Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
2. Указанным способом мысленно перенесем все диафрагмы в пространство предметов (рис. 51). Воображаемая диафрагма DD', которая видна под наименьшим углом из точки предмета Р, лежащей на главной оптической оси системы, всего более ограничивает лучи, исходящие из Р. Она называется входным зрачком или входным отверстием системы. Реальная диафрагма, изображением которой является входной зрачок, носит название апертурной или действующей диафрагмы. Если апертурная диафрагма находится перед передней линзой, то она совпадает с входным зрачком. Таким образом, апертурная диафрагма всего более диафрагмирует лучи, исходящие из точки предмета, лежащей на главной оптической оси системы. Поэтому от размеров апертурной диафрагмы зависит яркость изображения. При изменении апертурной диафрагмы меняется светосила прибора. Угол 2и, под которым виден входной зрачок из точки предмета Р, называется апертурным углом со стороны предмета, или углом раскрытия. Его называют также апертурой системы.
Изображение апертурной диафрагмы в .параксиальных лучах, получаемое с помощью позади стоящих линз, называется выходным зрачком или выходным отверстием системы. Очевидно, выходной зрачок есть изображение входного зрачка в параксиальных лучах, даваемое всей системой. Выходной зрачок всего более диафрагмирует лучи, проведенные из точки P', являющейся изображением точки предмета Р, которая лежит на главной оптической оси. Угол 2и', под которым выходной зрачок виден из P', называется апертурным углом со стороны изображения, или углом проекции системы (см. рис. 52). § 13] ограничение лучей при помощи диафрагм 93
В зрительных трубах апертурной диафрагмой часто служит край объектива. В таком случае этот край играет роль и входного зрачка, а его параксиальное изображение, даваемое окуляром, будет выходным зрачком. Если держать трубу на некотором расстоянии от глаза против светлого фона, то выходной зрачок будет виден как действительное или мнимое изображение.
В некоторых случаях апертурной диафрагмой может служ;ить радужная оболочка глаза. Ее параксиальное изображение, даваемое роговой оболочкой и водянистым телом глаза, называется зрачком глаза.
Лучи, проходящие через центр апертурной диафрагмы, называются главными лучами. В приближении параксиальной оптики главный луч проходит также через центры входного и выходного зрачков.
Если предмет находится на бесконечности, то входным зрачком служит изображение той диафрагмы в пространстве предметов, которое имеет наименьший диаметр. Аналогично, если изображение получается в бесконечности, то выходным зрачком служит изображение той диафрагмы в пространстве изображений, которое имеет наименьший диаметр.
3. Если точка предмета лежит на главной оптической оси системы, то всякий луч, проходящий через входной зрачок, пройдет и через оптическую систему. Но если луч исходит из точки предмета, не лежащей на главной оптической оси, то этот луч может и не пройти через оптическую систему даже в том случае, когда он прошел через входной зрачок. Он может быть задержан другими диафрагмами. Чтобы разобрать этот вопрос, рассмотрим сначала только главные лучи.
Та диафрагма, которая всего больше ограничивает главные лучи, называется диафрагмой Поля зрения. Если бы входной зрачок был бесконечно малым, то все лучи, проходящие через систему, могли бы считаться главными. Поэтому при бесконечно малом входном зрачке поле зрения было бы резко ограничено и определялось размерами диафрагмы поля зрения. Изображение диафрагмы поля зрения, даваемое впереди стоящими линзами, называется входным окном, или входным люком системы. Изображение диафрагмы поля зрения, даваемое сзади стоящими линзами, называется выходным окном, или выходным люком. Очевидно, выходной люк есть изображение входного люка, даваемое всей системой. На рис. 51 входной люк изображен диафрагмой D1Dfl. При бесконечно малом входном зрачке угол поля зрения со стороны предмета равен углу 2w, под которым входной люк виден из центра входного зрачка. Аналогично определяется угол поля зрения 2wf со стороны изображения.
В действительности входной зрачок имеет конечные размеры. Это может повести к нарушению резкости границы поля зрения. В самом деле, из рис. 51 видно, что любой луч, исходящий из точек, 94 ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ [ГЛ. i!
лежащих между Л и Л', и прошедший через входной зрачок, пройдет и через оптическую систему. Лучи из точки В' пройдут через оптическую систему, если они направлены В нижнюю половину входного зрачка; лучи, направленные в верхнюю половину входного Зрачка, задерживаются диафрагмой поля зрения и через оптическую систему не проходят. Для лучей, выходящих из В', верхняя половий! входного зрачка оказывается как бы закрытой диафрагмой поля зрения. Наконец, лучи, исходящие из точек, лежащих дальше С я С', через оптическую систему вообще не пройдут. Таким образом, на краю поля зрения будет наблюдаться непрерывное ослабленйе освещенности. Оно называется затенением или виньетированием. При Наличии виньетирования поле зрения_ограничено не резко. Чтобы виньетирования не было, необходимо, чтобы входной люк системы лежал в плоскости предмета. Поэтому почти во всех визуальных оптических системах для устранений виньетирования применяют диафрагмы поля зрения, помещаемые обычно в передней фокальной плоскости окуляра.
