Значительное
увеличение угла зрения достигается с помощью оптических приборов. По своему
назначению оптические приборы, вооружающие глаз, можно разбить на следующие две
большие группы.
1.
Приборы, служащие для рассматривания очень мелких предметов (лупа, микроскоп).
Эти приборы зрительно увеличивают рассматриваемые предметы.
2. Приборы,
предназначенные для рассматривания удаленных объектов (зрительная труба,
бинокль, телескоп и т.п.). Эти приборы зрительно приближают рассматриваемые
предметы.
Благодаря
увеличению угла зрения при использовании оптического прибора размер изображения
предмета на сетчатке увеличивается по сравнению с изображением в невооруженном
глазе и, следовательно, возрастает способность распознавания деталей.
Лупа позволяет зрительно приблизить предмет к глазу, и предмет
будет виден под большим углом. Лупа представляет собой короткофокусную линзу,
которую помещают для рассматривания предмета так,
чтобы предмет был между главным фокусом и линзой. Глаз увидит мнимое и
увеличенное изображение предмета, которое должно находиться от глаза на
расстоянии не менее 25 см, чтобы глаз мог сфокусироваться на нем. Если
мышцы расслаблены, то изображение оказывается бесконечно удаленным, в этом
случае объект находится точно в фокусе. Такую наводку на резкость и производят,
передвигая лупу и фокусируя ее на объекте.
Достоверно известно, что линзы
довольно хорошего качества изготавливались в глубокой древности. Так, при археологических
раскопках в Древнем Вавилоне были обнаружены великолепно изготовленные линзы из
хрусталя сделанные умельцами того времени. В 350 году до н. э. было изобретено
«зажигательное зеркало» - зеркальная
линза, используемая для увеличения и разжигания огня.
Микроскоп.
Глаз человека устроен таким образом, что не
способен отчетливо разглядеть предмет и его детали, если его размеры меньше,
чем 0,1 мм. А ведь в природе существуют различные микроорганизмы, клетки как
растительных, так и животных тканей и множество других объектов, размеры
которых значительно меньше. Чтобы видеть, наблюдать и изучать подобные объекты,
человек пользуется специальным оптическим прибором, названным микроскопом. Если
же изучаемый объект, например вирус, слишком мал и для его увеличения
оптического микроскопа недостаточно, современная наука использует электронный
микроскоп.
Первые микроскопы, изобретённые человечеством, были
оптическими, состоящими из двух двояковыпуклых линз, дававших увеличение
примерно в 30 раз. Такой микроскоп сконструировал и использовал для
изучения строения растений английский
физик и изобретатель Р. Гук. Рассматривая срезы пробки, он обнаружил правильное
ячеистое строение древесной ткани. Эти ячейки впоследствии были названы им
«клетками» и изображены в книге «Микрография» (1665 г.)
Первым человеком, увидевшим микроорганизмы, был голландский
ученый Антони ван Левенгук. Он достиг большого совершенства в деле изготовления
линз, дававшие увеличение в 200-270 раз. (Достаточно сказать что, теоретический
предел увеличения двояковыпуклой линзы – 250-300 раз).
В Лондонское королевское общество Левенгук отправлял письма,
где описывал изумительные чудеса, которые открывал своим микроскопом в капле
воды, в настое перца, в иле реки, в дупле собственного зуба. Левенгук с помощью
микроскопа обнаружил и зарисовал более 200 микроскопических объектов.
Бинокль. Первые оптические прибор - подзорные трубы,
позволяющие наблюдать далекие объекты, появились в 17-ом веке. Но было неудобно
смотреть через них одним глазом. Поэтому понятно, что изобретатели продолжили
свои изыски в этом направлении.
Немного позже
Галилео Галилей изобрел первый бинокль, состоящий из двух зрительных труб, параллельно соединенных
вместе и дающее стереоизображение с небольшим увеличением. Наши современники используют его в качестве театрального
бинокля. В 1610-ом году ученый изобретает оптические приборы, которые
увеличивают объект в 20, а то и в 33 раза.
В таких приборах используют две линзы: одна собирает лучи света,
формирующие изображение (обьектив), а другая рассеивает их (окуляр). Бинокли с
таким типом конструкции называют именем их первооткрывателя — галилеевскими.
Бинокль Галилея был простым и давал четкое изображение, однако не мог стать
измерительным прибором.
Изобретение телескопа.
Изначально
телескоп был самой обычной подзорной трубой: прежде чем наблюдать за небесными
объектами, надо было рассмотреть объекты земные. Наибольший спрос на зрительные трубы был среди военных и моряков, что вполне закономерно. Подзорные трубы появились в
самом начале 17 века. Впервые на небо с
помощью нового изобретения посмотрел Галилео Галилей. В 1609 году он собрал
собственную зрительную трубу с выпуклым объективом и вогнутым окуляром. Его
телескоп давал примерно трёхкратное увеличение, позже смог добиться
32-ухкратного увеличения. С помощью зрительной трубы он открыл четыре спутника
Юпитера, горы на Луне, пятна на Солнце и т.д.
Прославленные
ученые разных стран, такие, как Кеплер, Ньютон, Ломоносов, Кулибин и многие
другие после них, работали над усовершенствованием телескопа. Очень скоро у
линзового телескопа – рефрактора появился конкурент и соратник – телескоп с
вогнутым зеркалом, который заменяет линзу объектива, - телескоп-рефрактор.
Размеры
телескопов росли. Самый крупный телескоп
находится в пустыне Атакама в Чили на вершине
горы Сьерро-Армазонес под именем «Чрезвычайно большой телескоп».
Пять стран – Китай, США, Канада, Индия
и Япония приступили к постройке самого большого телескопа на Земле. Строительство, начатое 7 октября 2014
года, планируется завершить к 2020 году. Эксплуатация телескопа начнется в 2022
году. Самый мощный телескоп в мире будет построен на Гаваях возле вершины
вулкана Мауна-Кеа. Строительство будет вестись на высоте 4012 метров над
уровнем моря. Почему же для
строительства выбрана именно Мауна-Кеа? Здесь учитывается много факторов, таких
как количество солнечных дней в году, влажность воздуха, высота над уровнем
моря, загрязненность воздуха, близость промышленного производства,
интенсивность добычи полезных ископаемых и т.д.
Планы
строительства самого большого в мире телескопа на вершине вулкана Гавайских
островов, наконец, были одобрены. Идея построить новый
телескоп с зеркалом диаметра около 30 метров, самый крупный на
сегодняшний день, принадлежит ученым из Калифорнийского и Канадского
университетов. 30-метровое зеркало ТМТ позволит
получать изображения звезд с большим разрешением. Это даст возможность изучать
звезды, образовавшиеся в период 200-400 млн. лет после Большого Взрыва. Это
позволит совершить огромный прорыв в астрономии. Мощность сегодняшних
телескопов не позволяет заглянуть дальше звезд, образованных в период около 800
млн. лет после Большого Взрыва и находящиеся на расстоянии 13 млрд. световых
лет.
Для наглядного представления мощности ТМТ достаточно
сказать, что новый телескоп позволит разглядеть монету на расстоянии в 500 км,
что примерно равно расстоянию от Токио до Осаки.
Оптический прибор
|
Дата
|
Кто
изобрел
|
Строение
|
Что
изучает
|
Лупа
|
||||
Микроскоп
|
||||
Бинокль
|
||||
Телескоп
|
