Глава IV. Общие свойства оптических систем

4.1. Основные характеристики оптического прибора

С помощью оптических приборов, человек может изменять мас­штаб и освещенность изображений предметов, а также изменять их цвета. Однако оптические системы не позволяют безгранично увеличивать пределы и возможности наблюдения. Прежде всего, оправы оптических деталей ограничивают прохождение пучков лучей в прибор, а размеры изображения определяются возмож­ностями оптической системы образовывать хорошее или удовле­творительное по резкости изображение. Главными оптическими характеристиками приборов являются: 1) увеличение (масштаб изображения), 2) освещенность изображения (светосила), 3) поле зрения.

Масштаб изображения зависит от фокусного расстояния систе­мы или от расстояния между предметом и системой. Освещен­ность изображения зависит от яркости предмета, от диаметров диафрагм, ограничивающих светопропускание, и от потерь света в приборе. Поле зрения ограничивается размерами диафрагм и величиной достаточно резкого изображения.

4.2. Видимое увеличение

Видимым увеличением называется отношение тангенса угла, под которым глаз наблюдателя видит изображение, образованное оптической системой, к тангенсу угла, под которым предмет виден невооруженным глазом (рис. 4.2.2):

Г = tg γ' / tg γ

(4.2.1)

Если это отношение положительно, то оптическая система образует прямое изображение. На это указывает одинаковость знаков γ и γ'. Перевернутое (обратное) изображение оптической си­стемы характеризуется различными по знаку углами γ и γ', следовательно, и величина видимого увеличения будет отрицательна. Однако на практике пренебрегают знаком видимого увеличения и оно всегда считается положи­тельным, а вид изображения, прямое или обратное, оговари­вается особо.

Глаз наблюдателя (рис. 4.2.2), помещенный в точку В, видит предмет l под углом γ, а изобра­жение l' этого предмета, образо­ванное оптической системой, на­блюдает с расстояния k' под уг­лом γ'. При положении предмета в бесконечности

но одновременно

Рис. 4.2.1. К выводу формулы види­мого увеличения

Если оптическая система расположена .в однородной среде и ω≈ω' а угол γ практически мало отличается от ω, тогда

(4.2.2)

Последнее уравнение указывает на условие естественной пер­спективы. Чтобы Г=1 (или Г = —1), k' должно быть равным f', т е при наблюдении снимка необходимо помещать глаз перед снимком на расстоянии, равном фокусному расстоянию съемочного объектива.

Для фотографических объективов вместо видимого увеличения применяют масштаб изображения. Масштаб изображения опреде­ляется отношением фокусного расстояния объектива к расстоянию от объектива до предмета. Масштаб изображения принято обозна­чать следующим образом: 1 : 10000, 1 : 25000 и т. д.

Для других оптических систем, например для репродукционных объективов, проекционных систем и т. п., вместо видимого увели­чения рассматривается отношение величины изображения к вели­чине предмета. Для многих систем в таких случаях формула ли­нейного увеличения заменяет формулу видимого увеличения.