Оптические приборы в строительстве.

Оптические приборы — устройства в которых происходит преобразование (пропускание, отражение, преломление) видимого света. Предназначены для получения увеличенного изображения сильно удаленных, либо малоразмерных объектов и применяются для более удобного рассмотрения тех или иных предметов в дневное и ночное время. Они могут увеличивать, уменьшать, улучшать качество изображения, или давать возможность увидеть искомый предмет косвенно.
Широкое применение оптические приборы получили уже примерно в 1280-х годах в Италии. С тех пор человечество неразрывно связано со своими изобретениями — оптическими приборами, непрерывно совершенствуемыми и позволяющими человеку заглянуть далеко за горизонт или наоборот — в микромир, то есть туда, где невооружённым глазом уже ничего не увидишь. Сравнительно недавно разрабатываются оптические приборы ночного видения: ночные монокуляры, бинокли ночного видения, охотничьи прицелы ночного видения, позволяющие видеть практически в полной темноте. И сегодня такие приборы также доступны для бытового применения.

Оптические системы широко распространены в геодезии для измерения углов

и превышений (нивелиры, теодолиты, секстанты и др.).

Теодолит - геодезический инструмент для определения направлений и

измерения горизонтальных и вертикальных углов при геодезических работах,

топографической и маркшейдерских съемках, в строительстве и т.п.

Нивелир - геодезический инструмент для измерения превышений точек

земной поверхности - нивелирования, а также для задания горизонтальных

направлений при монтажных и т.п. работах.

В навигации широко распространён секстант - угломерный зеркально-

отражательный инструмент для измерения высот небесных светил над горизонтом

или углов между видимыми предметами с целью определения координат места

наблюдателя. Важнейшая особенность секстанта - возможность совмещения в

поле зрения наблюдателя одновременно двух предметов, между которыми

измеряется угол, что позволяет пользоваться секстантом на самолёте и на

корабле без заметного снижения точности даже во время качки.

Перспективным направлением в разработке новых типов оптических

измерительных приборов является оснащение их электронными отсчитывающими

устройствами, позволяющими упростить отсчет показаний и визирования, и т.п.

Кривая видности .Кривая видности глаза - спектральная характеристика глаза, определяющая относительную яркость эквивалентных по мощности потоков электромагнитного излучения в стандартизованных условияхКривая видности определяется для "среднего человека", т.е. является абстрактным понятием, предназначенным для ориентировочной оценки цвето- световосприятия человеческого гСогласно теории цветовое зрения Юнга-Гемгольца (1821-1894) ощущение любого цвета можно получить смешиванием спектрально чистых излучений красного, зеленого и синего цвета. Эта теория хорошо согласуется с наблюдаемыми фактами и предполагает, что в глазу есть только три типа светочувствительных приемников. Они отличаются друг от друга областями спектральной чувствительности. Красный свет воздействует преимущественно на приемники первого типа, зеленый - второго, синий - третьего. Сложением излучений таких трех цветов в различных пропорциях можно получить любую комбинацию возбуждения всех трех типов светочувствительных элементов, а значит и ощущение любого цвета. Если все рецепторы возбуждены в одинаковой степени, мы имеем ощущение белого цвета, если рецепторы не возбуждены - черного. По этой причине, накладывающиеся области красного, зеленого и синего цвета выглядят как белое пятно.

Наложение красного и синего цвета дает фиолетовый цвет, зеленого и синего - бирюзовый, красного и зеленого – желтый

Приведенный график показывает относительную спектральную чувствительность глаза к излучениям различных длин волн (так называемая кривая видности). Кривая видности желтого цвета соответствует чувствительности глаза при дневном свете, а черная - при сумеречном свете. Максимальная чувствительность глаза при дневном свете достигается на длине волны 555 нм, а при сумеречном свете - на длине волны 510 нм. Максимальная чувствительность глаза в обоих случаях принимается за единицу. Отличие между этими двумя кривыми видности объясняется тем, что дневной и сумеречный свет воспринимаются различными рецепторами глаза (палочками при сумеречном свете и колбочками при дневном свете). При этом палочки обеспечивают чёрно-белое зрение и обладают очень высокой чувствительностью. Колбочки же позволяют человеку различать цвета, но их чувствительность гораздо ниже. В темноте работают только палочки - именно поэтому ночью воспринимаемое изображение серое.

Как мы можем видеть из кривой видности, глаз способен воспринимать свет на длинах волн примерно от 400 нм до 760 нм. В условиях адаптации к темноте глаз может также немного видеть инфракрасный свет с длиной волны до 950 нм и ультрафиолетовый свет с длиной волны не меньше 300 нм. Границы частотного диапазона видимого света, а также сама форма кривой видности человеческого глаза были сформированы в процессе длительной эволюции, приспособившись к условиям освещения земных предметов солнечным светом, а также к условиям сумеречного и ночного освещения. Действительно, было бы биологически нецелесообразно, если бы глаз обладал способностью принимать излучение с длинами волн короче 290 нм, так как из-за наличия озонового слоя в атмосфере земли, поглощающего ультрафиолетовые лучи, спектр солнечного излучения вблизи поверхности Земли практически обрывается на длине волны 290 нм. С другой стороны, из-за теплового излучения самого глаза, его высокая чувствительность к инфракрасному излучению сделала бы невозможной работу глаза в условиях солнечного освещения.
Чувствительность глаза зависит от длины волны. В среднем глаз наблюдателя наиболее чувствителен к излучению с длиной волны l _m = 5550 Å (зеленый цвет). По мере удаления
от l _m в обе стороны чувствительность глаза уменьшается и падает до нуля около 3900 и 7600 Å. Это — фиолетовая и красная границы видимой, или визуальной, области спектра.

Минимальный поток излучения, который может быть обнаружен приемником, называется его порогом чувствительности. Порог чувствительности глаза очень мал —
около 10^-9 эрг× сек ^-1. Это соответствует примерно 10³ квант/сек. Для того чтобы глаз достиг такой чувствительности, наблюдатель должен некоторое время побыть в темноте, адаптироваться. Явление адаптации к темноте состоит в том, что увеличивается диаметр зрачка, восстанавливается чувствительность ночного зрения и на сетчатой оболочке появляется особое светочувствительное вещество (зрительный пурпур). В результате глаз становится чувствительным к слабому освещению. Способность к адаптации позволяет глазу работать в очень широком диапазоне освещенностей (от дня к ночи освещенность изменяется, например, в 10⁸ раз).

Эффект Пуркинье.

Чехословацкий ученый Ян Эвангелист Пуркинье (1787—1869), проведя многочисленные опыты, установил зависимость при изменении освещения изменения яркости объектов различной окраски от длины волны каждого данного цвета. Эффект Пуркинье возникает в связи с изменением спектральной чувствительности глаза при разных уровнях яркости, иначе говоря, при переходе от дневного к сумеречному зрению. Оказывается, что кривые видности для дневного (колбочкового) и сумеречного (палочкового) зрения сдвинуты относительно друг друга. В то время как максимум кривой для дневных условий приходится на длину волны К = 556 ммк, для сумеречных — на длину волны Л, = 510 ммк (см. рис. 8).

Таким образом, при переходе от дневного к сумеречному зрению отмечается потемнение спектральных цветов краснооранжевой области спектра и посветление в этих же условиях цветов зеленосиней области спектра. Обычно эффект Пуркинье демонстрируют на таком наглядном примере. Сравнивают между собой красную розу (мак и т. д.) и василек на двух резко различающихся уровнях яркости. Этот опыт убедит наблюдателей в том, что красная роза в сумерки будет казаться черной, а василек значительно более светлым.

С изменением цветовых ощущений под влиянием другого цвета связаны явления одновременного контраста и последовательного контраста.

Одновременный контраст возникает под влиянием окружающего цветного фона. Тот цвет, под влиянием которого происходит изменение изучаемого окрашенного объекта, называют индуцирующим излучением. Цветовой контраст представляет собою изменение цветового ощущения по цветовому тону, насыщенности и яркости. При этом направление изменений цветового ощущения всегда противоположно излучениям цвета фона и вообще другого (индуцирующего) цвета и увеличивает величину цветовых различий между цветами. Например, серое поле на белом темнеет, а на черном — светлеет. Серый цвет на пурпурном зеленеет, а на желтом — синеет. Надо обратить внимание на то, что изменения происходят в направлении дополнительных цветов. Вспомним, что для пурпурных дополнительным является зеленый, а для желтых — синий.

Следует учесть и то обстоятельство, что контрастное действие больше у того цвета, который занимает большую площадь. Например, если на большом участке красного поля находится маленькое пятно зеленого цвета, то контрастное действие красного на зеленый (усиление насыщенности зеленого) будет значительно сильнее, чем контрастное действие зеленого на красный. В данном случае можно сказать, что индуцирующее излучение будет исходить от того из двух смежных цветов, площадь которого больше.

Список литературы.

1. Арцыбышев С.А. Физика - М.: Медгиз, 1950. - 511с.

2. Жданов Л.С. Жданов Г.Л. Физика для средних учебных заведений - М.:

Наука, 1981. - 560с.

3. Ландсберг Г.С. Оптика - М.: Наука, 1976. - 928с.

4. Ландсберг Г.С. Элементарный учебник физики. - М.: Наука, 1986. - Т.3. -

656с.

5. Прохоров А.М. Большая советская энциклопедия. - М.: Советская

энциклопедия, 1974. - Т.18. - 632с.

6. Сивухин Д.В. Общий курс физики : Оптика - М.: Наука, 1980. - 751с.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: