Формулы пересчета оптической силы линз

24. Объективы с переменным фокусным расстоянием.

Объективы
с переменным фокусным расстоянием
разделяют на 2 основные группы:
вариообъективы и трансфокаторы.
Вариообъектив
представляет собой единую оптическую
систему, в которой компоненты взаимно
перемещаются относительно друг друга,
за счет чего происходит изменение
эквивалентного фокусного расстояния
системы с сохранением резкости
изображения.

Трансфокатор
состоит из объектива с постоянным
фокусным расстоянием и расположенной
впереди объектива афокальной
системы –
телескопической насадки. Изменение
фокусного расстояния в трансфокаторах
осуществляется за счет перемещения
компонентов афокальной насадки, т.е. за
счет изменения ее увеличения.

38. Угол и поле изображения.

У́гол
изображе́ния объекти́ва
— некорректный термин, встречающийся
в фотографической литературе.

Как
правило, под «углом изображения
объектива», подразумевается угол,
образованный лучами, соединяющими
диагональ кадра с задней главной точкой
объектива,
то есть точкой пересечениязадней
главной плоскостисоптической
осью.

Угол
изображения (β) и угол зрения (α) объектива

Фотообъективыв зависимости от величины угла изображения
делятся на:

  • Широкоугольные– угол изображения от 75° и больше;

  • Нормальные– угол изображения 45–65°;

  • Длиннофокусные– угол изображения от 30° и меньше.

У
нормального объектива фокусное
расстояниеравно или несколько больше
диагонали кадра, у широкоугольного оно
меньше его диагонали, а у длиннофокусного
– значительно больше.

Уго́л
по́ля зре́ния объекти́ва
— угол в пространстве
предметовмежду двумя внеосевыми
лучами, проходящими черезобъектив,
и ограниченный диагональю кадрового
окна (полевой
диафрагмой).

Это
не означает, что применив к данному
объективу фотоприёмник бо́льшего
формата можно расширить поле объектива,
так как полевая диафрагма (кадровое
окно) является частью оптической
системы, и не только ограничивает
поле зрения, но и, в частности, “срезает”
(экранирует) сильноаберированныенаклонные пучки лучей.

В
случае, когда полевая диафрагма находится
далеко от плоскости изображения, а
зрачки оптической системы велики,
некоторые наклоные пучки ограничиваются
лишь частично.
Такое ограничение
отдельных лучей наклонных пучков
вызывает виньетирование,
поэтому углом поля зрения объектива
(или другой оптической системы), так же,
принято условно считать угол 2ω
соответствующий зоне поля изображения,
имеющий виньетирование не более 50%.

При
этом, диагональ кадрового окна (вблизи
фотоприёмника), в зависимости от
назначения объектива и допустимого
виньетирования, может ограничивать
большую или меньшую область. Так,
например, в обычных фотографических
объективах широкого применения
допускается виньетирование 40 — 50%, в то
время как в нормальных кино-проекционных
объективах не более — 20%.

При
отсутствии дисторсииполевые углы в пространстве предметов
и пространстве изображений равны,
поэтому угол поля зрения объектива
определяет и, так называемый, «угол
изображения объектива»

Линза Бийе

Линза
Бийе, Билинза
Бийе —
собирающая линза,
разрезанная по диаметру пополам, обе
половинки которой раздвигаются. Прорезь
закрывается непрозрачным экраном.

На
билинзу направляется свет от щели S,
параллельной плоскости разреза. В
точках S1 и S2 получаются
действительные изображения щели S.
Лучи проходящие через них, дальше
перекрываются (заштрихованная область
на рисунке), образуя интерференционную картину.

Предлагаем ознакомиться:  Контактные линзы в борьбе с глаукомой

Опыты
по получению интерференционной картины
с помощью билинзы Бийе похожи на Опыт
Юнга,
различия заключаются только в способе
формирования вторичных источников.

Если
изменить характер сдвига половинок
билинзы, с перпендикулярного оптической
оси на смещение вдоль нее, то вид
интерференционной картины изменится.Такое
расположение частей линзы используется
в Опыте
Меслина.

Контактные
линзы —
небольшие изготавливаемые из прозрачных
материалов линзы,
надеваемые непосредственно на глаза
для коррекции зрения (то
есть для повышения остроты зрения).

Линза
Габора-
Электронные линзы образуются магнитными
полями, и их свойства нельзя проконтролировать
с такой точностью, которая достигается
в случае оптических линз. Габор нашел
остроумное решение, которое не имело
почти ничего общего с традиционной
электронной микроскопией.

Он
записывал рассеянное поле от освещенного
объекта, а затем восстанавливал поле с
помощью световых волн. При этом сферическая
аберрация как бы переносится в оптическую
область, в которой ее можно скорректировать,
применяя хорошо известные методы
линзовой техники.

Прежде чем предложить
проект нового электронного микроскопа,
Габор продемонстрировал возможность
метода, используя оптические волны как
для записи, так и для восстановления.
Метод, предложенный Табором, отличается
от метода Брэгга не только тем, что в
нем используются другие длины волн
(вместо электромагнитных волн электронные),
но и целым рядом других особенностей.

Габоровский процесс не дает брэгговской
дифракции; поле может быть записано
целиком и одновременно. Кроме того, этот
процесс связан с дифракцией Френеля, а
не с дифракцией Фра- унгофера; это
различие не принципиальное, но благодаря
ему удалось действительно осуществить
габоровский процесс.

Линза
Итона — Липмана-Рыбий
глаз

     а)  Основные
законы и единицы измерения..

Количество
света, излученное точечным источником
в одну секунду, называется полным
световым потоком  Ф0. Единицей
светового потока является люмен.
(1 лм).
Положим, что световой поток Ф0 пронизывает
внутреннюю поверхность шара радиусом
1 м.

На этой шаровой поверхности выделим
некоторый участок ω; эта поверхность ω
совместно с источником света, расположенным
в её центре, ограничивает световой конус
с телесным углом при вершине, равным ω.

   Силой
света Ι называется
световой поток, посылаемый равномерно
излучающим во все стороны источником
света, в единицу телесного угла.

Сила
света = световой поток / телесный
угол;    Ι
Ф
/ ω.

  Световым
эталоном служит излучатель определенной
формы, осуществленный в виде абсолютно
черного тела (см.VI. A.2a)
при температуре 2046,6º К.

       Единицей
силы света является свеча (св),
равная 1/60 силы света, излучаемой 1 см
поверхности эталона в направлении
нормали к его поверхности.

    Освещенность Е выражается
световым потоком, приходящимся не
единицу поверхности. За единицу
освещенности принимается 1 люкс (лк).

 Световой
поток, заключенный в телесном угле ω
создает на перпендикулярно облучаемой
поверхности, находящейся на расстоянии r1,
освещенность

  Если
освещаемая поверхность наклонена под
углом φ, то освещенность с возрастанием
угла уменьшается (рис.198), причем следует
обратить внимание на то, что в оптике
угол

 падения
всегда отсчитывается от перпендикуляра,
восстановленного из точки падения луча.

    Закон
Ламберта (1750
г). Освещенность какой-либо поверхности
обратно пропорциональна квадрату
расстояния от источника до поверхности
и прямо пропорциональна косинусу углу
падения.

Предлагаем ознакомиться:  Зарядка для глаз для восстановления зрения: упражнения, инструкция и эффективность

Е =
(I cos
φ)
/ r²
.

   Яркость В является
мерой излучения самосветящейся
поверхности. Единицей яркости является
1 стильб (сб),  1 сб =
1/60 яркости черного тела при 2046,6º К,
1 сб =
1св /
1см².

Линза Люнеберга

Ход
лучей в сечении линзы Люнеберга. Градации
голубого иллюстрируют зависимость
коэффициента преломления

Линза
Люнеберга — линза,
в которой коэффициент
преломления не
является постоянным, а изменяется по
некоторому закону в зависимости от
расстояния от центра в сферических или
от оси в цилиндрических
линзах.

Обычно закон изменения коэффициента
преломления подбирается таким образом,
чтобы при прохождении линзы параллельные
лучи фокусировались в одной точке на
поверхности линзы, а испущенные точечным
источником на поверхности — формировали
параллельный пучок.

Подобная
конструкция линз была впервые предложена
немецким/американским математиком Рудольфом
Люнебергом.

Работа и характеристики афокальной оптической системы

Совмещение
фокусов объектива и окуляра необходимо
для пришедших от бесконечно
удалённого объекта параллельных
лучей света получить
возможность войти в объектив под одним
и тем же углом к главной оси оптической
системы, но выйти из окуляра под другим
углом к этой же оси.

Аберра́ция
оптической системы —
ошибка или погрешность изображения в
оптической
системе,
вызываемая отклонением луча от того
направления, по которому он должен был
бы идти в идеальной
оптической системе.

Аберрацию характеризуют различного
вида нарушения гомоцентричности[1]
в структуре пучков лучей, выходящих из
оптической системы. Величина аберрации
может быть получена как сравнением
координат лучей путём непосредственного
расчёта по точным геометро-оптическим
формулам, так и приближённо — с
помощью формул теории аберраций.

1) Изображение может быть мнимое или действительное. Если изображение образовано самими лучами (т.е. в данную точку поступает световая энергия), то оно действительное, если же не самими лучами, а их продолжениями, то говорят, что изображение мнимое (световая энергия не поступает в данную точку).

2) Если верх и низ изображения ориентированы аналогично самому предмету, то изображение называется прямым. Если же изображение перевернуто, то его называют обратным (перевернутым).

3) Изображение характеризуется приобретаемыми размерами: увеличенное, уменьшенное, равное.

Разрешающая способность

Определяется
диаметром входного зрачка системы и
ограничивается дифракцией света на
оправе или диафрагме входного зрачка.

  • Критерий
    Релея даёт
    следующую формулу для расчёта: ,

где – длина
волны, диаметр. выражается
в радианах.

  • Упрощённая
    формула для диапазона видимого
    света ( =
    550 nm):

Если
диаметр входного зрачка выражен в мм,
разрешающая способность в угловых
секундах равна 

Светопреломляющий аппарат

Светопреломляющий
аппаратглаза представляет собой
сложную систему линз, формирующую на
сетчатке уменьшенное и перевёрнутое
изображение внешнего мира, включает в
себяроговицу(диаметр роговицы — ок.

12 мм, средний
радиус кривизны — 8 мм),камерную
влагу— жидкостипереднейизаднейкамер глаза (Периферия передней камеры
глаза, т.наз. угол передней камеры
(область радужно-роговичного угла
передней камеры), имеет важное значение
в циркуляции внутриглазной жидкости),хрусталик,
а такжестекловидное
тело, позади которого лежитсетчатка,
воспринимающая свет.

Аккомодационный
аппарат глазаобеспечивает фокусировку
изображения на сетчатке, а также
приспособление глаза к интенсивности
освещения. Он включает в себярадужкус отверстием в центре — зрачком — иресничное
телос ресничным пояском хрусталика.

Предлагаем ознакомиться:  Жесткие контактные линзы кератоконус — Все о проблемах с глазами

Фокусировка
изображения обеспечивается за счёт
изменения кривизны хрусталика, которая
регулируется цилиарной
мышцей. При увеличении кривизны
хрусталик становится более выпуклым и
сильнее преломляет свет, настраиваясь
на видение близко расположенных объектов.

При расслаблении мышцы хрусталик
становится более плоским, и глаз
приспосабливается для видения удалённых
предметов. Так же в фокусировке изображения
принимает участие и сам глаз в целом.
Если фокус находится за пределами
сетчатки — глаз (за счёт глазодвигательных
мышц) немного вытягивается (чтобы видеть
вблизи). И наоборот округляется, при
рассматривании далёких предметов.

Зрачокпредставляет собой отверстие переменного
размера в радужке. Он выполняет рольдиафрагмыглаза, регулируя количество света,
падающего на сетчатку. При ярком свете
кольцевые мышцы радужки сокращаются,
а радиальные расслабляются, при этом
зрачок сужается, и количество света,
попадающего на сетчатку уменьшается,
это предохраняет её от повреждения.

Подробнее
по этой теме см.: Аккомодация
(биология).

Строение глаза человека

4 прямые (верхняя, нижняя, внутренняя и
наружная) и 2 косые (верхняя и нижняя)
(см. рис.). Этими мышцами управляют
сигналы, которыенервы
глазаполучают из мозга. В глазу
находятся, пожалуй, самые быстродействующие
двигательные мышцы в организме человека.

Так, при рассматривании (сосредоточеннойфокусировке)
иллюстрации, наприм., глаз совершает за
сотую долю секунды огромное количество
микродвижений (см.Саккада).
Если же вы задержали (сфокусировали)
взгляд на одной точке, глаз при этом
непрерывно совершает небольшие, но
очень быстрыедвижения-колебания.
Их количество доходит до 120 в секунду.

Глазное
яблоко отделено от остальной части
глазницы плотным фиброзным влагалищем
— теноновой капсулой (фасцией), позади
которой находится жировая клетчатка.

Конъюнктива— соединительная (слизистая) оболочка
глаза в виде тонкой прозрачной плёнки
покрывает заднюю поверхность век и
переднюю часть глазного яблока поверх
склеры до роговицы (образует при открытых
веках — глазную щель).

Собственно
глаз, или глазное
яблоко
(лат.bulbus
oculi),
— парное образование неправильной
шарообразной формы, расположенное в
каждой из глазных
впадин(орбит)черепачеловека и других животных.

Точные формулы для расчёта грип

Рисунок 1

Для
определения глубины резко изображаемого
пространства имеются точные и упрощённые
формулы.

Шкала
глубины резкости на фотообъективе

,
где

 —
передняя
граница резко изображаемого пространства;

 —
расстояние
в метрах, на которое производится наводка
на резкость;

 —
задняя
граница резко изображаемого пространства;

 —
фокусное
расстояниеобъектива (абсолютное, а
не эквивалентное), в формулу подставляется
значение в метрах;

 —
знаменатель
геометрического относительного отверстия
объектива или диафрагменное
число;

 —
диаметр
кружка нерезкости или допустимый кружок
рассеяния, для негативов форматом
24×36 мм равный 0,03—0,05 мм (в формулу
подставляется значение в метрах).

Из
формул очевидно, что глубина резко
изображаемого пространства тем больше:

  • чем
    меньше величина фокусного расстояния:
    короткофокусные объективы обладают
    большей глубиной резкости, чем
    длиннофокусные;

  • чем
    дальше от объектива расположена
    плоскость наводки на резкость (или чем
    больше расстояние от объектива до
    объекта съёмки);

  • чем
    меньше диаметр светового отверстия
    объектива, то есть чем больше диафрагменное
    число;

  • чем
    больше допустимый кружок рассеяния.

Загрузка ...
Adblock detector