Przyrządy optyczne i ich zastosowanie

Przyrząd optyczny urządzenie służące do zmieniania drogi promieni świetlnych, a czasem także promieni niektórych innych form promieniowania elektromagnetycznego. W zależności od konstrukcji, służyć może do różnych celów, jak np. obserwacji obiektów trudno lub wręcz w ogóle nie rozpoznawalnych za pomocą nieuzbrojonego ludzkiego oka (obiektów zbyt małych), obserwacji obiektów zasłoniętych dla bezpośredniej obserwacji, projekcji lub ekspozycji obrazów, nadania oświetleniu odpowiedniego kierunku i kształtu, lub też korekty wad wzroku.

Oko człowieka

Jak działa oko? Światło wpadające do oka biegnie przez rogówkę, komorę przednią oka, soczewkę i ciało szkliste, by zakończyć swą podróż na siatkówce wywołując wrażenie wzrokowe przekazywane do mózgu za pośrednictwem nerwów łączących się w nerw wzrokowy. Rogówka, wraz z cieczą wodnistą, soczewką i ciałem szklistym, stanowią układ skupiający promienie świetlne tak, by na siatkówce pojawiał się ostry obraz obserwowanego przedmiotu i dawał jak najostrzejsze wrażenie wzrokowe. Dlatego też soczewka ma możliwość zmiany swojego kształtu, a co za tym idzie mocy optycznej. Pozwala to na ogniskowanie na siatkówce przedmiotów znajdujących się w różnych odległościach od oka. Zdolność tę nazywamy akomodacją. Ostre widzenie uzyskiwane jest wtedy, gdy ognisko obrazowe pokrywa się z siatkówką. W przypadku, gdy oko nie jest w stanie zogniskować światła dokładnie na siatkówce mówimy o wadach wzroku.

Aparat fotograficzny Aparat fotograficzny jest przyrządem służącym do wykonywania zdjęć fotograficznych. Pierwowzorem aparatu fotograficznego było urządzenie nazywane camera obscura.

Camera obscura (Camera obscura z łac. ciemna skrzynka), zwana także kamerą otworkową - składa się z poczernionego wewnątrz pudełka (dla zredukowania odbić światła). Na jednej ściance znajduje się niewielki otwór (obiektyw), a na drugiej matowa szyba (matówka), lub kalka techniczna. Promienie światła wpadające przez otwór rysują na matówce odwrócony i pomniejszony obraz. Wstawiając w miejsce matówki kliszę fotograficzną otrzymamy zdjęcie.

Rzutnik przeźroczy (diaskop) urządzenie służące do wyświetlania przezroczy na ekranie.

Epidiaskop urządzenie projekcyjne służące do wyświetlania obrazów statycznych (nieruchomych) na ścianie lub typowym białym ekranie projekcyjnym, będące połączeniem episkopu i diaskopu, czyli umożliwiające prezentację w powiększeniu materiałów oświetlonych światłem odbitym lub przechodzącym. Epidiaskop należy do sprzętu biurowego lub dydaktycznego, i jest obecnie wypierany przez projektory komputerowe, umożliwiające rzucanie na ścianę obrazów nieruchomych lub ruchomych bezpośrednio z komputera, w zastępstwie wyświetlania ich na monitorze komputerowym.

Episkop projektor, rzutnik, przyrząd do wyświetlania przedmiotów nieprzezroczystych (fotografii, rysunków itp.)

Lornetka przyrząd optyczny w postaci dwóch lunet, sprzężonych równolegle. Umożliwia obuoczną obserwację odległych obiektów. Lorneta jest tak skonstruowana, aby dawała obraz prosty, czyli nie odwrócony do góry nogami. Zaletą lornety w porównaniu z lunetą (przy tej samej kątowej szerokości pola widzenia) jest obraz jaśniejszy i o większej rozdzielczości. Rozstawienie lunet wpływa także na wrażenie plastyczności obrazu (odczucia odległości).

Teleskop przyrząd optyczny do powiększania odległych obrazów. Jego podstawowymi częściami są: tubus, okular i obiektyw. Małe teleskopy nazywa się lunetami.

Lupa przyrząd optyczny składający się z jednej lub kilku soczewek o dostatecznie dużej zdolności skupiającej (krótkiej ogniskowej); używany do obserwacji niewielkich przedmiotów, które umieszcza się w odległości mniejszej lub równej ogniskowej; przy użyciu lupy uzyskuje się obraz prosty, pozorny, powiększony (od kilku do 20 razy); powiększenie lupy wynosi w przybliżeniu d/f, gdzie d — odległość najlepszego widzenia, f — ogniskowa soczewki.

szkło optyczne na jedno oko (dawn. modne u mężczyzn). Monokl szkło optyczne na jedno oko (dawn. modne u mężczyzn).

Mikroskop Zestawy soczewek, pozwalające uzyskiwać znaczne powiększenia, znane były holenderskim szlifierzom soczewek w końcu XVI wieku. W tym środowisku powstał ok. 1590 roku pierwszy mikroskop. W marcu 1625 po raz pierwszy użyto słowa "mikroskop" - pojawiło się ono w liście jednego z badaczy do włoskiego księcia Federiga Cesiego. . Pierwsze mikroskopy były mikroskopami optycznymi na światło dzienne.

Właściwy rozwój mikroskopu nastąpił jednak dopiero w drugiej połowie XVII wieku.  Wczesne mikroskopy dawały niewielkie powiększenia (do 60 razy) z uwagi na wady ówczesnych soczewek. Takim mikroskopem, powiększającym zaledwie 40-krotnie, angielski uczony Robert Hooke odkrył ok. 1665 roku komórkową budowę organizmów żywych.  Przyrodnik holenderski i kupiec bławatny Antony van Leeuwenhoek skonstruował udoskonalony mikroskop stosując nadzwyczaj dokładnie oszlifowane soczewki o bardzo krótkiej ogniskowej. Taki mikroskop dawał już powiększenie 270-krotne, chociaż jego wysokość wynosiła tylko 5 cm i zawierał tylko jedną soczewkę.  We wrześniu 1674 roku doniósł Towarzystwu Królewskiemu w Londynie, że za pomocą zbudowanego własnoręcznie mikroskopu udało mu się dostrzec "bardzo małe żyjątka". Człowiek po raz pierwszy zobaczył bakterie. Na początku XX wieku, mikroskop optyczny pozwalał już uzyskiwać powiększenia ok. 2000-krotne. W 1931 roku zespół fizyków niemieckich pod kierunkiem fizyka Ernsta Ruska (który otrzymał za to Nagrodę Nobla), skonstruował mikroskop elektronowy, którego wersję użyteczną zbudowała w 1938 roku firma Siemens. Pozwala on uzyskiwać powiększenia rzędu 250 tys. razy. W 1956 roku Amerykanin Ervin W. Mueller skonstruował mikroskop jonowy do badania struktury metalowych ostrzy, pozwalający uzyskiwać powiększenia rzędu kilku milionów razy.

Okulary przyrząd w postaci szkieł lub soczewek, w oprawce, służący do ochrony oczu lub korekty wzroku.

Peryskop dwusoczewkowy obiektyw fotograficzny, składający się z identycznych soczewek umieszczonych po przeciwnych stronach przysłony, co kasuje dystorsję (wada optyczna polegająca na różnym powiększeniu obrazu w zależności od jego odległości od osi optycznej instrumentu ).

Reflektor zwierciadło wklęsłe, służące do zwężania padającej na nie wiązki energii o charakterze falowym (np. promieniowanie elektromagnetyczne, fala akustyczna), w celu wzmocnienia energii danej fali. Lustro działające jak soczewka skupiająca. Reflektor służy do ułatwienia obserwacji danego zjawiska falowego, lub wysłania go w określonym kierunku.

Do elementów pomocniczych należą m.in.: pierścień pośredni, tubus. Do elementów aktywnych (zmieniających drogę promieni) wchodzących w skład bardziej skomplikowanych przyrządów optycznych należą: obiektyw, okular, soczewka, układ optyczny, zwierciadło. Do elementów pomocniczych należą m.in.: pierścień pośredni, tubus.

Przygotowała i opracowała: Monika Brzezińska Kl. 3B Łódź, dn. 09.12.2004r.