Оптикалық аспаптар

                      Оптикалық  аспаптар

Атқаратын  қызметтеріне  қарай  оптикалық  аспаптар  проекциялық  аппараттар, микроскоптар, фотоаппараттар  және  басқалар  болып  бөлінеді.

Проекциялық  оптикалық  аспаптар. Проекциялық аспаптарға  экранда нәрсенің  шын, үлкейтілген  кескінін  беретін  оптикалық  аспаптар  жатады. Бұл  аспаптардың  үш  түрі  бар: диаскоп (диа –мөлдір деген  мағына  береді), (ол  экранға  мөлдір  денелерді  проекциялайды); эпископ (экранға мөлдір  емес  нәрселерді  проекциялайды); эпидаскоп (экранға  мөлдір  де, мөлдір  емес  те  нәрселерді  проекциялайды).

Барлық  жағдайларда  да  нәрсе  обьектив  пен  фокус  және  қос  фокус  аралығында  орналастырылады. Дене  фокусқа  неғұрлым  жақын  орналасса, проекциялық  аппарат  соғұрлым  үлкейтілген  кескін  береді. Диаскоптың   қуатты  жарық  көзінен  шығатын  жарық  ағыны  конденсатордың  (линзалар  жүйесі) көмегімен  диапозитивке  (мөлдір  обьект) бағытталады. Жарық  ағынын  күшейту  үшін  кейде  жарық  көзінің  артына  ойыс  айна  қояды, ол  жарықты  шағылдырып, оны  кейін  линзалар  жүйесіне  бағыттайды. Конденсаторды  кішкене  жарық  көзінің  кескінін  обьективке  беретіндей  етіп  орналастырады, ал  ол  өз  кезегінде  диапозивті  экранда  проекциялайды.

Мөлдір  емес  нәрселерді, мысалы  кітаптағы  суреттерді  көрсету  үшін  оларды  ойыс  айнаның  фокусында  орналасқан  шамнан  келетінсәулелердің  көмегімен  жарықтандырады. Жарық  ағыны  суреттен  шағылып, жазық  айнаға  түседі, одан  әрі  жарықтылығы күшті обьективтің көмегімен экранға  түседі. Мұндай  аспап  эпископ  деп  аталады.

Фотоаппарат. Фотоаппарат  дегеніміз – линзалар  жүйесінің  көмегімен  жарық  сезгіш  қабыршақта  сақталатын  нәрсенің  кескіні  алынатын, оптикалық  қондырғы  болып  табылады. Фотоаппараттың  негізгі  бөліктері: обьектив, мөлдір  емес  жарық  өткізбейтін  камера, фотоқабыршақ.. Обьектив дегеніміз – кескінді  фотоқабыршаққа  проекциялайтын  линзалардың күрделі жүйесі. Обьективтің көмегімен сфералық  және  хроматтық аберрациялар, астигматизм және  басқа  да  линзаларға  тән  оптикалық  ақауларды  түзетеді. Фотоқабыршақтың  жазықтығында  нәрсенің  шын, кішірейтілген, төңкерілген  кескіні  алынады.

Жарық  энергиясының  әсерінен  фотоқабыршаққа  бромдық  күміс  ыдырайды  да, негатив  пайда  болады. Суретке  түсіру  кезінде  нәрсені  қос  фокус  аралығынан  әрі  қояды, сонда  оның  кескіні  фокус  және  қос  фокус  аралығында  алынады. Әр  түрлі  нәрселердің  обьективке  дейінгі  қашықтықтары  түрліше  болатындықтан,кескін  анық  болу  үшін  обьектив  пен фотоқабыршақ  арасын  өзгеріп отыру керек. Мұны  обьективтің өзін  жылжыт  отырып  іске  асырады. Фотоқабыршаққа  түсетін жарық энергиясының  шамасы  суреттің  сапасына  әсер  етеді. Сондықтан  фотоаппаратта  жарықты  тек  белгілі  уақыт  аралығында ғана  жіберетін арнайы  қалқанша  экспозиция  уақытын реттейді, ал  ол  қабыршақтың сапасына  және  оның  жарықталынуы  обьективтің жарық күшіне  тәуелді. Обьективтің жарық күші  обьективтің диаметрінің оның  фокусының аралығына қатынасының квадратына  тең  шама. Обьективтің  жұмыс  диаметрін  диафрагманың  көмегімен  өзгертуге  болады. Диафрагманың  саңылауын  кішірейте  отырып, фотоаппараттан  түрліше  қашықтықта  орналасқан  нүктелердің  кескіндерінің  анықтығының  бірдейлігіне  қол  жеткізуге  болады. Мұндай  жағдайда  айқындық (анықтық) тереңдігі  артты  дейді.

Фотографияның  маңызын  асыра  бағалау  мүмкін  емес. Осы  күнгі  фотография  жылдам, түсті  және  стереоскопиялыққа  айналды. Ол  өмірдің  сан  алуан  саласында  қолданылады: оның  көмегімен  ғарыш  обьектілері, микробөлшектер, т.б. жайлы, мәліметтер  алуға  болады, көрінбейтін  сәулелердің  ізін  де  алады. Көркем  фотографиялар  көз  тартады. Фототілшілер  бізді  айналамызда  болып  жатқан  оқиғалар  жайлы  толық  хабардар  етеді.

Көз. Көз – “тірі” оптикалық аспап, ол  адамға  да  жан-жануарларға да  қоршаған  әлемді  танып-білуге  мүмкіндік береді. Көз алмасының тор қабатында көз нәрсенің  кішірейтілген, шын, төңкерілген  кескінін  береді.

1.Склера – көз  алмасының  сыртқы  қабықшасы.

2.Қасаң  қабық - склераның  алдыңғы  мөлдір  бөлігі (оның  сыну  көрсеткіші  n =1,38 )

3.Тамырлар  қабығы – көзді  қоректендіретін  қан  тамырларынан  тұрады. Ол  склераға  ішкі  жағынан  жанасып  жатыр.

4.Түсті  қабық – тамырлар  қабығының  алдыңғы бөлігі. Адамдар  көзінің  түсті  қабығының  түсі  әр  түрлі  болады.

5.Көздің  қарашығы – түсті  қабықтың  ортасындағы  жарық  өтетін саңылау. Қарашықтың  диаметірі  рефлективті  түрде  жарықтануға  тәуелді  2мм-ден  8мм-ге  дейін  өзгеріп  отырады.

6.Көз  бұршағы – қос дөңес  линзаға  ұқсас  мөлдір, серпімді, бірнеше  қабаттан  тұратын  дене. Көз  бұршағы  қисықтығы  оны  барлық  жағынан  қамтып  тұрған  бұлшық  еттердің  әсерінен  өзгере  алады, ал  кескін  торламаға  проекцияланады. Нәтижесінде  әр  түрлі  қашықтықта  орналасқан  нүктелер  дәлме-дәл  торламаның  сезгіш  қабатының  бетіне  кескінделеді. Бұл  процес  аккомодация деп аталады. Нәрсенің  барлық  бөліктерін  анық  көріп, ажыратуға мүмкіндік беретін қашықтық  ең  жақсы  көру  қашықтығы  деп аталады. Қалыпты көз үшін  ол  25см.

7.Көз  бұршағын  деформациялайтын   бұлшық  еттер  оның  қисықтың  радиусын  өзгертуге  әкеледі. Сонымен  қатар  бұл  бұлшық  еттер  көзді  бұрып, оның  осін  қарап  отырған  нәрсеге  бағыттайды. Нәрсе  көзге  жақындағанда  оң  және  сол  көздердің  торламаларындағы  кескіндерді  бір-бірінен  өзгеше. бұл  адамға  нәрсеге  және  оның  бөліктеріне  дейінгі  қашықтықты, сонымен  қатар  бақыланатын  денелердің  көлемін  анықтауға  мүмкіндік  береді.

8.Су  тәрізді  сұйық.

9.Көз  алмасының  ішкі  бөлігін  толтырып  тұратын  қоймалжың  сұйық  шыны  тәріздес  денеге  ұқсайды.

10.Көз  алмасының  түбін  тұтас  жауып  тұратын  торлама. Торлама  көз  жүйке  тамырларының  тармақтарынан  тұрады.

11.Көру  жүйкесі ұштары  құтышалар мен таяқшалар деп аталатын  жүйке талшықтарынан тұрады. Олар  жарық сезгіш  элементтер.

12.Сары  дақ, торламадағы  жарықты  ең  сезгіш  орын.

13.Соқыр  дақ, көру  жүйке  тамырлары  кіретін  торламадағы  орын. Көзді  фокус  аралығы  өзгермелі және  экрнға  (торламаға) дейінгі  қашықтығы  өзгермейтін  оптикалық  жүйе  деп  қарастыруға  болады.

Жарық  торламаға  түседі, ал  оның  жүйке  тамыр  ұштары  (құтышалар  мен таяқшалар) қабылданған  импульсті  бас  миының  көру  орталығына  жібереді. Осы  процес  көру  бейнелерін  қалыптастырады. Көздің  құрылымы  хроматтық  және  сфералық  аберацияларды  жоятын  қабілетке  ие. Олардың  біріншісі  көз  бұршағының  бірдей  болмауынан, ал  екіншісі  көз  құрылымының  біртекті  еместігінен  жойылады.

Өзінің  құрылымы  бойынша  көз  фотоаппаратқа  ұқсас. Обьектив  рөлін  шыны  тәріздес  денмен  бірге  көз  бұршағы  атқарады. Анық  кескінді  алу  аккомодация  арқылы  іске  асырылады. Қарашық  мөлшері  өзгеріп  тұратын  диафрагманың  рөлін  атқарды.

Көзілдірік. Көзі  қалыпты  көретін  адам дненің  кескінін  көз торламаға түсіреді. Кейбір  адамдардың  көздері күш түсірмей  қараған кезде кескінді  торламаға емес, оның  алдына  түсіреді. Бұл жақыннан  көргіштік  деп  аталатын  ақау. Жақыннан  көргіш  адам  белгілі  бір  қашықтықтан  бастап  жақын  орналасқан  денелерді  жақсы, ал  алыстағы  нәрселерді  бұлыңғыр  көреді. Осы  ақауды  түзету  үшін  шашыратқыш  линзалары  бар (минустық  деп  аталатын) көзілдірік  киеді.

Егер  көз  торламаның  сыртында  жататын  кескін  берсе, онда  ақау  алыстан   көргіштік  деп аталады. Мұндай  ақауы бар адамдар алыстағы  денелерді көргенімен, оны толық ажырата алмайды. Ал  жақын жатқан  денелерді алыстан көргіш  адамдар нашар бұлыңғыр  көреді. Олардың аккомодациясының  төменгі шегі  25 см-ден артық. Алыстан көргіштікті жинағыш линзалары бар көзілдірік  пен түзетеді.

Лупа. Нәрсенің  ұсақ  белгілерін  ажырату үшін  көру  бұрышы  үлкен болу  керек. Көру  бұрышын нәрсені көзге жақындату арқылы  үлкейтуге  болады, бұл  оптикалық  аспаптардың  көмегімен  іске  асырылады. Үлкен  көру  бұрышына  көз  торламасындағы  үлкен  кескін  сәйкес  келеді. Бұрыштар  аз  болғанда  кескіндер  өлшемінің  қатынасы  шамамен  көру  бұрыштарының  қатынасына  тең. Нәрсені  оптикалық  аспап  арқылы  бақылаған  кездегі  көру  бұрышының  құралсыз  көзбен  қараған  кездегі  көру  бұрышына  қатынасы  аспаптың  бұрыштық  ұлғайтуы  деп аталады.

                                                                                                          h

Құралсыз  көзбен  қарағандағы  дененің  көру  бұрышы   φ═  —   болады, 

                                                                                                          d

мұндағы  d═25 см –ең  жақсы  көру  қашықтығы  h─дененің  сызықтық  өлшемі.

 Ұсақ  денелерді  көруге  арналған  ең  қарапайым  аспап  қысқа  фокусты  линза  болып  табылады  F(~ 10см). Бұл линзаны лупа  деп атайды. Лупаны  көзге жақын ұстайды, ал  нәрсені оның  фокус жазықтығында  орналастырады. Сонда көзге күш түсірмей –ақ торламада кескін  пайда болады.

Лупаны  сағат  жөндеушілер, геологтар, ботаниктер, криминалистер, филателистер  қолданады.

Микроскоп. Өте ұсақ  денелерді көру  үшін  микроскопты пайдаланады. Қарапайым микроскоп екі  линзаның  комбинациясы  болып табылады. Нәрсеге бағытталған ұзын  фокустық  жинағыш линза обьектив  деп аталады. Ол  дененің шын, үлкейтілген кескін  береді. Бұл кескінді  қысқа фокустық   жинағыш линза  арқылы  қарайды, оны  окуляр  деп  атайды.

Осы  күнгі  оптикалық микроскоптар  2-3 мың есе ұлғайтады. Өлшемі  кіші  нәрселерді  көруге  мүмкіндік беретін де  оптикалық аспаптармен қатар алыстағы  денелерді көруге  мүмкіндік беретін де  оптикалық аспаптардың түрі  бар. Оларға  телескоптар, көру  түтіктері, дүрбілер  және  т.б.  жатады. Әлемде  тұңғыш  рет  көру  түтігін  Г.Галилей  1609 жылы  жасады. Мысалы, көру  түтігі  обьективтің  көмегімен  дененің  кескіні  көзге  жақын  аралықта  алынады, сонан  кейін  оған  окуляр  арқылы  лупамен  қарағандай  қарацйды.

Телескоп  дегеніміз – аспан денелерін бақылауға арналған  оптикалық аспап. Телескоптар линзалық  және  айналық  болып  бөлінеді. Бірінші  айналық  телескопты  1671-1672 жылдары  И.Ньютон  жасады. Телескоп- рефлектордың  обьективі  үлкен  диаметрлі  параболалық  айна  болып  табылады. Айналарда  хроматтың  аберрация  болмайтындықтан, телескоп-рефлекторлардың  телескоп-рефрактордың  артықшылығы  бар. Сонымен  қатар  диаметрі  үлкен  айнаны  дайындау  линзаны  жайындаудан  жеңіл. Сондықтан  осы  заманғы  үлкен  телескоптар  рефлекторлар  болып  табылады. Әлемдегі  ең  үлкен  телескоп-рефлектор  айнасының  диаметрі  6м, ал  КСРО-да  дайындалып, Солтүстік  Кавказда  орналастырылған, ал  әлемдегі  ең  үлкен, обьективінің  диаметрі  1,02 м болатын телескоп-рефрактор АҚШ-та  жасалып, сонда орнатылған. Телескоптың ұлғайтуы  500-ден  артық  болады, себебі  обьективтің  фокус  аралығы  үлкен. Телескоптардың  көмегімен  Айдағы  өлшемі  1м-ден  кіші, ал  Марста  100м  шамалас  нәрселерді  ажыратуға  болады.