Когда луч направлен через увеличительное стекло, его можно использовать для выжигания деревянных поверхностей, рисунков и знаков. Его также можно использовать для сварки пластмассовых деталей.
Частная школа. 9 класс
Конспект по физике для 9 класса «Оптические приборы». Создание и эксплуатация лупы, оптического микроскопа, оптического телескопа и объектива камеры.
Оптические приборы — это устройства, создающие изображения различных объектов. Существуют различные оптические приборы, которые оптимизируют работу глаз. Одни из них позволяют видеть далекие объекты (бинокли, телескопы), другие — мелкие предметы (лупы, микроскопы). К оптическим приборам также относятся технические устройства, позволяющие регистрировать изображения на экранах, светочувствительных пластинах, фотопленках и т.д., установленных в плоскости изображения. К этому типу устройств относятся, например, камера и проекционное устройство.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЛУПЫ
Рассмотрим простой оптический прибор: лупу, сходящуюся линзу с коротким фокусным расстоянием (около 10 см). С помощью лупы можно увеличить изображение от 2 до 25 раз. При работе лупу берут за ручку и подносят к глазу достаточно близко, а исследуемый объект располагают на расстоянии, которое делает его изображение более четким.
Увеличители могут использоваться как в промышленности, так и дома в различных областях человеческой деятельности: Биология, медицина и т.д. Настольные лупы используются, например, часовщиками, ювелирами, исследователями и профессорами, а также некоторыми врачами.
Как предмет становится видимым с помощью лупы? Расстояние лупы от исследуемого объекта должно быть немного меньше фокусного расстояния. Затем изображение этого объекта становится воображаемым, прямым и увеличенным.
Давайте рассмотрим путь лучей, когда мы смотрим на маленький предмет через увеличительное стекло. Обозначим. Обозначим через S’ воображаемое изображение точки S объекта I, которое мы получим после того, как лучи, исходящие из лупы, пройдут через эту точку. Обозначим полученное изображение l’. Таким образом, лучи, исходящие из S, сначала преломляются увеличительной линзой, затем преломляющими средами глаза и собираются в точке сетчатки S’. Лучи собирались бы в одной и той же точке S’, если бы не было увеличительной линзы, а сам источник находился в точке S’ и размер объекта l’.
Лучи, представленные пунктирной линией, не существуют в реальности, потому что создаваемое ими воображаемое изображение не испускает и не отражает световые лучи. Восприятие того, что мы видим объект l’, возникает из-за того, что глаз автоматически восстанавливает путь падающих на него лучей, и после преломления в увеличительном стекле лучи падают на глаз, как если бы это был реальный объект.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОПТИЧЕСКОГО МИКРОСКОПА
Часто увеличение лупы бывает недостаточным. Система из двух или более линз используется для увеличения мелких предметов. Эти системы линз используются в приборах, называемых оптическими микроскопами.
Оптическая система микроскопа состоит из двух частей: объектива (направленного на объект) и окуляра (направленного на глаз). Маленькие линзы объектива приближают образец. Объектив обеспечивает истинное, перевернутое, увеличенное изображение образца. Это промежуточное изображение проецируется на глаз через окуляр, действие которого похоже на действие увеличительного стекла.
Небольшой объект S1S2помещается перед объективом 1 микроскопа на расстоянии, немного превышающем фокусное расстояние объектива F1. После прохождения лучей света через линзу, реальное изображение S1’S2‘, который расположен между окуляром 2 и его передним фокусом F2. Это изображение воспринимается глазом через окуляр, как через увеличительное стекло, изображение S1«S2‘, который глаз воспринимает как исходящий от воображаемого, увеличенного изображения S .1”S2”.
Имя первого изобретателя микроскопа неизвестно. Считается, что в конце XVI века голландские оптики Сачариас и Ханс Янсенс соединили две выпуклые линзы в одну трубку, создав первый микроскоп. В 1609 г. Галилей разработал составной микроскоп с выпуклой и вогнутой линзами. Считается, что Антони ван Левенгук (1632-1723) был первым, кто обратил внимание биологов на микроскоп. Его микроскопы представляли собой небольшие объекты с одной мощной линзой.
Увеличение микроскопа намного больше, чем увеличение объектива или окуляра. Увеличение микроскопа равно произведению увеличения объектива и увеличения окуляра. Поэтому нередко используются микроскопы с увеличением около 1 000x и более.
Микроскопы являются незаменимыми оптическими приборами для таких областей человеческой деятельности, как медицина, биология, электроника и геология. Они используются для исследований, ведущих к научным открытиям, постановки диагнозов и разработки новых лекарств.
Что это такое
Прежде всего, необходимо знать, что представляет собой это полезное устройство.
Лупа — это оптическая система, состоящая из важных элементов: линз. Может быть только одна линза или несколько линз.
Этот продукт предназначен для высококачественного оптического увеличения и рассматривания мелких предметов.
Конструкция лупы может показаться простой, но это не меняет того факта, что она необходима во многих областях человеческой деятельности. К ним относятся биология, медицина, банковское дело и ювелирное дело. Часто лупу используют опытные криминалисты в своей сложной работе, где каждая деталь играет важную роль. Можно перечислить все области, где использование высококачественного увеличительного стекла имеет большое значение.
История создания
Определение лупы известно и понятно многим в наше время. Но мало кто знает, как начиналась история этого популярного и широко распространенного устройства, которое сегодня используется повсеместно.
Прибор был разработан еще около 1250 года, а его разработка приписывается Роджеру Бэкону. В то время он был преподавателем Оксфордского университета. Роджер потратил много времени на большое количество различных экспериментов с зеркалами, которые могли бы дать подробное объяснение принципов преломления и отражения лучей. В далеком прошлом Роджер был более известен как Dr Mirabilis (лат.: «удивительный врач»).
Хотя открытие свойств выпуклой линзы приписывается Бэкону, оптические приборы использовались для оптического увеличения различных объектов на протяжении многих тысяч лет. Еще в Древнем Египте прозрачные кусочки хрусталя широко использовались для четкого и детального изучения мелких предметов. Знаменитый римский император Нерон изобрел еще один интересный метод использования увеличительных линз: он использовал драгоценные камни, чтобы актеры на далекой сцене выглядели четко.
Из чего состоит
Типичная ручная лупа обычно имеет в своей конструкции такие основные элементы:
- увеличительное стекло (подразумевается двояковыпуклая линза);
- хорошо удерживающая его крепкая оправа (чаще всего производится из прочной пластмассы, дерева или металла);
- ручка средней длины.
Это части простейшего увеличительного прибора. Такие устройства можно найти во многих розничных магазинах. Внешне они почти не отличаются друг от друга.
Специальная штативная модель современной лупы должна быть отнесена к отдельной категории. Это более сложное устройство, состоящее из таких важных элементов, что его конструкция и эксплуатация более сложны:
- окуляр;
- специальный предметный столик (обычно компактных размеров);
- штатив;
- зеркало.
В настоящее время на рынке представлены более сложные устройства с увеличительными линзами.
Эти изделия могут иметь складную конструкцию, дополнительную светодиодную подсветку и кабели для подключения к электросети.
Эти лупы удобны и эргономичны. Их можно использовать даже при очень слабом освещении, поскольку встроенная подсветка легко устраняет эту проблему.
Например, популярная модель лупы Zeno Desk D7 от Levenhuk — хороший выбор не только для работы, но и для любимого времяпрепровождения. Эта замечательная роса состоит из таких элементов:
- качественной бифокальной линзы;
- удобного складного штатива.
Эта конструкция изготовлена из оптического пластика, что делает ее легкой и надежной.
Лупа. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности
Лупа — это оптический прибор, состоящий из линзы или пары линз. Он используется для оптического увеличения изображений и объектов, находящихся на определенном расстоянии от него.
Где используется лупа
Лупу можно использовать для оптического увеличения объектов для более тщательного изучения. Он также может помочь сфокусировать изображение в глазу, если у вас плохое зрение. Он более эффективен, чем очки, но менее удобен, поэтому его не часто используют для этих целей.
- Криминалисты.
- Медики.
- Археологи.
- Радиотехники.
- Ювелиры и т.п.
С помощью лупы можно более тщательно рассмотреть детали, которые трудно увидеть невооруженным глазом. Поэтому он является незаменимым инструментом для нумизматов, часовщиков и т.д.
Устройство лупы
В своей простейшей форме устройство состоит из линзы, установленной на оправе с ручкой. Можно также усложнить конструкцию, например, оснастить ее различными линзами или использовать специальные корпуса, чтобы облегчить использование в том или ином направлении. Также можно прикрепить защитную крышку или подсветку.
Самым важным функциональным элементом лупы является ее линза. Он может быть изготовлен из различных материалов:
- Стекла.
- Акрилового пластика.
- Оптического полимера.
Стеклянная линза высочайшего качества и очень прочная. К сожалению, его сложнее изготовить, поэтому увеличительная линза стоит дороже. Устройство со стеклянной линзой весит больше, но менее подвержено царапинам, что очень неприятно для оптических приборов. Пластиковые оптические линзы становятся все более популярными, практичными и долговечными. Они немного легче стеклянных линз, но одинаково устойчивы к механическим повреждениям. Изделия из акрилового пластика по крайней мере удобны и долговечны, изображение, прошедшее через них, получается немного размытым и искаженным. Еще одним недостатком этого материала является его мягкость. Она легко царапается. Образовавшиеся неровности следует отполировать. Для этого можно использовать метод химической полировки, который позволит получить практически идеальную полировку линзы.
Как пользоваться увеличительным стеклом
Чтобы использовать лупу, держите ее на небольшом расстоянии от предмета, который вы хотите рассмотреть. Затем вы должны смотреть через лупу, пока не сфокусируетесь на объекте. Глаз следует держать как можно ближе к лупе. Таким образом, линза обеспечивает прямое визуальное увеличение объекта и позволяет детально рассмотреть его. Это происходит потому, что лучи изображения достигают глаза под большим углом, чем при тех же условиях, но без увеличительного стекла. Этот эффект создает оптическое увеличение.
Есть небольшой секрет работы с лупой — ее нужно располагать не далеко от глаз, а как можно ближе, но, конечно, не перекрывая доступ света. В результате отсутствует оптический контраст между увеличенной частью изображения в лупе и его реальным размером при взгляде сбоку. Из-за этой большой кажущейся разницы возникает психофизический эффект, при котором эффект увеличения кажется меньше, чем есть на самом деле. В действительности коэффициент увеличения не зависит от того, насколько близко оптические инструменты находятся к лупе. Просто хрусталик глаза работает более эффективно на близком расстоянии, что в сочетании с эффектом линзы дает максимальный эффект увеличения.
Часовая лупа применяется специально для выполнения ремонта часов. С ее помощью можно нормально видеть мелкие детали, которые невооруженным глазом практически незаметны. Особенность работы часовщика в том, что он должен действовать двумя руками. Это не позволяет держать обычную лупу. В связи с этим линза помещается в окуляр, сделанный в виде короткой трубки. Корпус устройства прикладывается к глазу и удерживается в рабочем положении за счет сведения мимики лица. Это не очень комфортно, но практично.
Матерчатая лупа используется только в узкой области экспертизы. Он используется для проверки дефектов в текстильном производстве.
Зажимные лупы — это большие линзы, прикрепленные к гибкому основанию. Он, в свою очередь, крепится к столу или другой поверхности с помощью зажима. Это практичное, простое устройство, используемое маникюршами, малярами, врачами и т.д.
Магнификаторы пользуются большим спросом. Они необходимы для визуального увеличения объектов с высокой детализацией. Эти устройства пользуются большим спросом и применяются малярами, реставраторами, косметологами и врачами.
Похожие темы:
Из чего состоит
Типичная ручная лупа обычно имеет в своей конструкции такие основные элементы:
- увеличительное стекло (подразумевается двояковыпуклая линза);
- хорошо удерживающая его крепкая оправа (чаще всего производится из прочной пластмассы, дерева или металла);
- ручка средней длины.
Это части простейшего увеличительного прибора. Такие устройства можно найти во многих розничных магазинах. Внешне они почти не отличаются друг от друга.
Специальная штативная модель современной лупы должна быть отнесена к отдельной категории. Это более сложное устройство, состоящее из таких важных элементов, что его конструкция и эксплуатация более сложны:
- окуляр;
- специальный предметный столик (обычно компактных размеров);
- штатив;
- зеркало.
В настоящее время на рынке представлены более сложные устройства с увеличительными линзами.
Эти изделия могут иметь складную конструкцию, дополнительную светодиодную подсветку и кабели для подключения к электросети.
Эти лупы удобны и эргономичны. Их можно использовать даже при очень слабом освещении, поскольку встроенная подсветка легко устраняет эту проблему.
Например, популярная модель лупы Zeno Desk D7 от Levenhuk — хороший выбор не только для работы, но и для любимого времяпрепровождения. Эта замечательная роса состоит из таких элементов:
- качественной бифокальной линзы;
- удобного складного штатива.
Эта конструкция изготовлена из оптического пластика, что делает ее легкой и надежной.
Обзор видов
Современные лупы бывают разных форм. Различные типы устройств имеют свои особенности и нюансы в использовании. Эти особенности следует учитывать при выборе оптимальной модели. Давайте подробнее рассмотрим различные типы луп.
По типу увеличения
Все существующие сегодня виды луп различаются по типу увеличения.
Например, существуют модели с малым, средним или большим увеличением.
Большой популярностью пользуются более простые модели луп, которые могут показывать небольшое увеличение. Главной отличительной особенностью этих устройств является их компактный размер. Они могут быть даже небольшой карманной моделью, которую очень удобно иметь при себе в случае необходимости.
Эти продукты максимально просты и удобны в использовании. Компактные лупы с малым увеличением идеально подходят для визуального увеличения мелких предметов. Эти устройства часто используются не только дома, но и в различных профессиональных условиях. В большинстве случаев они используются для увеличения изображения не более чем в 5 раз.
Не менее популярны продукты в категории среднего увеличения. Эти устройства обычно называют универсальными, поскольку их можно использовать в различных ситуациях. Это удобные и компактные устройства, не требующие специальных знаний для работы.
Среднюю лупу можно использовать для детального рассмотрения и изучения мелких предметов, которые человеческому глазу зачастую трудно охватить. Эксплуатация этого типа оборудования полезна, когда необходимо выполнить определенные задачи. Эти лупы также хорошо подходят для бытовых целей. Они могут увеличивать изображение более чем в 6 раз.
Высококачественные лупы можно считать самыми мощными и практичными.
Они представляют собой наиболее удобный и практичный тип инструмента, с которым описанные выше варианты не могут сравниться по производительности.
Высококачественные устройства такого типа обычно используются профессиональными часовщиками или ювелирами. Высокопроизводительные лупы также часто выбирают энтузиасты и пользователи, которым необходимо работать с очень мелкими деталями/объектами.
Лупы высокой мощности востребованы и важны для профессионалов, чья работа требует высочайшего уровня точности и скрупулезности на каждом этапе процесса.
Как выбрать
Важно выбрать подходящую лупу, которая не разочарует своего владельца. Подумайте, на какие критерии должен обратить внимание покупатель при выборе лучшего устройства.
- Первое, что должен сделать покупатель – определиться с тем, в каких именно целях он будет использовать устройство. Для решения разных задач подходят разные модели луп. Например, дешевая канцелярская модель не дает таких подробных данных, как, например, препаровальная.
- Обратите внимание на уровень увеличения устройства. Для обычных целей, например, для учебы или применения в бытовых условиях, хватит и техники с минимальными параметрами. Если же вы запланировали использовать лупу в более серьезных профессиональных целях, лучше отдать предпочтение экземплярам средней или самой большой степени увеличения. Это более практичные и результативные устройства, благодаря которым возможно разглядеть даже самые мелкие детали.
- Обратите внимание на функциональность подбираемой лупы. Сегодня очень популярны устройства, имеющие раскладную конструкцию и дополнительную подсветку. Пользоваться этими устройствами и удобно, и безопасно. Такие приспособления идеально подойдут для работы даже в затемненных помещениях и стесненных условиях.
- Следует сразу определить, устройство каких габаритов вам больше всего подойдет. Если это стационарный агрегат, нужно иметь свободное место на рабочем столе – аппарат должен легко вмещаться сюда, не мешая остальным объектам. Если же вам нужен портативный, легко транспортируемый вариант, то есть смысл подыскать компактное изделие. Такие лупы продаются в большинстве магазинов, а многие из них выполняются карманными.
- Рекомендуется подбирать такие лупы, которые изготовлены из практичных и долговечных материалов. Наиболее популярными и часто встречающимися являются изделия с рукоятками и обрамлением из пластмассы, дерева или металла. Подобные материалы рассчитаны на долгий срок службы. Их трудно повредить или сломать.
- Убедитесь в том, что пользоваться выбранной лупой вам максимально удобно. Подержите устройство в руках, попробуйте применить его в магазине, если есть такая возможность. Рукоятка должна хорошо лежать в вашей ладони или между пальцами. Если ручка показалась вам слишком короткой, неустойчивой, то есть смысл присмотреться к другой модели. В противном случае этой лупой пользоваться вам будет совсем не комфортно.
- Не поленитесь проверить состояние изделия, которое выбрали, прежде чем отправляться с ним на кассу. Продукт должен быть целым, без единого повреждения (без трещин, сколов, царапин на линзах, плохо закрепленных элементов, отпадающих крепежей). На линзах не должно быть потертостей и любых других дефектов.
- Настоятельно рекомендуется подбирать такие модели луп, которые были выпущены известными крупными производителями. Таковых на современном рынке очень много. Брендовая продукция, даже самая простая и лаконичная, может прослужить гораздо дольше и не разочаровать пользователя слабым качеством. Оригинальная фирменная лупа будет собрана на совесть без повреждений и дефектов. Обычно подобные товары реализуются в изолированных упаковках.
- Если вы покупаете профессиональную технику для более серьезных целей, нет смысла подыскивать дешевые продукты, которые рассчитаны на недолгий срок службы. В данном случае лучше переплатить, но купить максимально качественное и практичное устройство, которое не доставит никаких хлопот.
- За покупкой качественной и долговечной лупы рекомендуется отправляться в специализированные магазины. Особенно это касается случаев, когда вы ищете оптимальную модель для научной деятельности, часового или ювелирного искусства. В таком случае обычной канцелярской лупы будет недостаточно. Целесообразно найти высококачественную и удобную модель, которая даст максимально четкое увеличение, и которая будет содействовать сложной профессиональной деятельности.
Как выбрать?
Перед покупкой устройства необходимо определить для себя параметры, на основании которых можно сделать правильный выбор. Самое важное — это целевое использование. Исходя из этого, определите необходимое диоптрийное число, т.е. силу увеличения. Чем она больше, тем выше уровень детализации.
3D-изображение имеет 1,75-кратное увеличение, а 5D-изображение — 2,25-кратное.
- Для чтения выбирают увеличительное стекло с кратностью от 1 до 5х.
- Нумизматам, часовщикам, филателистам подходят изделия 3-15D.
- Прикладное творчество и рукоделие обычно выполняется с комфортом при кратности 2,5-3х.
Если необходимо помочь людям с очень серьезными проблемами со зрением, выбирается более сильная линза с увеличением 10х и более.
Конструктивные особенности выбранной лупы также варьируются. Хотя при чтении дома удобно использовать лупу с ручкой или линейную лупу, складной вариант больше подходит для путешествий.
Хорошим выбором, когда обе руки должны быть свободны, является модель «стоя» или «с головой». С лупами на подставке можно регулировать фокусное расстояние и увеличение.
Как использовать?
Покупка лупы не гарантирует идеального увеличения. Вы должны знать, как его использовать. Чтобы правильно увеличить нужную точку, поместите прибор рядом с рассматриваемым объектом. Затем скорректируйте фокус, глядя через увеличительное стекло. Для этого расстояние между изображением и объективом изменяется путем уменьшения или увеличения для получения идеального изображения. Линза должна быть расположена близко к глазу, чтобы обеспечить визуальную близость объекта и детализацию поверхности.
Этот эффект достигается благодаря тому, что лучи изображения входят в глазное яблоко под гораздо большим углом, чем при наблюдении невооруженным глазом. Условие подносить лупу близко к глазам следует воспринимать буквально.
Хотя линза должна быть как можно ближе, она не должна заслонять лучи света.
Особенность лупы в том, что этим простым устройством могут пользоваться люди с самыми разными зрительными способностями. И люди с плохим, и с нормальным зрением пользуются одной и той же лупой, причем увеличение регулируется в зависимости от расстояния между линзой и глазом. Еще один забавный эффект лупы заключается в том, что она визуально удаляет предметы, находящиеся сзади, что выгодно людям с близорукостью.
Для чего нужна лупа
Области применения этих устройств многочисленны. Лупа используется для детального изучения предметов и фокусировки изображения при плохой остроте зрения. Устройство гораздо эффективнее очков, но не так просто в использовании.
Лупа позволяет увеличивать предметы и рассматривать их особенности, невидимые на первый взгляд, независимо от области использования. Основные области применения:
- Медицина.
- Криминология.
- Археология.
- Радиотехника.
- Ювелирное дело.
Увеличители активно используются часовщиками и нумизматами для своей работы. Иногда их используют для сварки пластмасс, выжигания по дереву и разведения костров. Однако очень крупные объекты невозможно увеличить с помощью лупы.
Как подобрать лупу: параметры
Главное, что нужно учитывать, — это области применения и индивидуальные предпочтения.
Первый фактор — это цена. Дешевые устройства просты и практичны в использовании, но они не обеспечивают нужного вам увеличения. Обычная офисная модель просто не подходит для сложных операций. Вы должны понимать, что выбор лупы для чтения или оценки ювелирных изделий — это совсем другое дело. В первом случае достаточно самой простой модели, во втором — необходимо найти более функциональное решение.
Функциональность очень важна. Складные устройства с подсветкой удобнее, проще и безопаснее в использовании, чем обычные устройства. Материалы обязательно должны быть качественными и долговечными.
Перед покупкой проверьте лупу на наличие дефектов — их не должно быть. Если вы хотите получить гарантированное качество, выбирайте модели известных производителей.
Как пользоваться лупой
Держите лупу как можно ближе к объекту, который вы хотите рассмотреть. Смотрите в объектив и постепенно перемещайте объект от себя, пока он не окажется в фокусе. Ваши глаза должны находиться как можно ближе к самой лупе. В конечном итоге линза обеспечивает прямое оптическое увеличение объекта, позволяя детально проанализировать предмет или изображение.
Держите лупу как можно ближе к глазам. В противном случае будет заметен оптический контраст. Вы можете перевернуть устройство вверх дном, в этом случае оно будет работать в обратном направлении, т.е. вниз.
