В чём заключается секрет действия лупы и микроскопа? Почему, благодаря им, невидимое становится видимым?

Чтобы ответить на этот вопрос, познакомимся с одной интересной особенностью человеческого глаза.

Посмотрите на какой-нибудь удалённый предмет; например, на высокую заводскую трубу. Хотя труба находится далеко, вы видите, что у основания труба шире, а у вершины — уже. Но кирпичей, из которых сложена труба, вы не видите: вся труба кажется сплошной и однородной. Подойдите теперь к трубе ближе. Чем меньше расстояние, отделяющее вас от трубы, тем большее количество деталей вы в ней увидите. Вот вы ясно различаете отдельные кирпичи, а подойдя совсем близко к трубе, вы обнаруживаете, что кирпичи, которые издали казались все одинаковыми, имеют на самом деле различные размеры, их поверхность испещрена царапинами и трещинами.

Очевидно, что угол зрения, под которым видна вся заводская труба, куда больше, чем угол зрения, под которым виден, скажем, один кирпич этой трубы. Понятно и то, что чем ближе вы подойдёте к трубе, тем больше будет угол зрения, под которым видна труба. Выходит, что если угол зрения очень мал, то человеческий глаз не может различать мелкие детали предмета.
Известно, что если угол зрения делается меньше 1 минуты, то весь рассматриваемый предмет кажется человеку с нормальным зрением точкой, т. е. глаз не может различать деталей предмета.
Чтобы ясно себе представить, что такое угол в 1 минуту, вообразите две маленькие светлые точки, находящиеся друг от друга на расстоянии в одну десятую долю миллиметра и удалённые от глаза на 25 сантиметров. Угол зрения, под которым видны эти точки, и будет равным 1 минуте. Стоит только этим точкам удалиться от глаза дальше, чем на 25 сантиметров, как угол зрения станет меньше 1 минуты и обе точки будут казаться уже слившимися.

Итак, желая рассмотреть в предмете как можно больше подробностей, надо увеличить угол зрения, под которым его рассматривают.

Как же это можно сделать?

На примере заводской трубы вы убедились, что самый простой способ увеличить угол зрения — это приблизиться к предмету. Рассматривая небольшие частицы, можно придвинуть поближе к глазу сами частицы. Однако такой простой способ увеличения угла зрения имеет свои границы. Каждый знает, что даже очень близорукий человек не придвигает рассматриваемые им предметы к самому глазу. Нормальный же человеческий глаз, если к нему поднести предметы ближе чем на 25 сантиметров, сильно утомляется, а начиная с 10 сантиметров вообще перестаёт видеть их резко. Получается, что увеличивать угол зрения, сокращая расстояние, можно только до дистанции в 25 сантиметров. Это расстояние называется расстоянием наилучшего зрения. На таком удалении человек, обладающий нормальным зрением, держит от себя при чтении книгу или газету.

Но если нельзя особенно сильно увеличить угол зрения, приближая предмет к глазу, то может быть это можно сделать путём увеличения видимых размеров предмета? Можно. Это и делается с помощью увеличительных стёкол или, как их ещё называют, линз. Конечно, они не увеличивают самих предметов, но дают их увеличенные изображения. А давая увеличенное изображение предметов, оптические линзы искусственным путём увеличивают наш угол зрения, под которым видны эти предметы. Тем самым увеличительные стёкла позволяют видеть такие подробности, которые без помощи линз ускользнули бы от нашего глаза.

В увеличении угла зрения и заключается секрет действия таких оптических приборов, как лупа, бинокль или микроскоп.

Рассмотрим увеличивающее действие самой простой стеклянной линзы, — двояковыпуклой. Обе поверхности этой линзы представляют собой выпуклые шаровые поверхности. Вы видите, что световые лучи, выходящие из каждой точки предмета расходящимся пучком, после прохождения линзы снова собираются в точки. При этом, однако, точки изображения расположены друг от друга уже дальше, чем соответствующие точки самого предмета. Размер изображения делается больше размера предмета. Поэтому угол зрения, под которым будет видно изображение предмета, будет больше угла зрения, под которым был виден сам предмет с того же расстояния.
Теперь ясно, в чём заключается роль увеличительных стёкол, или линз.

Похожие статьи