Общий курс физики. Том 4. Оптика - Сивухин Д.В.
Скачать (прямая ссылка): Скачать (прямая ссылка):
геометрическая теория оптических изображений [гл. if
линзами окуляра. Окуляр Гюйгенса применяется в качестве компенсационного окуляра в комбинации с объективами-ахроматами. В этом случае, однако, глазную лиру изготовляют из двух склеенных сферических стекол различного сорта.
6. Окуляр Рамсдена состоит из двух плоско-выпуклых линз с одинаковыми фокусными расстояниями (J1 — /2), обращенных
O1 ог
IV / (
f, FzF I / { гу; -/5'
Рис. 93.
выпуклыми поверхностями одна к другой (рис. 93). В первоначальном варианте окуляра расстояние между линзами I — /L = /2, что обеспЙивает ахроматизацию фокусного расстояния / всего окуляра. Но в таком варианте собирательная линза находится в передней фокальной плоскости глазной линзы. Поэтому глазная линза отчетливо изображает каждую пылинку, грязь и царапину на поверхности собирательной линзы, что, конечно, портит изображение предмета. Чтобы это устранить, расстояние между линзами
< \ '¦,В ~
Fz L- F J
Рис. -94.
уменьшают, выбирая обычно I = 2/3 fv Это, конечно, .нарушает ахроматизацию окуляра. Однако возникающие хроматические явления мало заметны. Их можно устранить, применяя ахроматическую глазную линзу, склеенную из собирательной (крон) и рассеивающей (флинт) линз. Это делается в окулярах типа Кельнера. Рассеивающая линза должна быть обращена к глазу. Желательно также ахромати-зовать и коллектив окуляра, но этого почти никогда не делают.
Положение фокальных точек и главных плоскостей в окуляре Рамсдена показано на рис, 93, а на рис, 94 приведен ход лучей §24] оптические инструменты
171
в этом окуляре. Сравнивая их с рис. 91 и 92, видим невыгоду окуляра Рамсдена: он удлиняет всю систему микроскопа, так как передняя фокальная плоскость окуляра, в которой объектив должен давать действительное изображение AB, лежит перед передней линзой окуляра на расстоянии V4 fi (а не между линзами окуляра, как в случае окуляра Гюйгенса).
Но в этой особенности окуляра Рамсдена есть и его преимущество. В фокальной плоскости F можно поместить микрометр (шкалу на стеклянной пластинке или нити, перемещаемые микрометрическим винтом) и таким путем измерить размеры действительного изображения, даваемого объективом микроскойа. При этом микрометр и действительное изображение, даваемое объективом, оба находятся перед окуляром, и аберрации полевой линзы окуляра искажают их одинаково. Тем самым в окуляре Рамсдена устраняется основной недостаток окуляра Гюйгенса как измерительного прибора. Зная линейное увеличение объектива микроскопа, легко вычислить и размеры самого предмета. Поэтому в микроскопах, служащих для измерения длин и углов, применяются окуляры Рамсдена с окулярными микрометрами.
В зависимости от назначения применяются и более сложные окуляры, состоящие не из двух, а из большего количества линз.
7. На рис. 95 изображен ход лучей в микроскопе с окуляром Гюйгенса. Главные лучи, исходящие из крайних точек предмета AB, начерчены толстыми, крайние лучи, исходящие из тех же точек, — тонкими линиями. Если увеличение меньше нормального,
в"
Рис, 95. 172 ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИй ' [ГЛ. II
то зрачок глаза наблюдателя служит апертурной диафрагмой, а его изображение, даваемое всем микроскопом, — входным зрачком этого прибора. Если же увеличение больше нормального, то апертурной диафрагмой и входным зрачком является диафрагма или края полушаровой линзы CD. Ее изображение CD' будет выходным зрачком микроскопа. Диафрагма поля зрения должна быть помещена в том месте, где получается изображение А'В', даваемое объективом и собирательной линзой окуляра. Изображение А"В", которое видит наблюдатель, можно получить на любом расстоянии, что достигается небольшим поднятием или опусканием всего микроскопа. Обычно его получают на расстоянии ясного зрения (25 см для нормального глаза) или в бесконечности. Перемещая окуляр, можно менять оптическую длину тубуса, а с ней и увеличение микроскопа.
Из рисунка видно главное преимущество микроскопа перед лупой. Оно состоит в том, что в микроскопе задача получения изображения распадается на две части, из которых одна решается объективом, другая окуляром. Объектив дает изображение предмета при максимально возможной числовой апертуре. Окуляр, как и лупа, при большом поле зрения дает изображение точек предмета с помощью узких пучков лучей, так как эти пучки ограничены выходным зрачком микроскопа.
Объекты, рассматриваемые в микроскоп, обычно не самосветящиеся, а освещаются посторонним источником. Для этой цели употребляется конденсор, состоящий из одной или нескольких короткофокусных линз, помещаемый под предметным столиком микроскопа. Чтобы полностью использовать высокую числовую апертуру объектива микроскопа, наклон освещающих лучей к оптической оси должен быть большим. Вот почему для конденсора берут короткофокусные линзы. Конечно, конденсор не может повысить поверхностную яркость источника света, его действие эквивалентно приближению источника к освещаемому объекту.
8. Зрительное трубы и телескопы. Главными частями зрительной трубы являются объектив и окуляр. Объектив дает в задней фокальной плоскости обратное уменьшенное изображение AB удаленного предмета, рассматриваемое в окуляр как в лупу (рис. 96). Для нормального глаза, аккомодированного на бесконечность, задний фокус объектива должен быть совмещен с передним фокусом окуляра. Это совмещение нарушается, но незначительно, для близорукого и дальнозоркого глаза. Таким образом, параллельный пучок лучей после прохождения через трубу, установленную на бесконечность, остается параллельным, т. е. зрительная труба является телескопической оптической системой. Увеличение (угловое) таких систем равно отношению ширины падающего пучка лучей к ширине соответствующего выходящего пучка, или отношению фокусного расстояния объектива fx к фокус- §24]
