Номер 19.55, страница 122 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Оптика. 19. Оптические системы и приборы - номер 19.55, страница 122.

Условие.

19.55. Самодельный «мелкоскоп». Маленький предмет можно хорошо рассмотреть с малого (меньше 10 см) расстояния через маленькое (диаметром 0,5 мм — 1 мм) отверстие в листе картона или черной бумаги. Каков принцип действия такого простого оптического прибора?

Решение.

Решение 2.

Решение

Принцип действия этого простого оптического прибора, который можно назвать «мелкоскопом» или камерой-обскурой для глаза, основан на увеличении глубины резкости и углового размера наблюдаемого объекта.

Человеческий глаз представляет собой сложную оптическую систему с хрусталиком в роли линзы. Для получения четкого изображения на сетчатке хрусталик должен изменять свою кривизну (аккомодировать), чтобы сфокусировать лучи света, идущие от объекта. Существует предел аккомодации, из-за которого невозможно сфокусироваться на предметах, расположенных ближе определённого расстояния, называемого расстоянием наилучшего зрения (для нормального глаза это около 25 см). Если поднести предмет ближе, он будет выглядеть размытым, хотя его угловой размер (а значит и видимое увеличение) будет больше.

Маленькое отверстие в непрозрачном экране (картоне или бумаге) выполняет роль диафрагмы. Оно отсекает большую часть лучей, идущих от каждой точки предмета, и пропускает в глаз только очень узкий пучок света. Такой узкий пучок лучей формирует на сетчатке очень маленькое пятно рассеяния, даже если хрусталик не может полностью сфокусировать его. Иными словами, маленькое отверстие значительно увеличивает глубину резкости, позволяя видеть предметы чёткими в более широком диапазоне расстояний, включая те, что находятся гораздо ближе стандартного расстояния наилучшего зрения.

Таким образом, «мелкоскоп» позволяет одновременно достичь двух целей: во-первых, поднести предмет очень близко к глазу, что обеспечивает большое угловое увеличение, и, во-вторых, сохранить при этом резкость изображения за счет увеличения глубины резкости, создаваемого маленьким отверстием. Эффект ограничен дифракцией света: при слишком малом диаметре отверстия изображение снова начнёт расплываться из-за волновых свойств света.

Ответ: Принцип действия «мелкоскопа» заключается в увеличении глубины резкости оптической системы глаза с помощью маленького отверстия (диафрагмы). Это позволяет поднести рассматриваемый предмет очень близко к глазу, тем самым значительно увеличив его угловой размер (и, следовательно, видимое увеличение), и при этом получить достаточно резкое изображение, несмотря на неспособность хрусталика сфокусироваться на таком малом расстоянии.