|
|
Microscopul
Plecând de la legile geometrice ale Reflexiei si a Refracţiei, au fost au fost inventate numeroase instrumente optice ( lupă, ochelari, microscop, telescop ) pentru a mari capacitatea de vedere a ochilui liber, cu alte cuvinte, pentru a-l ajuta să vada ceea ce este pre mare sau prea mic. Lentila convexă sau concavă este elementul de bază a tuturor acestor instrumente.Această bucată de sticlă sau de plastic , cu suprafeţele curbate, modifică traiectoria razelor de lumină care o traversează. Lentila redirecţionează razele de lumină venind de la un obiect, formând o imagine.
ð Lentilele convexe :
Lentila convexă este mai grosă in centru decât pe margini. Lupa este o lentilă convexă. Ea are un efect de convergenţă: concentrează într-un punct razele luminoase paralele care o străbat. Acest efect poate fi demonstrat printr-un experiment foarte simplu. Lumina soarelui se propogă sub formă de raze paralele. Dacă pe traiectoria acestora plasăm o lupă, razele se vor aduna formând o mică pată luminoasă pe care o putem vedea pe o foaie de hartie aşezată la o distanţă potrivită. Această pată nu este altceva decât imaginea soarelui. Atunci când un obiect este situat la mică distantă de o lentilă convexă, aceasta va da o imagine mărita a respectivului obiect. Astfel pe un ecran putem proiecta imaginea mărită a unui diapozitiv. O lentilă convexă se caracterizează prin capacitatea de a mări o imagine.
ð Lentilele Concave :
Mai subtire în centru decât pe margini, lentila concavă va produce un efect de divergenţă: razele de lumină paralele care o străbat vor fi deviate astfel încât să se depărteze unele de altele, ca şi cum ar proveni dintr-un punct situat în spatele lentilei. Observatorul care priveşte un obiect printr-o lentilă concavă vede o imagine a acestuia mai mică decât este ea în realitate. Această imagine nu poate fi proiectată pe o foaie de hârtie. Ea se formează în ochiul observatorului. O astfel de imagine se numeste imagine virtuală.
Cel mai simplu microscop este format din doua lentile convexe suprapuse, ocular şi obiectiv. Obiectul care trebuie observat este puternic iluminat şi privit prin transparenţă. Lentila convexă a obiectivului produce o imagine a obiectului, care este la rândul ei mărită de lentila convexa a ocularului. Cele doua lentile îşi insumează puterile de mărire, ceea ce produce în final o imagine foarte mărita a respectivului obiect. De când a fost inventat, prin anul 1509 microscopul a fost folosit de biologi şi naturişti pentru observarea obiectelor foarte mici.
ÃŽn principal, evoluţia microscopului a urmărit:
§ obţinerea unor mărimi liniare în domenii cât mai extinse;
§ obţinerea unor imagini clare;
§ înregistrarea imaginilor observate;
§ observarea comodă a imaginilor;
Un microscop este alcătuit din urmatoarele elemente:
§ obiectiv;
§ ocular;
§ sistem de iluminare;
§ sistem de înregistrare;
A. Obiectivul
Acest sistem optic este format din mai multe lentile dar, pe ansamblu, este un sistem optic convergent. El este plasat în imediata apropiere a obiectului observat la o distanţă cu puţin mai mare decât distanţa sa focală. Microscoapele de cercetare sunt prevăzute cu mai multe obiective prinse într-o montură care se poate roti. Pentru îmbunatăţirea calităţii imaginii la microscoapele destinate obtinerii unor măriri foarte mari, între obiect şi obiectiv se pune un strat fin de lichid (ex: ulei de cedru). Un astfel de microscop se numeste microscop cu imersie.
B. Ocularul
Şi ocularul este un sistem optic convergent. Atunci când este folosit pentru a furniza imagini virtuale, are o comportare asemănătoare unei lupe. Rolul de obiect îl joacă imaginea furnizată de obiectiv. Unele microscoape sunt prevăzute cu oculare de schimb utilizate pentru a obţine măriri diferite. Majoritatea microscoapelor moderne au o pereche de oculare pentru a permite observarea binoculară. Unele oculare sunt prevăzute cu sisteme care permit măsurarea distanţei între diferitele detalii ale imaginilor observate.
C. Sistemul de iluminare
Sursa de lumină poate fi artificială (lampa separată sau inclusă în microscop) sau naturală. Condensorul este un sistem optic convergent care asigură iluminarea uniformă a probei.
D. Sistemul de înregistrare
Cea mai simplă înregistrare a imaginii se poate face cu ajutor unui aparat de fotografiat montat pe ocular. Un astfel de sistem prezintă dezavantajul că ocularul este astfel ocupat. Pentru a evita aceasta situatie, microscoapele moderne au un sistem de divizare a fascicolului de lumină astfel încat o parte din aceasta se propagă spre ocular, iar cealaltă parte este redirectionată spre un aparat de fotografiat. Marimea furnizată de un microscop optic este limitată teoretic la aproximativ 3000 de ori (se pot distinge astfel detalii de până la aproximativ 0,25µm).
Luneta
Luneta este destinată observării obiectelor foarte îndepărtate. De la oricare punct al unui astfel de obiect ajung la noi fascicule practic paralele. Să considerăm un obiect astronomic AB şi să îndreptăm luneta cu axa optică spre extremitatea A:
Toate razele provenite din A vor fi paralele cu axa optică şi vor converge în focarul principal imagine F1` al obiectivului lunetei. ÃŽn figura de mai sus am luat o singură raza din acest fascicul şi anume de-a lungul axei optice principale. De la punctul extrem B va sosi, de asemenea, un fascicul de raze paralele între ele, dar înclinate cu unghiul ε1 faţă de primul fascicul. Unghiul ε1 va fi deci unghiul sub care se vede obiectul ceresc cu ochiul liber. Punctul de convergenţă al fasciculului paralel din B va fi în focarul secundar B`, care va defini astfel în planul focal al obiectivului imaginea reală y`. Trebuie remarcat că obiectul AB fiind foarte departe de focarul F1 al obiectivului,
imaginea intermediară y` este micşorată, spre deosebire de imaginea intermediară a microscopului, care era mult mărită, datorită faptului că obiectul de cercetat era foarte aproape de focarul F1 al obiectivului. Din această cauză, imaginea y` se află destul de departe de focarul imagine F1`, în timp ce la lunetă aceasta se formează, practic chiar în planul focal al obiectivului. Aşadar, ocularul lunetei preia o imagine intermediară, micşorată a obiectivului şi formează o imagine definitivă y2 virtuală şi mărită faţă de y`. ÃŽn această figură imaginea intermediară y` a fost construită ducând planul focal perpendicular pe axă în F1` şi aflând punctul (B`) în care o rază din B trecând prin vârful lentilei obiectiv înţeapă acest plan (este figurată urma acestui plan printr-un segment punctat). Imaginea finală y este obţinută trasând din B` două raze cu drum cunoscut; una (r`) paralelă cu axa optică, va părăsi ocularul trecând prin focarul imagine F2` al său şi una (r``) trecând prin centrul optic al ocularului, va trece mai departe nederivată (ocularul este luat –ca şi obiectivul-sub forma unei lentile subţiri, convergente). După aflarea punctului B``, s-a putut construi mersul complet al razei din B până la pupila ochiului, ε2 fiind unghiul sub care se vede imaginea finală y.
Grosismentul lunetei:
Fiind vorba de un aparat ce furnizează imagini virtuale ale unor obiecte îndepărtate, luneta se caracterizează prin grosisment. Grosismentul este egal cu produsul dintre distanţa focală a obiectivului şi puterea ocularului. Se poate mări deci grosismentul mărind distanţa focală a obiectivului şi utilizând oculare cât mai convergente.
Luneta este un sistem optic ce constă dintr-o lentilă obiectiv (convergentă şi una ocular (divergentă.
Prima lunetă a fost construită în Olanda la începutul anului 1600. Cel care a introdus folosirea lunetei în astronomie a fost Galileo Galilei. Cu luneta construită de el în anul 1609, savantul italian a descoperit munţii de pe Lună, natura stelară a Căii Lactee, patru sateliţi ai lui Jupiter, petele solare. Dar la apariţia şi perfecţionarea lunetei au contribuit mulţi inventatori ai epocii.
ÃŽncepând cu secolul al XV-lea, lentilele de sticlă, foarte imperfecte, erau folosite în mod curent pentru corectarea defectelor de vedere. Aberaţiile puternice şi calitatea proastă a sticlei au făcut ca abia în primii ani ai secolului al XVII-lea constructorii olandezi să-şi îndrepte atenţia asupra instrumentelor optice care aveau drept scop mărirea imaginilor unor obiective.
Luneta are în componenţă un tub în care se află un sistem optic numit obiectiv, care este orientat spre cer. Punând ochiul în spatele ocularului, observăm direct imaginea obţinută. ÃŽn plus o putem fotografia sau chiar înregistra şi analiza cu ajutorul aparatelor electrice.
Lunetele folosesc principiul de refracţie a luminii. Atunci când lumina trece prin obiectivul lunetei este refractată (îndoită şi ajunge într-un punct numit focar , unde este examinată printr-un ocular. La începuturile lunetelor, problema cea mai mare era aberaţia cromatică-un halou colorat în jurul obiectelor văzute prin lunetă. Problema este inerenţa tuturor obiectivelor de lunetă formate dintr-o singură lentilă şi nu se poate corecta , indiferent de forma lentilei sau de tipul sticlei. Singura modalitate prin care problema se poate corecta este construirea unui obiectiv format din două lentile, fiecare fabricată dintr-un soi diferit de sticlă: o sticlă numită flint şi cealaltă numită crown. Obiectivele respective se numesc acromate. Există şi obiective apocromate (foarte scumpe) formate din trei lentile, fiecare dintre cele trei lentile fiind fabricată dintr-un alt tip de sticlă.
Lunetele cu obiective formate din lentile de sticlă se mai numesc şi telescoape dioptrice, iar cele cu obiectivul constând dintr-o oglindă concavă se mai numesc şi telescoape catoptrice, sau simplu telescoape.
|
|
