Лупа

При хорошей освещенности и достаточной контрастности предмета нормальный глаз может различать детали, угловая величина а которых равна или больше 60". Благоприятной для наблюдения является угловая величина предмета а' = 3', называемая углом удобной видимости. Наблюдения мелких предметов в таких условиях обеспечивают лупы и микроскопы. При рассматривании предмета АВ=1 невооруженным глазом его помещают на расстоянии со = —250 мм от глаза (рис. 6.1, а), величина изображения А'В'=Г предмета на сетчатке глаза будет равна

со

(6-1)

где f _гл — заднее фокусное расстояние глаза.

Рис. 6.1. Ход лучей в системе лупа—глаз

Лупа увеличивает изображение предмета так, что размеры этого изображения, образуемого на сетчатке глаза, оказываются достаточными для различения мелких деталей. Чтобы обеспечить не-утомляемость глаза при наблюдении через лупу, рассматриваемый предмет помещают в передней фокальной плоскости лупы. В этом случае изображение предмета оказывается в бесконечности, и лучи света от точек предмета поступают в глаз параллельными пучками.

В соответствии с рис. 6.1,6 величина изображения А 'В '=1₂ предмета АВ на сетчатке глаза при рассмотрении через лупу получится равной

4'=у-. (6.2)

где f — заднее фокусное расстояние лупы.

Видимое увеличение лупы с учетом выражений (6.1) и (6.2) определится по формуле:

^гл=7=-р ^(б-³⁾

Если принять со = — 250 мм, то формула (6.3) примет вид:

Из сказанного следует, что увеличение лупы тем больше, чем меньше ее фокусное расстояние. Но чем короче фокусное расстояние, тем больше кривизна поверхности лупы, а вместе с тем сильнее действуют сферическая и хроматическая аберрации. Поэтому часто прибегают к сложным лупам, состоящим из двух линз, обычно плоско-выпуклых, которые располагают на таком расстоянии друг от друга, чтобы при наибольшем увеличении исключались аберрации.

Микроскоп

Микроскоп, как и лупа, служит для рассматривания мелких предметов. Микроскопы обычно применяются в тех случаях, когда нужно получить увеличение больше 12— 15^х. Микроскоп является сложной оптической системой, состоящей из объектива и окуляра. При этом взаимное положение систем определяется оптическим интервалом — отрезком A = F'_t F₂ между задним фокусом F' первой системы и передним фокусом F₂ второй системы. Знак оптического интервала считается положительным, если F₂ находится справа от F', и отрицательным, если F₂ находится слева от F'. На рис. 6.2 84 оптический интервал положителен.

Объектив KL (см. рис. 6.2) строит действительное обратное изображение А'В' предмета АВ в передней фокальной плоскости окуляра MN. В этой плоскости можно поместить плоскопараллельную пластинку со шкалой или сеткой нитей в виде биссектора. Промежуточное действительное изображение предмета вместе со шкалой рассматривается через окуляр, работающий как лупа. При этом в глаз поступают лучи в виде параллельных пучков, и хрусталик глаза образует на сетчатке изображение предмета А"В" = Г. Глаз при этом не утомляется, так как он аккомодирован на бесконечность (спокойное состояние глаза).

Рассматриваемый предмет АВ помещается перед объективом в интервале между одинарным и двойным фокусным расстоянием. Поэтому промежуточное изображение получается увеличенным на расстоянии оптического интервала А за задним фокусом F' ₁ объектива.

Поле зрения микроскопа ограничивается полевой диафрагмой, совмещенной с промежуточным изображением А'В' в передней фокальной плоскости окуляра.

Видимое увеличение микроскопа можно выразить как отношение величины изображения предмета Г, полученного на сетчатке глаза, к величине предмета Г.

Г«=у. (6.5)

Если умножить и разделить правую часть равенства (6.5) на величину промежуточного изображения Г, то получим:

или

А 250

(б.б)

А' 4' '

Но —= г_об — увеличение объектива, а ——= Г_ок — увеличение А

окуляра, поэтому, Г = Г_обГ_ок, т. е. увеличение микроскопа равно произведению увеличений объектива и окуляра.

В геодезических приборах микроскопы применяются обычно в отсчетных приспособлениях и имеют общее увеличение не более 50^х при увеличении объектива Г_об ~ 3^х.