Prezentacja: "Przyrządy optyczne"

advertisement
Przyrządy optyczne
Wykonała Justyna Cygan Kl.3c
Oko
To najdoskonalszy narząd optyczny jaki
został kiedykolwiek stworzony. Natura
obdarzyła człowieka tak doskonałym tworem,
że przez stulecia starał się ją naśladować
poprzez budowanie soczewek, teleskopów i
innych urządzeń optycznych działających na
ogólnych zasadach działania oka.
Jak działa oko?
Światło wpadające do oka biegnie przez
rogówkę, komorę przednią oka, soczewkę i ciało
szkliste, by zakończyć swą podróż na
siatkówce wywołując wrażenie wzrokowe
przekazywane do mózgu za pośrednictwem
nerwów łączących się w nerw wzrokowy.
Rogówka, wraz z cieczą wodnistą, soczewką i
ciałem szklistym, stanowią układ skupiający
promienie świetlne tak, by na siatkówce
pojawiał się ostry obraz obserwowanego
przedmiotu i dawał jak najostrzejsze wrażenie
wzrokowe.
Dlatego też soczewka ma możliwość zmiany
swojego kształtu, a co za tym idzie mocy optycznej.
Pozwala to na ogniskowanie na siatkówce
przedmiotów znajdujących się w różnych
odległościach od oka. Zdolność tę nazywamy
akomodacją czyli zjawiskiem dostosowania się oka
do oglądania przedmiotów znajdujących się w
różnych odległościach. Dostosowanie to polega na
odpowiednim doborze ostrości widzenia.
Ostre widzenie uzyskiwane jest wtedy, gdy
ognisko obrazowe pokrywa się z siatkówką. W
przypadku, gdy oko nie jest w stanie
zogniskować światła dokładnie na siatkówce
mówimy o wadach wzroku.
Wady wzroku
Krótkowzroczność
Dalekowzroczność
Astygmatyzm
Daltonizm
Zez
Krótkowzroczność
Osoba cierpiąca na krótkowzroczność ma trudności z
widzeniem przedmiotów odległych, ponieważ obrazy
przedmiotów widzianych powstają przed siatkówką.
Przyczyną jest zwykle dłuższa gałka oczna lub zbyt duża
siła łamiąca soczewki lub rogówki, które mocniej niż
normalnie załamują światło.
Krótkowzroczność jest często dziedziczna. Zwykle pojawia
się w wieku szkolnym i rozwija do lat dwudziestu lub
trzydziestu. Korygują tę wadę wzroku szkła lub soczewki
kontaktowe rozpraszające, minusowe. Są one wklęsłe-cieńsze
w środku, grubsze na obwodzie. W celu skorygowania
krótkowzroczności coraz częściej stosuje się zabiegi
chirurgiczne za pomocą lasera. Eliminują one całkowicie lub
częściowo konieczność noszenia szkieł korekcyjnych.
Dalekowzroczność
Osoby z tą wadą wzroku widzą lepiej przedmioty dalekie
niż bliskie. Przyczyną dalekowzroczności może być zbyt
krótka gałka oczna lub zbyt słaby układ optyczny (soczewka
i rogówka za słabo załamują światło). Dzieci i młode osoby
dorosłe zwykle nie odczuwają skutków tej wady wzroku,
ponieważ potrafią ją kompensować. Mięśnie regulujące
akomodację soczewki pogrubiają ją , zwiększając jej
refrakcję. Mechanizm ten jest odruchowy. Dłuższe skupianie
wzroku na przedmiotach bliskich powoduje zmęczenie tych
mięśni, co objawiać się może bólami głowy. Zwykle objawia
się to w wieku średnim, kiedy zmniejsza się zdolność
korekcyjna soczewki. Wtedy trzeba zastosować szkła
korekcyjne, mające soczewki wypukłe, a więc skupiające,
dodatnie. Pewne postacie dalekowzroczności można również
leczyć chirurgią laserową.
Astygmatyzm
Powodem tej wady wzroku jest nieregularny kształt
rogówki - przezroczystej, wypukłej płytki stanowiącej
przednią część gałki ocznej. W astygmatyzmie poszczególne
miejsca rogówki - południki - załamują światło z
niejednakową siłą, w związku z czym promienie światła nie
spotykają się na siatkówce w jednym punkcie, tylko tworzą
smugę. Kształt rogówki w astygmatyzmie można porównać
do elipsy, w której południki mają różną moc łamiącą.
Wynikiem jest to, że astygmatycy widzą przedmioty
zamazane i zniekształcone. Zniekształcenie obrazów w
astygmatyzmie można porównać ze zniekształceniem
obrazów w krzywym zwierciadle. Rodzaj i stopień
zniekształcenia przedmiotów w krzywym zwierciadle zależy
od rodzaju i stopnia zniekształcenia samego zwierciadła.
Szkła korygujące astygmatyzm ( tzw. soczewki toryczne )
mają analogiczną moc łamiącą jak rogówka, ale wzdłuż
południków. W ten sposób nieprawidłowości w załamaniu
promieni świetlnych przez rogówkę i przez soczewkę
okularów znoszą się wzajemnie i na siatkówce powstaje
wyraźny obraz. Astygmatyzm zwykle rozwija się bardzo
wcześnie ustala już w pierwszych kilku latach życia. Często
towarzyszy mu krótkowzroczność lub dalekowzroczność.
Oczywiście szkła powinny być tak dostosowane, aby
korygowały obydwie wady wzroku.
Daltonizm
Zaburzenia w rozpoznawaniu barw, zaburzenia wrodzone ,
dziedziczne polegające na nierozpoznawaniu barwy:
czerwonej (protanopia), zielonej (deuteranopia), czerwono
zielonej (daltonizm), żółto-niebieskiej (tritanopia).
Zaburzenia rozpoznawania barw występują głównie u
mężczyzn (około 15 %), wyjątkowo u kobiet. Daltonizm
nabyty może pojawić się w wyniku uszkodzenia siatkówki
lub dróg wzrokowych, a także po stosowaniu niektórych
leków. Nazwa pochodzi od nazwiska chemika angielskiego J.
Daltona, który jako pierwszy opisał daltonizm w 1794 r.
Zez
Wada oczu objawiająca się osłabieniem mięśni ocznych, co
powoduje zmianę kąta patrzenia jednego oka względem
drugiego. Efektem zeza jest zaburzenie widzenia
stereoskopowego. Osoby z zezem mogą mieć trudności z
prowadzeniem pojazdów mechanicznych (np. samochody) oraz
operowaniem maszynami i urządzeniami w ruchu. Trudno im
też uprawiać niektóre sporty, takie jak np. siatkówkę, łatwiej
natomiast radzą sobie z czynnościami związanymi z dobrze
rozwiniętą wyobraźnią przestrzenną, np. przy obróbce grafiki
trójwymiarowej. Przyczyną zeza mogą być zmiany w rozwoju
ośrodków kojarzeniowych kory mózgowej, także zmiany
wewnętrznego aparatu (w przypadku zespołu Marfana
zwłaszcza nieprawidłowe funkcjonowanie mięśni
okoruchowych). Zeza można zniwelować za pomocą
odpowiednich okularów i ćwiczeń, lub chirurgicznie.
Kolory
Oko odbiera tylko część promieniowania nań padającego.
Związane jest to z własnościami fizyko-chemicznymi
rogówki, czopków i pręcików. Odbieramy zatem tylko
światło, które mieści się w zakresie tzw. okna optycznego.
Okno optyczne to przedział długości fali elektromagnetycznej
(światła) od ok. 400nm (co odpowiada światłu o barwie
fioletowej) do ok. 700nm (co odpowiada światłu o barwie
czerwonej). Powyżej długości 700nm znajduje się
niewidoczna dla człowieka podczerwień, a poniżej 400nm,
również niewidoczny, ultrafiolet. Do fal
elektromagnetycznych zaliczamy także niewidoczne dla
człowieka promienie gamma, promienie X i inne.
Promieniowanie o długości fali spoza okna
optycznego nie jest przepuszczane przez rogówkę
oka. Promieniowanie, które wniknie do oka w
różnym stopniu wywołuje reakcje elektrochemiczne w
czopkach i pręcikach stając się źródłem bodźców. Ze
względu na różną budowę czopków i pręcików
występują różne właściwości widzenia ciemnego
(przy małym oświetleniu, np. w nocy) i jasnego (przy
dużym oświetleniu, np. w dzień) .
Obraz przedmiotu na siatkówce jest odwrócony "do
góry nogami", a wynika to z fizycznej budowy oka
(soczewka odwraca obraz). W pierwszych dniach
życia mózg człowieka uczy się widzieć prawidłowy
obraz obracając go by w późniejszym życiu robić to
automatycznie. Czyli niemowlę widzi świat
"postawiony na głowie" i dopiero po pewnym czasie
zaczyna widzieć normalnie.
Mikroskop
Mikroskop, czyli "silny" instrument optyczny do
oglądania w powiększeniu małych przedmiotów,
niezwykle precyzyjnie szklane soczewki sprawiają , że
mikroskop powiększa o tysięczne raza. W mikroskopie
światło - po przejściu przez pryzmat załamywane jest
przez soczewkę obiektywu i trafia do oka obserwatora.
Soczewka sprawia, że przedmiot wydaje się większy niż
w rzeczywistości.
Mikroskop jest zbudowany z:
-okularu- służy do powiększenia
obrazu,
-Tubusa- służy do formowania
powiększonego obrazu pośredniego,
-Rewolweru- umożliwia prostą zmianę
obiektywu,
-Obiektywów- zbierają światło
wychodzące z przedmiotu i tworzą
jego powiększony obraz pośredni,
-Kondensora- koncentruje światło
formując z niego stożek,
A także:
- śruby makrometrycznej, która służy
do wstępnej regulacji odległości,
- śruby mikrometrycznej, która służy
do ustalenia ostrości,
- lusterka, które służy do
naświetlania badanego obiektu;
Mikroskop optyczny,
przyrząd optyczny służący
do uzyskiwania silnie
powiększonych obrazów
małych przedmiotów.
Zasadniczo zbudowany jest
z tubusu zawierającego na
swoich końcach okular i
obiektyw (oba działające
jak soczewki skupiające).
Ponadto mikroskop
optyczny posiada układ
oświetlenia preparatu
(kondensor) i stolik
preparatowy (czasami
wyposażony w
mikromanipulator).
Obiektyw mikroskopu optycznego daje rzeczywisty,
odwrócony i powiększony obraz przedmiotu, okular pełni
rolę lupy, przez którą ogląda się obraz dawany przez
obiektyw. Obraz oglądany w okularze jest obrazem
pozornym i silnie powiększonym, przy znanych
oddzielnie powiększeniach okularu i obiektywu
powiększenie mikroskopu optycznego jest iloczynem tych
powiększeń. W praktyce stosuje się powiększenia od
kilkudziesięcio- do ponad tysiąckrotnych.
Najlepsze mikroskopy optyczne pozwalają dostrzegać
szczegóły przedmiotu o rozmiarach kilkuset nm. Dalszy
wzrost zdolności rozdzielczej jest ograniczony długością
fali światła, pewne poprawienie zdolności rozdzielczej
można uzyskać konstruując mikroskop optyczny do
obserwacji w nadfiolecie (tzw. mikroskopy
ultrafioletowe).
Jasność obrazu mikroskopu optycznego jest proporcjonalna
do rozwartości kąta, czyli wiązki wchodzącej do obiektywu
(tzw. apertura wejściowa mikroskopu optycznego, imersyjny
obiektyw mikroskopu). W konstrukcji obiektywu pożądane
jest też uzyskanie jak najmniejszej ogniskowej, oba te
czynniki powodują, że bieg promieni daleki jest od biegu
promieni przyosiowych, stąd poważnym problemem przy
wykonywaniu obiektywów mikroskopowych jest usunięcie
powstających wad optycznych. W tym celu jako obiektywy
stosuje się skomplikowane, wielosoczewkowe układy
optyczne (najprostszy z nich, tzw. obiektyw aplanatyczny
Amiciego, posiada 6 soczewek).
Zastosowanie w mikroskopie optycznym obiektywu
zwierciadlanego pozwala na zwiększenie odległości
przedmiotu od obiektywu i umożliwia wyposażenie
mikroskopu optycznego w dodatkowe elementy: komory
grzejne lub chłodzące oraz mikromanipulatory.
Podstawowymi wielkościami charakteryzującymi mikroskop
optyczny są powiększenie i zdolność rozdzielcza; maks.
użyteczne powiększenie jest wyznaczone przez zdolność
rozdzielczą, która z kolei jest ograniczona przez dyfrakcję
światła; zdolność rozdzielcza mikroskopu optycznego rośnie
ze wzrostem apertury i zmniejszeniem długości fali świetlnej.
Rodzaje mikroskopów








mikroskop akustyczny
mikroskop elektronowy
mikroskop fluorescencyjny
mikroskop holograficzny
mikroskopy konfokalne
mikroskop metalograficzny
mikroskop operacyjny
mikroskop optyczny
(mikroskop świetlny)







mikroskop polaryzacyjny
mikroskop pomiarowy
mikroskop porównawczy
mikroskop sił atomowych
mikroskop stereoskopowy
mikroskop warsztatowy
skaningowy mikroskop
tunelowy
Lupa
Lupa , "mikroskop prosty" jest przyrządem optycznym
służącym do bezpośredniej obserwacji drobnych
przedmiotów. W ścisłym znaczeniu tego słowa jest to
jedna soczewka dodatnia o powiększeniu co najmniej
trzykrotnym. Soczewki dające mniejsze niż trzykrotne
powiększenie nazywane są szkłami powiększającymi.
Lupa zbudowana jest z jednej soczewki skupiającej lub z
zespołu soczewek umieszczonych w oprawce.
Lupa tworzy obraz przedmiotu pozorny, prosty,
powiększony.
Ze względu na konstrukcję układu
optycznego wyróżnia się rodzaje lup:



Lupa prosta – składająca się z jednej soczewki.
Lupa aplanatyczna – składająca się z dwóch identycznych
płaskowypukłych soczewek, wypukłościami skierowanymi do
siebie.
Lupa achromatyczna – składająca się z dwóch sklejonych ze
sobą soczewek – dodatniej dwuwypukłej wykonanej ze szkła
kron (szkło optyczne o dużej zawartości tlenku potasu) i
ujemnej wykonanej ze szkła flint (szkło optyczne o wysokiej
zdolności rozszczepiania światła).




Lupa aplanatyczna Steinheila – składająca się z jednej
dwuwypukłej soczewki dodatniej, oraz dwóch doklejonych do
niej po obu stronach identycznych menisków. Soczewka
dodatnia wykonana ze szkła kron, a meniski ze szkła flint.
Lupa achromatyczno – aplanatyczna – składająca się z
trzech, lub większej liczby soczewek.
Lupa ortoplanatyczna – składająca się z czterech soczewek.
Lupa astygmatyczna – składająca się przynajmniej z czterech
soczewek.
Powiększenie lupy
Powiększenie kątowe lupy zależy od ustawienia lupy
względem oka i określa je przybliżony wzór




w którym
Lo – odległość najlepszego widzenia,
f – ogniskowa soczewki,
L – odległość obrazu od oka,
D – zdolność zbierająca soczewki.
Lupa daje obraz możliwy do oglądania o największym
powiększeniu kątowym, gdy tworzony przez nią obraz
jest w odległości najlepszego widzenia. Wówczas
powiększenie kątowe wynosi:
Dla przeciętnej osoby bez wad wzroku odległość
najlepszego widzenia jest określana na 0,25 m, w tej
sytuacji powiększenie lupy określa wzór:
Odległość obserwowanego przedmiotu od soczewki
powinna być mniejsza od ogniskowej. Wymóg ten jest
konieczny do otrzymania obrazu pozornego. Można
jednak użyć lupy (chociaż niezgodnie z przeznaczeniem)
do otrzymania rzeczywistego obrazu na ekranie.
Spotyka się lupy w postaci
arkusza przezroczystej folii
będącej soczewką Fresnela,
jak i bardziej
rozpowszechnione ze szkła.
Lupa składająca się z jednej
soczewki i zaopatrzona w
uchwyt, nazywana bywa
szkłem powiększającym.
soczewka Fresnela
Zastosowanie




Lupy mają liczne zastosowania w następujących
dziedzinach:
W edukacji na lekcjach biologii do oglądania preparatów
roślinnych i zwierzęcych.
W mikroskopii do wstępnej analizy, obserwacji, oraz
preparowania różnego rodzaju materiałów. Stosowane są
najczęściej lupy umieszczane na specjalnych podstawach.
W numizmatyce i filatelistyce do oceny stanu monet i
znaczków.
W zegarmistrzostwie przy naprawie i wymianie drobnych
elementów wykorzystywane są specjalne lupy
zegarmistrzowskie utrzymywane przez mięśnie okrężne oka.





W jubilerstwie do sprawdzania i oceny jakości kamieni
szlachetnych, zwłaszcza zanieczyszczeń diamentów.
W drukarstwie – lupy na specjalnej przeźroczystej podstawie
o różnym zakresie powiększeń (najczęściej od 3x do 10x)
służące do dobierania kolorów oraz oceny jakości wydruków.
W włókiennictwie do sprawdzania poprawności ściegów
oraz liczenia ilości poszczególnych włókien przypadających
na daną powierzchnię lub długość (powiększenia od 3x do
12x).
W fotografii do przeglądu negatywów i slajdów.
W geologi do identyfikacji składników skał. Najczęściej są to
lupy składane zabierane w teren, gdzie nie można zabrać
mikroskopu.




W elektronice do kontroli powierzchni montażowych
elementów elektronicznych, wad produkcyjnych, oceny
jakości złącz lutowanych.
W entomologii do obserwacji cech morfologicznych owadów.
W stomatologii oraz chirurgii wykorzystywane są specjalne
lupy okularowe będące modyfikacją lunety Galileusza.
W wyznaczaniu twardości materiałów – lupa Brinella
(powiększenie zazwyczaj od 8x do 12x) z podziałką
(najczęściej wartość działki elementarnej wynosi 0,1 mm)
wykorzystywana do pomiaru średnicy odcisku
pozostawionego przez wciskaną stalową kulkę w badany
materiał podczas badania twardości metodą Brinella.
Koniec
Dziękuję za uwagę 
Download
Random flashcards
123

2 Cards oauth2_google_0a87d737-559d-4799-9194-d76e8d2e5390

ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Pomiary elektr

2 Cards m.duchnowski

Prace Magisterskie

2 Cards Pisanie PRAC

Create flashcards