинағыш немес шашыратқыш системалар болуы да мүмкін.