Dove si possono effettuare misurazioni ottiche e fisiche? Manuale di fisica Fotocamera e altri strumenti ottici. Dispositivi di illuminazione e proiezione

ASTRATTO

" Strumenti ottici"

1. Filtri luminosi

I filtri luminosi vengono solitamente utilizzati per separare una parte dello spettro dalle altre. Ciò significa che stanno cercando un filtro della luce con un limite di assorbimento netto sia dalla parte a onde lunghe dello spettro che da quella a onde corte. I filtri gialli o rossi hanno una curva di assorbimento che scende bruscamente nella parte dello spettro a lunghezza d'onda corta. Con il loro aiuto, puoi tagliare la parte a onde corte dello spettro da quasi tutte le posizioni desiderate. Filtri di questo tipo sono disponibili in commercio; è possibile ordinare la caratteristica di assorbimento desiderata e ottenere un filtro con le proprietà corrispondenti. Utilizzando filtri in vetro colorato, è molto più difficile ottenere una curva di assorbimento che diminuisce bruscamente nella parte dello spettro a lunghezza d'onda lunga se si impongono requisiti elevati all'omogeneità del vetro. In questo caso vengono utilizzati filtri di gelatina colorati con coloranti organici. Di seguito vengono fornite alcune istruzioni per realizzare tali filtri.

Una regione ristretta dello spettro può essere isolata utilizzando una combinazione di filtri Schott. A questo scopo è molto vantaggioso utilizzare filtri interferenziali. Sono caratterizzati da un elevato grado di trasparenza e da un raggio di trasmissione ristretto. Utilizzando i filtri interferenziali, è molto conveniente isolare determinate linee dagli spettri di linea delle lampade spettrali. Applicando in sequenza due o più filtri interferenti dello stesso tipo, lo sfondo mancato può essere notevolmente ridotto. I filtri interferenti sono realizzati con una trasmissione massima da l = 225 leghe nella regione dell'infrarosso. La produzione di filtri per la parte ultravioletta dello spettro è attualmente ancora associata a numerose difficoltà. Recentemente sono diventati disponibili in commercio filtri interferenziali per i bordi dello spettro e le singole linee. Mediante varie combinazioni di tali filtri, è possibile ottenere qualsiasi data larghezza di banda spettrale.

È meglio acquistare filtri anti-interferenza. Non ha senso provare a creare da soli un filtro del genere.

Quando si utilizzano filtri interferenti è necessario tenere presente che la loro permeabilità cambia al variare della direzione dei raggi incidenti. I filtri interferenti nel flusso del fascio si riscaldano poco poiché hanno un assorbimento minimo. L'energia che non passa attraverso il filtro viene riflessa. Pertanto, è necessario adottare misure per eliminare gli effetti dannosi dei raggi riflessi. I filtri di vetro ad alto assorbimento diventano molto caldi se esposti a un'irradiazione intensa e la loro curva di assorbimento cambia. Il confine spettrale dei filtri rossi si sposta nella regione rossa dello spettro con l'aumentare della temperatura. A questo proposito ricordiamo che il limite dello spettro di trasmissione di un pallone di quarzo caldo di una lampada al mercurio ad alta pressione si trova nella regione della lunghezza d'onda > 254 mmk.

I coloranti vengono introdotti in soluzioni di gelatina, che vengono essiccate su lastre di vetro. Ricette per 41 filtri di gelatina pubblicate da Hodgman. Di seguito ne riportiamo alcuni. Le lastre di vetro devono essere preventivamente pulite utilizzando soluzioni di idrossido di sodio in acqua e dicromato di potassio in acido solforico; la gelatina viene pesata, lavata in forno freddo per un'ora e impastata. Poi lo prendono per 20 G. gelatina secca 300 cm 3 acqua, scioglierla alla temperatura di 40°C e filtrare. Questa soluzione di gelatina viene riscaldata a 45 ° C, mescolata con vernice e, utilizzando una pipetta, versata su una lastra di vetro, pulita come indicato; La piastra è preinstallata orizzontalmente e protetta dalla polvere. Dopo l'essiccazione, due piastre così preparate vengono incollate insieme con balsamo del Canada.

Una soluzione di gelatina, se aggiungi zucchero, aderirà ancora meglio al vetro. Il timolo è adatto per disinfettare una soluzione di gelatina: un pezzettino di questa sostanza, che ricorda la canfora, viene gettato nella soluzione. Come substrato principale, puoi utilizzare la "gelatina al cromo": fino a 100 cm 3 Viene aggiunta una soluzione di gelatina all'1% 5 cm 3 Soluzione al 5% di allume di cromo.

Tuttavia, per realizzare un buon filtro è ancora necessaria una certa conoscenza delle proprietà speciali dei coloranti e la conoscenza di alcune tecniche per lavorare con essi; bisogna pensare che E.J. Wall aveva ragione quando smise del tutto di realizzare da solo tali filtri colorati. Pertanto, in ogni caso, è necessario prima di tutto familiarizzare in dettaglio con le monografie su questo numero dell'autore indicato o con la monografia di Weigert. Con tutti i filtri in cui il colorante è sciolto in gelatina, c'è il pericolo che il loro colore cambi nel corso di diversi mesi o anni, soprattutto se lo strato viene incollato con balsamo del Canada e se il filtro viene lasciato a lungo alla luce. Le pellicole di gelatina colorata sono disponibili in commercio da numerose aziende.

Possiamo anche consigliare il cosiddetto filtri monocromatici, distinguendo bande di larghezza quasi uguale dallo spettro, adiacenti tra loro. Esistono due tipi di filtri monocromatici: per le regioni più ampie e per quelle più strette dello spettro. Se la zona di trasmissione si restringe, il valore di trasmissione massimo diminuisce di diversi punti percentuali. I filtri monocromatici possono essere utilizzati con successo per eliminare la luce diffusa in semplici monocromatori.

Per i vetri grigi la curva di trasmissione, in generale, non mostra alcuna dipendenza dalla lunghezza d'onda. Oltre la porzione rossa, nella maggior parte dei casi il grado di trasparenza aumenta notevolmente. Questa proprietà deve essere tenuta presente quando si utilizzano tali vetri, ad esempio sotto forma di cuneo come attenuatore in un apparato spettrale. La selettività del filtro grigio diventa molto importante con filtri molto densi. I filtri grigi ottenuti fotograficamente sono relativamente non selettivi. Sfortunatamente, nella maggior parte dei casi disperdono leggermente la luce, quindi quando si utilizzano questi filtri, i raggi dispersi possono causare un ulteriore effetto luminoso.

È molto più semplice produrre filtri liquidi. La soluzione colorante viene versata in una vasca a pareti piano-parallele. Molto adatti a questo scopo sono i recipienti cilindrici di vetro menzionati a pagina 111, alle cui estremità vengono fuse piastre piano-parallele; un'estensione è saldata sul lato del recipiente per riempirlo di liquido. Largamente risaputo Vasi di Leibold; su di essi, nonché sulla fabbricazione di piccole cuvette, vedere Weigert. I filtri per liquidi costituiti da diversi strati ben definiti posizionati uno dopo l'altro possono essere assemblati in modo relativamente semplice utilizzando apposite cuvette.

I sali inorganici colorati sono particolarmente adatti per il riempimento di filtri liquidi, poiché sono assolutamente resistenti alla luce.

Le seguenti linee guida sono tratte dal lavoro di Gibson,

4400 A: soluzione acquosa al 5% di solfuro di ferro e potassio,

5000 A: soluzione acquosa al 6% di bicromato di potassio,"

6000 A: piastre in vetro color ossido rameoso o vetro ruminale,

780: iodio in solfuro di carbonio,

8200 A: ebanite; permeabilità dello spessore della piastra 0,3 mm a 1 lux 37%, a 2 mk 61%.

Di seguito sono riportate informazioni sui vari filtri a infrarossi. Questi filtri, così come numerosi coloranti, furono studiati da Merkelbach nella regione da 0,6 a 2,8 mk.

Seconda classe

Filtri con limite specifico di permeabilità ad onda lunga: uno strato d'acqua 1 cm. Permeabilità a l=1 mk 80%, con l = 1,5 lek 0%.

57 G. solfato di rame acceso. 1 litro d'acqua, spessore strato 1 cm. La soluzione trasmette l'80% a l = 5800 A, a partire da l = 7500 A verso le onde lunghe è opaca.

Una soluzione acquosa semisatura di cloruro ferrico passa attraverso uno spessore di strato pari a 10 mm: a l=0,7 mk 40%, a l=0,8 JitK 5%, con l=0, e mk 0%. Purtroppo la soluzione non è stabile. Vetro BG 19 di Schott, spessore 2 mm trasmette: a l=0,55 mk 90%, a l=0,7 mk 50% e al l da 0,9 a 2,8 juk meno del 5% della luce incidente su di esso.

La luce rossa viene assorbita più fortemente di quella a onde corte dal filtro blu-verde della ditta sopra menzionata e dal blu di Prussia.

Filtri per scopi speciali

Se, secondo il metodo proposto da Pfund, le pellicole di celluloide vengono trattate con vapori di selenio, si ottiene uno strato nero che, come hanno mostrato Barnes e Bonner, insieme ad una lastra di quarzo con uno spessore di 0,7 mm trasmette raggi solo con lunghezze d'onda superiori a 40 leghe. Il lavoro mostra curve di assorbimento comprese tra 1 e 120 JitK.

Gli strati dorati, la cui permeabilità alla luce verde è del 73%, escludono, secondo Kisfaludi, i raggi rossi e infrarossi.

Nella maggior parte dei casi i tre filtri proposti da R.V. sono abbastanza adatti. Legno: uno strato di soluzione di quanto segue

Composizione: 10 mg nitrosodimetilanilina per 100 ml di acqua, spessore 5 mm; questo filtro è impermeabile ai raggi con lunghezze d'onda da 5000 a 3700 A e permeabile alle lunghezze d'onda da 3700 a 2000 A. Durante la conservazione a lungo termine la soluzione diventa impermeabile ai raggi ultravioletti senza cambiare colore. Il sottile strato d'argento è trasparente ai raggi con una lunghezza d'onda compresa tra 3400 e 3100 A. La curva di permeabilità di questo strato è un'immagine speculare della sua curva di riflessione della luce. Per realizzare un tale filtro, una lastra di quarzo viene argentata, ottenendo uno strato di tale spessore che, se osservato attraverso di esso, il Sole appare come un disco blu, e i contorni delle case sullo sfondo del cielo chiaro non sono più visibili. Sullo strato di argento viene posto un anello di carta da filtro imbevuta di acetato di piombo; su questo anello viene quindi posizionata una lastra di quarzo. In questa forma, il filtro viene conservato per molti mesi.

Woodnish scoprì anche che sottilissimi strati di metalli alcalini, già completamente opachi alla luce visibile, trasmettono luce a onde corte. Tale strato può essere ottenuto facendo evaporare un metallo alcalino molto accuratamente purificato; il vapore viene depositato sulla parete di un pallone di quarzo raffreddato con aria liquida; Wood descrisse la tecnica di preparazione di tali strati, ma non può essere considerata semplice. O'Brien, così come Watstone e Hurst, continuarono a lavorare su questo filtro. I limiti di permeabilità si trovano per

Cs a 4400 Rb» 3600 K» 3150 Na» 2100 Li rimane opaco fino a 1400 A.

Dresler e Rikk hanno descritto un filtro di luce che consente alla sensibilità spettrale relativa di una fotocellula al selenio di essere quasi del tutto simile alla sensibilità del nostro occhio.

Non è consigliabile realizzare da soli un filtro del genere, dovrebbe essere acquistato già pronto, poiché ogni fotocellula richiede una selezione speciale di un filtro. Inoltre, si consiglia di monitorare periodicamente la precisione dell'installazione.

Una regione relativamente stretta attorno a una determinata lunghezza d'onda può essere isolata utilizzando il noto filtro Christiapsen. Uno di questi filtri per lunghezze d'onda da 3 a 90 mk descritto brevemente da Barnes e Bonner. In precedenza, per selezionare la regione della lunghezza d'onda richiesta, si utilizzava un cambiamento nella temperatura della cuvetta con una soluzione; Eye utilizza una soluzione di composti di bromo e iodo-mercurio di potassio e bario, che è relativamente insensibile ai cambiamenti di temperatura. Secondo l'autore, la regione selezionata dello spettro può essere modificata selezionando la concentrazione appropriata della soluzione. Se si utilizzano filtri liquidi, composti indipendentemente, per evidenziare singole linee nello spettro di una lampada al mercurio, si possono consigliare le combinazioni di filtri descritte di seguito. Queste combinazioni sono applicabili allo stesso modo dei filtri interferenti complementari. ■

Farsetto giallo 5790/69 A può essere isolato se lo spettro di una lampada al mercurio viene fatto passare attraverso uno strato di soluzione quasi satura di bicromato di potassio spesso 5 cm.

Linea verde 5461 A. In una cuvetta riempita d'acqua, sciogliere la quantità di tartrazina necessaria a far scomparire le linee blu; Per il monitoraggio viene utilizzato uno spettroscopio tascabile. Il doppietto giallo viene eliminato aggiungendo nitrato di neodimio disponibile in commercio. La soluzione è quasi illimitatamente stabile. Il filtro è eccellente per studi spettroscopici e polarimetrici, nonché per microfotografia. È possibile utilizzare anche il vetro al didimio, che però è piuttosto costoso poiché richiede uno spessore dello strato fino a 2 cm.

Gruppo di linee 4358–4347 Miscela 8 G chinino solfato con 100 cm 3 acqua distillata e aggiungere goccia a goccia acido solforico diluito fino a sciogliere lo strato carnoso di precipitato bianco che inizialmente cade; la sua dissoluzione avviene all'improvviso. Uno strato di questo liquido spesso 2 cm in combinazione con il normale vetro al cobalto trasmette, oltre al gruppo di linee sopra indicato, solo tracce della linea verde. Se quest'ultimo non è desiderabile, aggiungere alla soluzione la rodamina B. Poiché una soluzione di chinino solfato diventa marrone dopo un'esposizione prolungata alla luce, Pfund consiglia una soluzione di acido nitroso sodico con uno spessore dello strato di 12 mm; la sua trasparenza è del 65% per 4358 A e dell'1% per 4047 A.

Forse ancora più adatta a questo scopo è la miscela recentemente proposta di una soluzione di nitrobenzene al 6% in alcol con “rosamina 56 extra” allo 0,01% proposta da Sunny e dai suoi collaboratori; il suo spessore dello strato è 1 cm supera la linea 4358 A, ma indebolisce le linee adiacenti allo 0,1%; Va notato che questo filtro è leggermente sensibile alla luce.

Per linea 3125 A Bäckström descrisse brevemente il seguente filtro: una soluzione di 14 G. solfato di nichel e 10 g di solfato di cobalto ogni 100 cm* acqua distillata; Questo filtro trasmette uno strato spesso 3 cm il 3,5% della linea 3342 A, ma il 96% della linea 3125 A; è trasparente almeno fino a 2300 A. Se ne aggiungono altri 45 a questa soluzione G. ftalato di potassio acido anidro, che assorbe bene le onde corte, l'intensità della linea adiacente 3023 A viene indebolita allo 0,1%, mentre rimane elevata la permeabilità per la linea 3125 A. Un assorbitore semplice ma non molto buono è una piastra al quarzo argentata.

Per evidenziare una linea 2536 Secondo Oldenberg si può utilizzare una fiaschetta di quarzo con diametro 40 mm, riempito con cloro ad una pressione di circa 6 ATM. La linea 4358 A si indebolirà ancora in modo significativo, ma le linee a onda lunga difficilmente lo faranno.

Utilizzando filtri di vetro e normali lampade spettrali disponibili in commercio, è possibile isolare righe distanziate quasi uniformemente nell'intero spettro. A differenza dei filtri liquidi, un filtro in vetro ha il vantaggio di essere quasi infinitamente stabile. Il libro di consultazione di fisica e chimica di D'Ans e Lax mostra combinazioni di filtri e le loro corrispondenti lampade spettrali.

Per la luce visibile e ultravioletta, buoni risultati si ottengono da strati metallici trasparenti di platino, rodio e antimonio depositati per evaporazione su lastre di quarzo.

Theising e Goebert realizzarono, con una tecnica elegante, un filtro grigio il cui assorbimento nella regione della lunghezza d'onda compresa tra 3000 A e 2,3 mkè praticamente costante. Per fare ciò, hanno depositato un secondo strato sopra uno strato, il cui assorbimento diminuisce con il diminuire delle lunghezze d'onda, il cui assorbimento cambia nella direzione opposta.

Le pellicole polarizzanti, oggi prodotte da diverse aziende, possono essere utilizzate in posizione incrociata come filtro a densità neutra di trasparenza variabile. In molti casi, al posto dei prismi polarizzanti, vengono utilizzate con grande successo pellicole polarizzanti. Quando vengono incrociati, i migliori riducono la luminosità della luce centinaia di volte. Rispetto ai prismi polarizzanti hanno il vantaggio di un campo visivo più ampio. I film possono essere realizzati in dimensioni quasi illimitate. A volte sorgono difficoltà dovute alla necessità di garantirne la resistenza al calore. I polarizzatori possono essere protetti in modo affidabile dall'umidità, se necessario, incollandoli tra dischi di vetro.

Da un lato la produzione di filtri polarizzatori di questo tipo, dall'altro la produzione di pellicole a doppia rifrazione, incoraggia la progettazione di filtri a dispersione rotazionale. Questo tipo di filtro fu descritto molti anni fa da R.V. In ud quando si separano i componenti della linea del sodio; filtri di questo tipo furono poi sviluppati da Lajot, Ehman, Regius e Haase. Un filtro con foro di Layot è passato attraverso una striscia di 2 A di larghezza con una trasparenza del 13% nella parte verde e di 3 A nella parte rossa con una trasparenza del 24%.

2. Superfici a specchio

A) Metalli

I risultati di numerosissimi studi sperimentali in questo settore portano alle seguenti conclusioni qualitative. A lunghe lunghezze d'onda, diversi micron, la maggior parte dei metalli riflette dal 90 a quasi il 100% della luce incidente. Dalle 15 mk fino a quasi 4000 A, l'argento supera tutti gli altri metalli in riflettività; Nella regione degli infrarossi fino a 8500 A l'oro riflette allo stesso modo dell'argento. L'ottone è anche un ottimo riflettore nella regione delle onde lunghe. I risultati di tale lavoro sono presentati graficamente in Fig.

Riflettività dell'argento e dell'alluminio

È noto che al diminuire della lunghezza d'onda, la riflettività di tutti i metalli diminuisce notevolmente, ad eccezione del silicio. Metallo a specchio, oppure la cosiddetta lega di Brashear, utilizzata soprattutto per i reticoli di diffrazione riflettente, è composta per il 68% da rame e per il 32% da stagno. Secondo i dati di Pfund, nella regione di Lyman, il quarzo è il miglior riflettore e il metallo a specchio è il peggiore.

B) Strati che riducono la riflessione

Gli strati che eliminano o riducono la riflessione sono ora ampiamente utilizzati nell'ottica. I metodi per depositare strati sottili, ad esempio, di fluoruro di magnesio, calcio o litio sono diventati tecnicamente molto avanzati. Nell'ottica tecnica stanno già iniziando ad essere utilizzati rivestimenti multistrato che eliminano la riflessione. Anche la resistenza degli strati è stata notevolmente aumentata. Innanzitutto gli strati depositati dalla fase gassosa hanno quasi la durezza del vetro, sono quasi indistruttibili. I metodi per la deposizione di strati dalla fase gassosa sono stati sviluppati da Geffken. La riduzione della riflessione su tali strati è piuttosto significativa. Il loro coefficiente di riflessione dipende in piccola parte dalla lunghezza d'onda e varia dallo 0,2 all'1% . Quando si utilizzano rivestimenti multistrato, la dipendenza della riflessione dalla lunghezza d'onda diminuisce. Si possono ottenere anche specchi ad alta riflettività e basso assorbimento. Ciò, tuttavia, richiede un numero pari di livelli.

Nella tabella vengono indicate la trasparenza e la diffusione della luce da parte di un sistema ottico costituito da un certo numero di superfici, assumendo che su ciascuna superficie venga riflessa c = 5% ovvero Q 1 = I% della luce incidente su di esso. Come ci si aspetterebbe, il guadagno dovuto alla diminuzione della riflessione con due superfici è insignificante, ma con l'aumento del loro numero diventa così grande che, ad esempio, con 30 superfici, la luce diffusa dannosa a causa di un relativo aumento del grado di permeabilità di tre volte si riduce di quasi sei volte.

3. Microscopio e suoi accessori, in particolare per lavori termici

Microscopio, ad es. Il dispositivo di illuminazione, oculare e lente, è uno dei dispositivi ampiamente utilizzati. Segnaliamo anche alcune attrezzature aggiuntive, ad esempio una camera per lavorare a basse temperature; in questo caso l'oggetto si trova in una camera piana attraverso la quale scorre gas secco, dopo aver attraversato un bagno di refrigerazione. Per funzionamento a temperature comprese tra – 130 e – e cristalli.

Per l'osservazione al microscopio delle transizioni di fase, dei processi di fusione o della formazione di singoli cristalli ad alte temperature, in alcuni casi è possibile posizionare piccoli campioni della sostanza su un nastro metallico a forma di U riscaldato elettricamente. Questo nastro, realizzato in una lega 60% Pt -) - 40% Rh, funge da microforno. Il nastro ha dimensioni: spessore 0,01 mm, larghezza 8 mm, lunghezza lato 10 mm, la distanza tra loro è 1,2 mm; l'aria in questo forno viene riscaldata a temperature superiori a 1800 °C; questa temperatura può rimanere per molto tempo. La temperatura può essere determinata da un grafico della sua dipendenza dalla corrente del filamento, i cui punti sono ottenuti come punti di fusione noti di alcune sostanze. Di seguito sono elencate le sostanze adatte allo scopo e ne sono indicati i punti di fusione:

K 2 SO 4 , CaO -MgO -2Si 0 2 , BaO -2Si 0 2 , CaO Al 2 O s ^SiO 2 , una miscela di 15% MgO e 85% SiO 2 . Nel metodo proposto da Ordway, una goccia di materiale fuso viene trattenuta da forze capillari sulla superficie di un termoelemento Pt-PtRh riscaldato da corrente alternata ad alta frequenza. Per misurare la temperatura viene utilizzata una tensione costante attraverso una termocoppia riscaldata. Il circuito di misurazione della temperatura deve essere protetto lungo l'intera lunghezza del termoelemento mediante filtri dagli effetti della tensione alternata. L'errore assoluto nella misurazione della temperatura a 1420°C è 5°. Nel metodo Velkha il circuito di misurazione della temperatura e il circuito del riscaldatore sono completamente separati. La termocoppia viene riscaldata da una semionda di corrente alternata di 50 cicli. Durante la seconda semionda il termoelemento per la determinazione della termo-EMF è collegato al circuito di compensazione.

Per la microscopia dei metalli ad alte temperature esistono tavoli riscaldanti prodotti in fabbrica, dotati di recipienti a tenuta di vuoto in cui un piccolo pezzo lucido del metallo in studio viene riscaldato in un alto vuoto o in un'atmosfera protettiva e il processo di modifica della sua superficie con la temperatura è osservato.

Installazione per ricerche con microscopio polarizzatore a basse temperature. Schema di un attacco per fotocamera per un microscopio polarizzatore.J– lente del microscopio, 2 – anello di sughero,3 – una piastra cava con un tubo di ottone saldato4, abbassato in un recipiente 6 con aria liquida 5.7 - termoelemento,S– specchio in metallo argentato,9 – camera con aria raffreddata,Sì – tubo di ottone a pareti spesse,E- tubo di vetro,12 – rivestimento del tuboYu, 13 anni– riscaldatore aggiuntivo,14 - tubo di porcellana,15 – piastra con tubo in ottone saldato16, abbassato in un recipiente con aria liquida17, 18 - stufa, 19 – diario, 20 – anello di sughero,21 – un piatto a forma di anello supportato da un tavolino per microscopio22.

Condizioni della lente: l'oggetto non può essere inferiore a 2,5–3 mm, quindi con obiettivi normali l'ingrandimento massimo ottenibile non supera i 250–300. Una panoramica dello sviluppo dei metodi metallografici e dei risultati da essi ottenuti è fornita da Reinacher 18). Pfeiffer descrive un tavolo riscaldante fatto in casa per esaminare le leghe facilmente ossidabili utilizzando un microscopio. Il riscaldatore è posizionato su un supporto cavo di quarzo racchiuso in un involucro di vetro raffreddato ad acqua; il supporto è chiuso con una sezione lucida in quarzo fuso con una rondella di quarzo fusa su di essa. Il forno di riscaldamento è costituito da due tubi Al Oz fusi insieme, attraverso i quali passano fili di platino . Una termocoppia viene utilizzata per misurare la temperatura di un campione posto in un forno. I fili che trasportano corrente e i fili del termoelemento sono fusi nel vetro per garantire una connessione salda.

Le tecniche per ridurre i riflessi stanno migliorando molto rapidamente. L'attenuazione della riflessione si ottiene modificando la composizione chimica dello strato limite delle lenti o applicando su di esse uno strato con un indice di rifrazione diverso.

Recentemente, la microscopia a infrarossi, nella quale vengono utilizzati microscopi riflettenti, ha fatto progressi molto rapidi. Grandi progressi nella valutazione delle irregolarità superficiali sono stati ottenuti grazie ai microscopi a contrasto di fase. Il microscopio ultravioletto utilizza con successo anche il metodo del contrasto di fase.

Un semplice micromanipolatore è costituito da un telaio con due stecche di legno disposte ad angolo retto, che si collegano al microscopio e consentono il movimento di microaghi, micropipette e microelettrodi ad essi fissati.

Tavolo riscaldante sottovuoto secondo Pfeiffer

Il contenuto dell'articolo

STRUMENTI OTTICI, dispositivi in ​​cui la radiazione proveniente da qualsiasi regione dello spettro (ultravioletta, visibile, infrarossa) viene trasformata (trasmessa, riflessa, rifratta, polarizzata). In omaggio alla tradizione storica, i dispositivi che funzionano in luce visibile sono solitamente chiamati ottici. Nella valutazione iniziale della qualità di un dispositivo vengono prese in considerazione solo le sue caratteristiche principali: capacità di concentrare la radiazione - rapporto di apertura; la capacità di distinguere i dettagli dell'immagine adiacenti - potere risolutivo; Il rapporto tra la dimensione di un oggetto e la sua immagine è l'ingrandimento. Per molti dispositivi, la caratteristica distintiva è il campo visivo, l'angolo con il quale i punti estremi dell'oggetto sono visibili dal centro del dispositivo.

Potere permissivo.

La capacità del dispositivo di distinguere tra due punti o linee vicini è dovuta alla natura ondulatoria della luce. Il valore numerico del potere risolutivo, ad esempio, di un sistema di lenti dipende dalla capacità del progettista di far fronte alle aberrazioni delle lenti e di centrare attentamente queste lenti sullo stesso asse ottico. Il limite teorico di risoluzione di due punti adiacenti nell'immagine è definito come l'uguaglianza della distanza tra i loro centri e il raggio del primo anello scuro del loro modello di diffrazione.

Aumento.

Se l'oggetto è lungo Hè perpendicolare all'asse ottico del sistema e alla lunghezza della sua immagine H΄, quindi l'aumento M determinato dalla formula M = H΄/ H. L'ingrandimento dipende dalle lunghezze focali e dalla posizione relativa delle lenti; Esistono formule corrispondenti per esprimere questa dipendenza. Una caratteristica importante dei dispositivi di osservazione visiva è l'ingrandimento apparente. M. È determinato dal rapporto tra le dimensioni delle immagini di un oggetto che si formano sulla retina dell'occhio osservando direttamente l'oggetto e visualizzandolo attraverso un dispositivo. Aumento solitamente visibile M espresso dall'atteggiamento M= tg B/tg UN, Dove UN- l'angolo con il quale l'osservatore vede l'oggetto ad occhio nudo, e B– l’angolo con il quale l’occhio dell’osservatore vede un oggetto attraverso il dispositivo.

Se desideri creare un dispositivo ottico di alta qualità, dovresti ottimizzare una serie delle sue caratteristiche principali: rapporto di apertura, risoluzione e ingrandimento. Non è possibile realizzare un buon telescopio, ad esempio, ottenendo solo un ingrandimento apparente elevato e lasciando piccolo il rapporto di apertura. Avrà una risoluzione scarsa poiché dipende direttamente dall'apertura.

I design dei dispositivi ottici sono molto diversi e le loro caratteristiche sono dettate dallo scopo di dispositivi specifici. Ma quando si implementa qualsiasi sistema ottico progettato in un dispositivo ottico-meccanico finito, è necessario disporre tutti gli elementi ottici in stretta conformità con lo schema adottato, fissarli saldamente, garantire una regolazione precisa della posizione delle parti mobili e posizionare i diaframmi per eliminare radiazione diffusa di fondo indesiderata. Spesso è necessario mantenere i valori di temperatura e umidità specificati all'interno del dispositivo, ridurre al minimo le vibrazioni, normalizzare la distribuzione del peso e garantire la rimozione del calore dalle lampade e da altre apparecchiature elettriche ausiliarie. L'importanza è attribuita all'aspetto del dispositivo e alla facilità d'uso.

Microscopi.

Se un oggetto situato dietro la lente non oltre il suo punto focale viene visto attraverso una lente positiva (convergente), è visibile un'immagine virtuale ingrandita dell'oggetto. Tale obiettivo è un semplice microscopio ed è chiamato lente d'ingrandimento o lente d'ingrandimento. Dal diagramma in Fig. 1 è possibile determinare la dimensione dell'immagine ingrandita. Quando l'occhio è sintonizzato su un raggio di luce parallelo (l'immagine di un oggetto si trova a una distanza indefinitamente grande, il che significa che l'oggetto si trova nel piano focale della lente), l'ingrandimento apparente M può essere determinato dalla relazione (Fig. 1):

M= tg B/tg UN = (H/F)/(H/v) = v/F,

Telescopi.

Un telescopio aumenta la dimensione apparente degli oggetti distanti. Il circuito del telescopio più semplice comprende due lenti positive (Fig. 2). Raggi provenienti da un oggetto distante parallelo all'asse del telescopio (raggi UN E C nella fig. 2), sono raccolti nel fuoco posteriore della prima lente (obiettivo). La seconda lente (oculare) viene rimossa dal piano focale della lente alla sua lunghezza focale e dai raggi UN E C uscirne nuovamente parallelamente all'asse del sistema. Qualche raggio B, provenienti da punti diversi da quelli dell'oggetto da cui provenivano i raggi UN E C, cade ad angolo UN all'asse del telescopio, passa attraverso il fuoco anteriore dell'obiettivo e poi va parallelo all'asse del sistema. L'oculare lo dirige obliquamente verso il fuoco posteriore B. Poiché la distanza dal fuoco anteriore della lente all'occhio dell'osservatore è trascurabile rispetto alla distanza dall'oggetto, dal diagramma di Fig. 2 possiamo ottenere un'espressione per l'ingrandimento apparente M telescopio:

M= –tg B/tg UN = –F/F O F/F).

Un segno negativo indica che l'immagine è capovolta. Nei telescopi astronomici rimane così; I telescopi per l'osservazione degli oggetti terrestri utilizzano un sistema di inversione per visualizzare immagini normali anziché invertite. Il sistema avvolgente può includere lenti aggiuntive o, come nei binocoli, prismi.

Dispositivi di illuminazione e proiezione.

Faretti.

Nella struttura ottica del faretto la sorgente luminosa, ad esempio il cratere di una scarica ad arco elettrico, si trova nel fuoco di un riflettore parabolico. I raggi provenienti da tutti i punti dell'arco vengono riflessi da uno specchio parabolico quasi parallelo tra loro. Il fascio di raggi diverge leggermente perché la sorgente non è un punto luminoso, ma un volume di dimensione finita.

Diascopio.

Il design ottico di questo dispositivo, progettato per la visualizzazione di lucidi e cornici colorate trasparenti, comprende due sistemi di lenti: un condensatore e una lente di proiezione. Il condensatore illumina uniformemente l'originale trasparente, dirigendo i raggi nella lente di proiezione, che costruisce un'immagine dell'originale sullo schermo (Fig. 4). L'obiettivo di proiezione fornisce la messa a fuoco e la sostituzione delle sue lenti, che consente di modificare la distanza dallo schermo e la dimensione dell'immagine su di esso. Il design ottico del proiettore cinematografico è lo stesso.

Dispositivi spettrali.

L'elemento principale di un dispositivo spettrale può essere un prisma di dispersione o un reticolo di diffrazione. In un tale dispositivo, la luce viene prima collimata, ad es. viene formato in un fascio di raggi paralleli, quindi scomposto in uno spettro e, infine, l'immagine della fenditura di ingresso del dispositivo viene focalizzata sulla sua fenditura di uscita a ciascuna lunghezza d'onda dello spettro.

Spettrometro.

In questo dispositivo da laboratorio più o meno universale, i sistemi di collimazione e messa a fuoco possono essere ruotati rispetto al centro del palco su cui si trova l'elemento che decompone la luce in uno spettro. Il dispositivo è dotato di scale per leggere gli angoli di rotazione, ad esempio un prisma di dispersione, e gli angoli di deflessione successivi di diversi componenti cromatici dello spettro. Sulla base dei risultati di tali letture, ad esempio, vengono misurati gli indici di rifrazione dei solidi trasparenti.

Spettrografo.

Questo è il nome di un dispositivo in cui lo spettro risultante o parte di esso viene registrato su materiale fotografico. È possibile ottenere uno spettro da un prisma di quarzo (intervallo 210–800 nm), vetro (360–2500 nm) o salgemma (2500–16000 nm). Nelle gamme spettrali in cui i prismi assorbono debolmente la luce, le immagini delle linee spettrali nello spettrografo sono luminose. Negli spettrografi dotati di reticolo di diffrazione, questi ultimi svolgono due funzioni: scompongono la radiazione in uno spettro e focalizzano le componenti cromatiche sul materiale fotografico; Tali dispositivi vengono utilizzati anche nella regione dell'ultravioletto.

STRUMENTI OTTICI
dispositivi in ​​cui la radiazione proveniente da qualsiasi regione dello spettro (ultravioletta, visibile, infrarossa) viene trasformata (trasmessa, riflessa, rifratta, polarizzata). In omaggio alla tradizione storica, i dispositivi che funzionano in luce visibile sono solitamente chiamati ottici. Nella valutazione iniziale della qualità di un dispositivo vengono prese in considerazione solo le sue caratteristiche principali: capacità di concentrare la radiazione - rapporto di apertura; la capacità di distinguere i dettagli dell'immagine adiacenti - potere risolutivo; il rapporto tra la dimensione di un oggetto e la sua immagine - ingrandimento. Per molti dispositivi, la caratteristica distintiva è il campo visivo, l'angolo con il quale i punti estremi dell'oggetto sono visibili dal centro del dispositivo.
Potere permissivo. La capacità del dispositivo di distinguere tra due punti o linee vicini è dovuta alla natura ondulatoria della luce. Il valore numerico del potere risolutivo, ad esempio, di un sistema di lenti dipende dalla capacità del progettista di far fronte alle aberrazioni delle lenti e di centrare attentamente queste lenti sullo stesso asse ottico. Il limite teorico di risoluzione di due punti adiacenti nell'immagine è definito come l'uguaglianza della distanza tra i loro centri e il raggio del primo anello scuro del loro modello di diffrazione.
Aumento. Se un oggetto di lunghezza H è perpendicolare all'asse ottico del sistema e la lunghezza della sua immagine è H", l'ingrandimento m è determinato dalla formula m = H"/H. L'ingrandimento dipende dalle lunghezze focali e dalla posizione relativa delle lenti; Esistono formule corrispondenti per esprimere questa dipendenza. Una caratteristica importante dei dispositivi di osservazione visiva è l'ingrandimento apparente M. È determinato dal rapporto tra le dimensioni delle immagini di un oggetto che si formano sulla retina dell'occhio osservando direttamente l'oggetto e guardandolo attraverso il dispositivo. Tipicamente, l'ingrandimento apparente M è espresso dal rapporto M = tgb /tga, dove a è l'angolo al quale l'osservatore vede l'oggetto ad occhio nudo, e b è l'angolo al quale l'occhio dell'osservatore vede l'oggetto attraverso il dispositivo . Se desideri creare un dispositivo ottico di alta qualità, dovresti ottimizzare una serie delle sue caratteristiche principali: rapporto di apertura, risoluzione e ingrandimento. Non è possibile realizzare un buon telescopio, ad esempio, ottenendo solo un ingrandimento apparente elevato e lasciando piccolo il rapporto di apertura. Avrà una risoluzione scarsa poiché dipende direttamente dall'apertura. I design dei dispositivi ottici sono molto diversi e le loro caratteristiche sono dettate dallo scopo di dispositivi specifici. Ma quando si implementa qualsiasi sistema ottico progettato in un dispositivo ottico-meccanico finito, è necessario disporre tutti gli elementi ottici in stretta conformità con lo schema adottato, fissarli saldamente, garantire una regolazione precisa della posizione delle parti mobili e posizionare i diaframmi per eliminare radiazione diffusa di fondo indesiderata. Spesso è necessario mantenere i valori di temperatura e umidità specificati all'interno del dispositivo, ridurre al minimo le vibrazioni, normalizzare la distribuzione del peso e garantire la rimozione del calore dalle lampade e da altre apparecchiature elettriche ausiliarie. L'importanza è attribuita all'aspetto del dispositivo e alla facilità d'uso.
Microscopi. Se un oggetto situato dietro la lente non oltre il suo punto focale viene visto attraverso una lente positiva (convergente), è visibile un'immagine virtuale ingrandita dell'oggetto. Tale obiettivo è un semplice microscopio ed è chiamato lente d'ingrandimento o lente d'ingrandimento. Dal diagramma in Fig. 1 è possibile determinare la dimensione dell'immagine ingrandita. Quando l'occhio è sintonizzato su un raggio di luce parallelo (l'immagine dell'oggetto si trova a una distanza indefinitamente grande, il che significa che l'oggetto si trova nel piano focale della lente), l'ingrandimento apparente M può essere determinato dalla relazione (Fig. 1): M = tgb /tga = (H /f)/(H/v) = v/f, dove f è la lunghezza focale della lente, v è la distanza di visione migliore, ovvero la distanza più breve alla quale l'occhio vede bene con l'accomodazione normale. M aumenta di uno quando l'occhio è regolato in modo che l'immagine virtuale dell'oggetto sia alla distanza di migliore visione. Le capacità di alloggio sono diverse per tutte le persone e peggiorano con l’età; 25 cm è considerata la distanza di migliore visione in un occhio normale. Nel campo visivo di una singola lente positiva, quando ci si allontana dal suo asse, la nitidezza dell'immagine si deteriora rapidamente a causa delle aberrazioni trasversali. Sebbene esistano lenti con un ingrandimento di 20x, il loro ingrandimento tipico va da 5 a 10. L'ingrandimento di un microscopio composto, solitamente chiamato semplicemente microscopio, arriva fino a 2000x.
Guarda anche MICROSCOPIO; MICROSCOPIO ELETTRONICO.

Telescopi. Un telescopio aumenta la dimensione apparente degli oggetti distanti. Il circuito del telescopio più semplice comprende due lenti positive (Fig. 2). I raggi provenienti da un oggetto distante, parallelo all'asse del telescopio (raggi aec in Fig. 2), vengono raccolti nel fuoco posteriore della prima lente (obiettivo). La seconda lente (oculare) viene rimossa dal piano focale della lente alla sua lunghezza focale, e i raggi aeb escono nuovamente da essa parallelamente all'asse del sistema. Un certo raggio b, proveniente da punti diversi da quelli dell'oggetto da cui provengono i raggi a e c, cade con un angolo a rispetto all'asse del telescopio, passa attraverso il fuoco anteriore della lente e poi va parallelo all'asse di il sistema. L'oculare lo dirige verso il fuoco posteriore con un angolo b. Poiché la distanza dal fuoco anteriore della lente all'occhio dell'osservatore è trascurabile rispetto alla distanza dall'oggetto, dal diagramma di Fig. 2 possiamo ottenere un'espressione per l'ingrandimento apparente M di un telescopio: M = -tgb /tga = -F/f" (o F/f). Un segno negativo indica che l'immagine è invertita. Nei telescopi astronomici rimane questa modo; nei telescopi per l'osservazione di oggetti terrestri utilizzare un sistema invertente per visualizzare immagini normali anziché invertite.Il sistema invertente può includere lenti aggiuntive o, come nei binocoli, prismi.

Binocolo. Un telescopio binoculare, comunemente chiamato binocolo, è uno strumento compatto per osservare con entrambi gli occhi contemporaneamente; il suo aumento è solitamente da 6 a 10 volte. I binocoli utilizzano una coppia di sistemi avvolgenti (il più delle volte Porro), ciascuno dei quali comprende due prismi rettangolari (con base a 45°), orientati l'uno verso l'altro con bordi rettangolari. Per ottenere un elevato ingrandimento su un campo visivo ampio, esente da aberrazioni della lente, e quindi un angolo di visione significativo (6-9°), il binocolo necessita di un oculare di altissima qualità, più avanzato di un telescopio con angolo di visione ristretto. L'oculare del binocolo prevede la messa a fuoco dell'immagine e la correzione della vista: la sua scala è contrassegnata in diottrie. Inoltre, nei binocoli la posizione dell'oculare viene adattata alla distanza tra gli occhi dell'osservatore. In genere, i binocoli sono etichettati in base al loro ingrandimento (in multipli) e al diametro della lente (in millimetri), ad esempio 8*40 o 7*50.

Mirini ottici. Qualsiasi telescopio per osservazioni da terra può essere utilizzato come mirino ottico se su qualsiasi piano del suo spazio immagine vengono applicati segni chiari (griglie, segni) corrispondenti allo scopo indicato. Il design tipico di molte installazioni ottiche militari è tale che la lente del telescopio guarda apertamente il bersaglio e l'oculare si trova in un rifugio. Questo schema richiede una curvatura dell'asse ottico del mirino e l'uso di prismi per spostarlo; questi stessi prismi convertono l'immagine invertita in diretta. I sistemi con spostamento dell'asse ottico sono detti periscopici. Di solito, un mirino ottico è progettato in modo tale che la pupilla della sua uscita si trovi a una distanza sufficiente dall'ultima superficie dell'oculare per proteggere l'occhio dell'artigliere dal colpire il bordo del telescopio durante il rinculo dell'arma.
Telemetri. I telemetri ottici, che misurano le distanze dagli oggetti, sono di due tipi: monoculari e stereoscopici. Sebbene differiscano nei dettagli del design, la parte principale del design ottico è la stessa e il principio di funzionamento è lo stesso: utilizzando il lato noto (base) e due angoli noti del triangolo, viene determinato il suo lato sconosciuto. Due telescopi orientati parallelamente, separati da una distanza b (base), costruiscono immagini dello stesso oggetto distante in modo che sembri osservato da loro in direzioni diverse (anche la dimensione del bersaglio può servire da base). Se con l'aiuto di un dispositivo ottico adatto si combinano i campi immagine di entrambi i telescopi in modo che possano essere osservati contemporaneamente, si scopre che le immagini corrispondenti dell'oggetto sono separate spazialmente. Esistono telemetri non solo con sovrapposizione dell'intero campo, ma anche con sovrapposizione di metà campo: la metà superiore dello spazio immagine di un telescopio è combinata con la metà inferiore dello spazio immagine dell'altro. In tali dispositivi, utilizzando un elemento ottico adatto, immagini spazialmente separate vengono combinate e il valore misurato viene determinato dallo spostamento relativo delle immagini. Spesso l'elemento di taglio è un prisma o una combinazione di prismi. Nel circuito del telemetro monoculare mostrato in Fig. 3, questa funzione è svolta dal prisma P3; è associato ad una scala graduata in distanze misurate dall'oggetto. I pentaprismi B vengono utilizzati come riflettori di luce ad angolo retto, poiché tali prismi deviano sempre il raggio di luce incidente di 90°, indipendentemente dalla precisione della loro installazione sul piano orizzontale dell'apparecchio. In un telemetro stereoscopico, l'osservatore vede contemporaneamente le immagini create da due telescopi con entrambi gli occhi. La base di un tale telemetro consente all'osservatore di percepire la posizione di un oggetto tridimensionalmente, ad una certa profondità nello spazio. Ogni telescopio ha un reticolo con segni corrispondenti ai valori di portata. L'osservatore vede una scala di distanza che scende in profondità nello spazio rappresentato e la usa per determinare la distanza dell'oggetto.

Dispositivi di illuminazione e proiezione. Faretti. Nella struttura ottica del faretto la sorgente luminosa, ad esempio il cratere di una scarica ad arco elettrico, si trova nel fuoco di un riflettore parabolico. I raggi provenienti da tutti i punti dell'arco vengono riflessi da uno specchio parabolico quasi parallelo tra loro. Il fascio di raggi diverge leggermente perché la sorgente non è un punto luminoso, ma un volume di dimensione finita.
Diascopio. Il design ottico di questo dispositivo, progettato per la visualizzazione di lucidi e cornici colorate trasparenti, comprende due sistemi di lenti: un condensatore e una lente di proiezione. Il condensatore illumina uniformemente l'originale trasparente, dirigendo i raggi nella lente di proiezione, che costruisce un'immagine dell'originale sullo schermo (Fig. 4). L'obiettivo di proiezione fornisce la messa a fuoco e la sostituzione delle sue lenti, che consente di modificare la distanza dallo schermo e la dimensione dell'immagine su di esso. Il design ottico del proiettore cinematografico è lo stesso.

Dispositivi spettrali. L'elemento principale di un dispositivo spettrale può essere un prisma di dispersione o un reticolo di diffrazione. In un tale dispositivo, la luce viene prima collimata, ad es. viene formato in un fascio di raggi paralleli, quindi scomposto in uno spettro e, infine, l'immagine della fenditura di ingresso del dispositivo viene focalizzata sulla sua fenditura di uscita a ciascuna lunghezza d'onda dello spettro.
Spettrometro. In questo dispositivo da laboratorio più o meno universale, i sistemi di collimazione e messa a fuoco possono essere ruotati rispetto al centro del palco su cui si trova l'elemento che decompone la luce in uno spettro. Il dispositivo è dotato di scale per leggere gli angoli di rotazione, ad esempio un prisma di dispersione, e gli angoli di deflessione successivi di diversi componenti cromatici dello spettro. Sulla base dei risultati di tali letture, ad esempio, vengono misurati gli indici di rifrazione dei solidi trasparenti.
Spettrografo. Questo è il nome di un dispositivo in cui lo spettro risultante o parte di esso viene registrato su materiale fotografico. È possibile ottenere uno spettro da un prisma di quarzo (intervallo 210-800 nm), vetro (360-2500 nm) o salgemma (2500-16000 nm). Nelle gamme spettrali in cui i prismi assorbono debolmente la luce, le immagini delle linee spettrali nello spettrografo sono luminose. Negli spettrografi dotati di reticolo di diffrazione, questi ultimi svolgono due funzioni: scompongono la radiazione in uno spettro e focalizzano le componenti cromatiche sul materiale fotografico; Tali dispositivi vengono utilizzati anche nella regione dell'ultravioletto.
Guarda anche ASTRONOMIA E ASTROFISICA; OTTICA.
LETTERATURA
Born M., Wolf E. Fondamenti di ottica. M., 1970 Efremov A.A. ecc. Assemblaggio di strumenti ottici. M., 1978 Manuale per il progettista di dispositivi ottico-meccanici. L., 1980 Kulagin S.V. Fondamenti di progettazione di strumenti ottici. L., 1982 Pogarev G.V. Regolazione degli strumenti ottici. L., 1982

Enciclopedia di Collier. - Società aperta. 2000 .

Scopri cos'è "DISPOSITIVI OTTICI" in altri dizionari:

Si tratta di dispositivi in ​​cui la radiazione proveniente da qualsiasi regione dello spettro (ultravioletta, visibile, infrarossa) viene convertita (trasmessa, riflessa, rifratta, polarizzata). Possono aumentare, diminuire, migliorare (in rari casi peggiorare)... ...Wikipedia

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I dispositivi che forniscono l'osservazione visiva del terreno e degli oggetti che si trovano su di esso, nonché la loro discriminazione rispetto agli sfondi che lo accompagnano per l'identificazione e il processo decisionale sull'impatto su di essi utilizzando i mezzi disponibili includono: - dispositivi per la visione notturna che utilizzano il principio di trasformazione delle immagini di terreno e obiettivi invisibili ad occhio nudo di notte in un'immagine visibile; - dispositivi per la visione notturna basati sull'uso di tubi trasmittenti televisivi funzionanti a bassi livelli di luce notturna naturale; - dispositivi di imaging termico che utilizzano il principio di conversione della radiazione termica propria dell'area e dei target (immagine termica) in un'immagine osservabile dall'occhio umano, anche in condizioni di nebbia, pioggia, nevicata e interferenze artificiali - fumo e uso di mascheramento di formazioni di aerosol giorno e notte; - dispositivi per la visione notturna che utilizzano l'illuminazione laser di bersagli per l'osservazione in condizioni di visibilità limitata diurna e notturna causate da fattori meteorologici o dall'uso di mimetizzazione artificiale e contromisure da parte del nemico.

Sensibilità spettrale dell'occhio umano Nello spettro delle onde elettromagnetiche, che si estende dalle radiazioni gamma con una lunghezza d'onda inferiore a un centesimo di nanometro alle radiazioni radio con lunghezze d'onda di decine di chilometri, la sensibilità spettrale dell'occhio umano rappresenta una stretta striscia da Da 0,4 a 0,76 micron nella regione visibile. La quantità di informazioni provenienti dagli organi visivi rappresenta, secondo la scienza, il 90% di tutte le informazioni provenienti dai sensi umani.

Nome della gamma Lunghezze d'onda, Frequenze λ, Sorgenti ν Onde radio Extra lunghe più di 10 km meno di 30 kHz Fenomeni atmosferici. Correnti alternate nei conduttori e flussi elettronici (circuiti oscillatori). Lungo 10 km - 1 km 30 kHz a Hz Medio 1 km m 300 kHz - 3 MHz Corto 100 m - 10 m 3 MHz - 30 MHz Ultracorto 10 m -1 mm 30 MHz GHz Radiazione infrarossa 1 mm nm 300 GHz THz Radiazione di molecole e atomi sotto influenze termiche ed elettriche. Radiazione visibile (ottica) nm 429 THz -750 THz Ultravioletta nm 7,5×10 14 Hz - 3×10 16 Hz Radiazione di atomi sotto l'influenza di elettroni accelerati. Raggi X 10 nm -17:00 3× ×10 19 Hz Processi atomici sotto l'influenza di particelle cariche accelerate. Gamma inferiore a 17:00 superiore a 6×10 19 Hz Processi nucleari e spaziali, decadimento radioattivo.

Breve concetto del processo visivo 1. Un'immagine focalizzata dal cristallino dell'occhio viene percepita dal ricevitore fotosensibile dell'occhio, la retina, che è costituita da due tipi di fotorecettori: bastoncelli e coni, dove viene assorbita la luce e il l'energia luminosa ricevuta viene convertita in segnali elettrici trasmessi al cervello. Tutta la percezione visiva viene effettuata con l'aiuto di bastoncelli e coni, ma la discriminazione del colore è inerente solo ai coni, mentre la discriminazione della luce e dell'oscurità è prodotta sia dai bastoncelli che dai coni. 2. La risoluzione dell'occhio alla luce del sole è fornita dai coni ed è 0,5 -1 arco. min, e all'imbrunire cade trasferendo le sue funzioni all'apparato dei bastoncini. In questo caso la sensibilità spettrale dell'occhio si sposta verso le onde più corte e il suo massimo si sposta da una lunghezza d'onda di 0,55 µm a una lunghezza d'onda di 0,51 µm. Curve di sensibilità spettrale dell'occhio: 1- durante le ore diurne; 2 – al buio

La capacità di adattarsi ai cambiamenti di sensibilità a seconda dell'illuminazione della pupilla. È noto, ad esempio, che al crepuscolo l'occhio è in grado di percepire una luminosità 100 volte inferiore a quella diurna. L'adattamento al buio, cioè l'adattamento dell'occhio all'oscurità, avviene in due periodi: il primo della durata di circa 2 minuti, quando la sensibilità dell'occhio aumenta di 10 volte, e il secondo della durata di 8 minuti, quando la sensibilità aumenta di altre 6 volte. L'adattamento alla luce avviene quando c'è un'improvvisa interruzione dell'oscurità. Nel primo momento, la vista è completamente paralizzata e la persona smette di vedere. Quindi l'apparato di adattamento inizia a funzionare. Allo stesso tempo, la pupilla si contrae bruscamente, la sensibilità dei bastoncelli diminuisce e le funzioni visive vengono trasferite ai coni, che rallentano l'apparato dei bastoncelli e dopo un po' lo spengono. Inizia la ristrutturazione dell'intero apparato visivo dalla retina al cervello, che aiuta a far fronte all'accecamento e consente di vedere in condizioni di elevata luminosità.

Illuminazione tipica, esempi Illuminazione, lux Dove 10 5 Luce di Sirio, la stella più luminosa nel cielo notturno 0.0003 Cielo stellato senza luna 0.01 Quarto di luna 0.27 Luna piena in un cielo limpido 1 Luna piena ai tropici fino a 20 Nel mare in profondità di ~50 mq 50 Soggiorno 80 Ingresso/WC 100 Giornata molto nuvolosa Ufficio 350±150Alba o tramonto su Venere 400Alba o tramonto in una giornata limpida. 1000Giornata nuvolosa; illuminazione in uno studio televisivo 1-3 mila Mezzogiorno su Venere 4-5 mila Mezzogiorno a dicembre gennaio mille Giornata limpida e soleggiata (all'ombra) mille Sotto il sole diretto

Livelli di illuminazione naturale (a), visione e processo di adattamento all'oscurità Per calcolare la portata di un NVD di tipo passivo con un intensificatore di luminosità dell'immagine di 1a e 2a generazione, si considera che l'illuminazione alla luce della Luna sia 0,1 lux, e in un cielo stellato senza nuvole lux. Allo stesso tempo, la caratteristica spettrale della luce stellare in intensità tende ad aumentare nella regione del vicino IR, per cui l'osservazione in queste condizioni ad occhio nudo, anche adattato, è praticamente impossibile, poiché l'occhio non è più ha sensibilità in questa regione spettrale.

Fattori che influenzano la soluzione dei problemi di osservazione 1. La probabilità di rilevare un oggetto dipende dalle dimensioni angolari dell'oggetto stesso e dal suo contrasto con lo sfondo. Più grande è l'oggetto e maggiore è il contrasto, prima verrà rilevato l'oggetto. In questo caso il riconoscimento degli oggetti può essere effettuato dalla regione centrale dell'occhio, la fovea, che ha un'elevata risoluzione. Quando si cerca un oggetto, la sua forma non gioca un ruolo importante, ma conta solo la sua area all'interno delle proporzioni da 1: 1 a 1: 10. Aumentando di 2 volte le dimensioni angolari di un oggetto si riduce il tempo necessario per rilevarlo per 8 volte. 2. La quantità di contrasto determina il tempo necessario per trovare l'oggetto. Il contrasto in qualsiasi punto è determinato dal rapporto tra la differenza di luminosità dell'oggetto e dello sfondo L o L f e la loro somma L o + L f. (media K=0,32). 3. Il tempo necessario per rilevare oggetti più chiari e più scuri dello sfondo con gli stessi valori assoluti di contrasti positivi e negativi è lo stesso. 4. All'aumentare del campo visivo, aumenta anche il tempo necessario per cercare un oggetto. Raddoppiando il campo visivo aumenta il tempo di ricerca di 4 volte, mentre il tempo di ricerca è determinato non dalla forma del campo, ma dalla sua area angolare. 5. Gli oggetti che si muovono a bassa velocità sono più facili da rilevare rispetto agli oggetti fermi, mentre gli oggetti che si muovono ad alta velocità sono più difficili da rilevare a causa del deterioramento del contrasto visibile. Un ulteriore aumento della velocità può comportare la perdita di visibilità dell'oggetto. Il movimento peggiora il contrasto visibile di un oggetto, la cui grandezza dipende non solo dalla velocità angolare, ma anche dalle dimensioni angolari dell'oggetto osservato.

Basato sulla qualità della visione (4:3), che fornisce la capacità di osservare oggetti su una varietà di sfondi durante il giorno, nonché sulle caratteristiche dei dispositivi ottici che determinano la possibilità di osservare oggetti fissi e in movimento sul campo (ingrandimento, campi visivi, trasmissione della luce, diametro di ingresso (D) e pupille di uscita (d)) se osservato attraverso un dispositivo ottico, la probabilità di rilevare un oggetto è quasi 3 volte maggiore della probabilità di rilevamento ad occhio nudo.

Influenza delle condizioni meteorologiche (stato dell'atmosfera) sull'efficienza dell'osservazione Campi di trasmissione della radiazione: (intervalli di lunghezza d'onda) regione visibile da 0,4 a 0,7 µm; vicino infrarosso da 0,7 a 3,0 micron; infrarosso medio e lontano rispettivamente da 3 a 6 e da 8 a 14 micron. Caratteristiche di trasmissione atmosferica (temp.+15º, umidità. 40%). Gli ultimi tre sono la base per realizzare sistemi di visione in condizioni di visibilità limitata

Illuminazione notturna naturale Il sole è allo zenit: l'illuminazione della superficie terrestre raggiunge il massimo ed è superiore ai lux con un coefficiente di trasparenza dell'atmosfera di circa il 70%. Andando verso l'orizzonte, l'illuminazione creata dal Sole è di soli 10 lux. (la composizione della luce solare cambia; quando attraversano l'atmosfera, i raggi blu e viola sono più indeboliti di quelli arancioni e rossi, per cui la radiazione massima proveniente dal Sole si sposta nella regione rossa dello spettro). Con l'inizio del crepuscolo, l'illuminazione creata dalla luce del cielo diminuisce fino all'inizio del crepuscolo astronomico, seguito dal momento più buio della giornata (0,3-0,002 lux). Radiazione spettrale del cielo notturno Variazione di ENO creata dalla Luna A seconda della sua fase

INFLUENZA DEL QUANTITÀ DI CONTRASTO Nella regione del vicino infrarosso, si osserva l'effetto di un contrasto crescente a causa delle nette gradazioni nella riflettività di un numero di materiali diversi che compongono lo sfondo naturale della Terra. Caratteristiche di riflessione spettrale dei materiali naturali: fogliame di 1 albero; 2 erba; 3 ghiaia; Corteccia di 4 alberi Riflettività del serbatoio e dello sfondo: 1-avg. riflettere. capacità dello sfondo; 2-riflettività della vasca La riflettività di un certo numero di sfondi naturali, come erba e fogliame degli alberi, aumenta bruscamente con uno spostamento verso la regione delle onde più lunghe, mentre la corteccia degli alberi e la ghiaia mantengono costante il valore di riflettività. Ciò crea un contrasto che consente di osservare l'immagine in un'area inaccessibile alla visione umana. La riflettanza di un serbatoio, come quella di qualsiasi altro oggetto creato dall'uomo, mantiene il suo valore in un ampio intervallo di lunghezze d'onda, mentre la riflettività dello sfondo aumenta, ottenendo così il contrasto necessario per il rilevamento in questo intervallo spettrale.

Conclusioni: 1. Poiché il massimo spettrale della sensibilità dell'occhio umano cade su una lunghezza d'onda di 0,55 µm alla luce del sole e con un'illuminazione ridotta al crepuscolo si sposta verso onde più corte fino a 0,51 µm, mentre il massimo ENO nello spettro ha A causa di la tendenza a spostarsi verso le onde lunghe, si è reso necessario ricercare mezzi che permettessero di vedere al buio. (nel 1869 i raggi di calore furono chiamati "infrarossi" in contrasto con un'altra radiazione anch'essa invisibile: i raggi ultravioletti (UV), scoperti nel 1801). 2. Lo spettro ultravioletto non viene utilizzato per la visione notturna a causa del forte assorbimento della radiazione UV da parte dell'atmosfera e di molti altri mezzi ottici, mentre i raggi IR sono abbastanza ben trasmessi dall'atmosfera e hanno una serie di proprietà fisiche che consentono loro di essere utilizzato come mezzo di illuminazione del bersaglio (faretti IR) nei dispositivi di visione notturna attivi e per creare convertitori per l'osservazione delle immagini dei bersagli nei raggi IR. 3. Con tempo nuvoloso, di notte, quando il cielo è coperto da uno spesso strato di nuvole, irradiare il bersaglio con raggi IR aiuterebbe a rilevare il bersaglio a causa di un forte aumento del contrasto nella regione IR, ma la sensibilità spettrale del l'occhio, limitato a una lunghezza d'onda di 0,76 μm, non fornisce una soluzione a questo compito. 4. La soluzione al problema della visione notturna è sempre stata quella di creare un dispositivo con una sensibilità nell'ordine di 0,75-0,9 micron, quindi convertire l'immagine in questo intervallo in una gamma di lunghezze d'onda accessibili all'occhio.

Convertitori elettro-ottici (EOC) dei dispositivi di visione notturna (NVD). I ricevitori fotoelettrici, il cui principio di funzionamento si basa sulla rimozione di un elettrone sotto l'influenza della radiazione (effetto fotoelettrico interno), hanno infine consentito di passare al creazione di un convertitore elettrone-ottico e quindi di un dispositivo per la visione notturna. Vetro tela: 1-fotocatodo; schermo fluorescente metallizzato a 2 luci; Cilindro a 3 vetri; Flusso a 4 elettroni; Strato di fosforo del fotocatodo di argento-ossigeno-cesio a 5 elettroni che non hanno ricevuto un'accelerazione sufficiente, con uno schermo metallizzato traslucido Principio di funzionamento: - un flusso di raggi IR o un'immagine di un oggetto in raggi IR focalizzato da una lente viene diretto al fotocatodo di un tale convertitore, chiamato vetro Holst; - i suoi quanti estraggono gli elettroni dal fotocatodo che, sotto l'influenza di un campo accelerato creato dall'alta tensione, vengono diretti verso lo schermo; - nel punto in cui gli elettroni si scontrano con il fosforo appare un bagliore visibile all'occhio. Svantaggi: - non c'è focalizzazione degli elettroni; - immagine poco chiara sullo schermo. fotonelettronefotone hν 1>е >hν 2, dove hν 1 e hν 2 sono le energie dei fotoni incidenti ed emessi con frequenze ν 1 e ν 2; h Costante di Planck pari a 6.626 10 34 J s. e >hν 2, dove hν 1 e hν 2 sono le energie dei fotoni incidenti ed emessi con frequenze ν 1 e ν 2; h Costante di Planck pari a 6.626 10 34 J s.">

Principio di funzionamento di un tubo intensificatore di immagine con focalizzazione elettrostatica 1 fotocatodo; 2 anelli di messa a fuoco; 3- immagine simbolica di una lente elettronica; Traiettorie a 4 elettroni; schermo a 5 luminescenti; 6-anodo; Divisore a 7 tensioni In questo intensificatore di immagine il fascio di elettroni veniva focalizzato mediante anelli di focalizzazione ai quali veniva applicata una tensione costante da una sorgente di corrente ad alta tensione attraverso un divisore di tensione. Gli anelli di messa a fuoco formavano campi equipotenziali, che ricordano una lente nella distribuzione della tensione al loro interno, a seguito della quale questo tipo di messa a fuoco cominciò a essere chiamato lente elettronica in contrasto con un altro metodo di messa a fuoco effettuato utilizzando un campo magnetico che forma una lente magnetica (utilizzando magneti ad anello permanenti o induttori.

SCHEMA OPERATIVO DEGLI NVD DI GENERAZIONE ZERO (ATTIVI) Oggetto a 1 radiazione; 2 flussi di raggi IR; illuminatore 3-IR; 4 lampade; Filtro 5-IR; 6-el.opz. dispositivo; 7 lenti; 8- oculare; 9-EOP; 10-fotocatodo; Schermo a 11 luminescenti Aspetti positivi: i tubi di generazione zero sono diventati la base per la creazione di dispositivi di visione notturna attivi, la cui qualità positiva è la loro indipendenza dal valore ENO, che ne rende possibile l'utilizzo in condizioni di completa oscurità: in ambienti chiusi spazi, fosse profonde, strutture sotterranee. Svantaggi: 1. In condizioni di visibilità deteriorate - pioggia, nebbia, nevicata - il raggio di osservazione nei dispositivi di visione notturna attivi è drasticamente ridotto, poiché gocce di pioggia, fiocchi di neve e particelle di nebbia riflettono la radiazione del riflettore IR, creando la cosiddetta retroilluminazione il fotocatodo del tubo intensificatore di immagine del dispositivo. 2. Sono escluse azioni furtive e improvvise aperture di fuoco, poiché i dispositivi di visione notturna attivi con riflettore IR vengono facilmente rilevati dal nemico.

Caratteristiche dei fotocatodi utilizzati nei NVD Fotocatodo di argento ossigeno-cesio S1 Il valore insignificante della sensibilità alla radiazione - poco più di 2 mA/W - e la bassa resa quantica - circa 0,4% - non hanno fornito la possibilità di osservare oggetti nell'illuminazione notturna naturale . Di conseguenza, un tubo intensificatore di immagine con questo fotocatodo ha trovato applicazione nei dispositivi di visione notturna attivi che utilizzano il metodo attivo di illuminazione del bersaglio. S11 a base di metalli alcalino terrosi - potassio, sodio e cesio con l'aggiunta di antimonio. È stato possibile aumentare la resa quantica quasi 3 volte rispetto a S 1. Ha una quantità insignificante di emissione termoionica. S11 non ha trovato applicazione nei tubi intensificatori di immagine, poiché la sua caratteristica spettrale ha un massimo nella regione della lunghezza d'onda di 0,4–0,6 μm, che non interessa per la visione notturna. S20 è un tipo multi-alcalino che non richiede raffreddamento e allo stesso tempo ha un'elevata resa quantica nella regione spettrale, consentendo all'NVD di funzionare in condizioni EHO. Caratteristiche dei fotocatodi utilizzati nei tubi intensificatori di immagine NVD Fotocatodi multialcalini - S20ER e S20 Sulla base di questi è cresciuta una nuova generazione di tubi intensificatori di immagine che soddisfano le condizioni operative nella regione spettrale che si trova oltre la lunghezza d'onda di 0,7 µm, al fine di utilizzare questa regione più efficace per il funzionamento NVG con immagini di miglioramento della luminosità che consentono di creare dispositivi passivi che funzionano in condizioni ENO senza retroilluminazione.

Un intensificatore di immagine modulare di generazione zero con piastre in fibra ottica (FOP) al posto delle finestre di ingresso e uscita in vetro nel tubo dell'intensificatore di immagine. I VOP sono costituiti da microscopiche guide luminose in fibra di vetro in grado di trasmettere immagini con grande chiarezza e hanno consentito l'uso di catodi e schermi sferici, che hanno semplificato significativamente gli elementi dei sistemi di messa a fuoco e hanno fornito una trasmissione di immagini ad alta risoluzione. Di conseguenza, sono stati creati tubi intensificatori di immagine dal design modulare con fotocatodi e schermi con un diametro di 18, 25 e 40 mm. I nuovi tubi rappresentano una transizione dalla tecnologia NVG attiva agli NVG passivi che utilizzano il miglioramento dell'immagine. Il tubo è un trasduttore a camera singola o un tubo a camera singola. La tensione di accelerazione di tale tubo è di 15 kV. Radiazione 1-IR; Finestra d'ingresso a 2 fibre ottiche; Elettrodi a 3 focalizzazioni; 4- finestra di uscita della fibra ottica; 5-radiazione visibile; 6- schermo ai fosfori; 7-fotocatodo; Elettroni a 8 raggi Svantaggi Il tubo fornisce un guadagno di circa 80, il che rende possibili le osservazioni NVD basate su di esso solo in una notte illuminata dalla luna, e anche nel caso in cui l'oggetto in questione si trovi in ​​un luogo aperto. In condizioni meno favorevoli, un dispositivo con tale tubo non risolve i problemi di visione notturna.

Tubo intensificatore d'immagine a tre camere costituito da tre amplificatori collegati tramite fibra ottica. Collegando lo schermo di uscita di un tubo modulare con il fotocatodo di ingresso di un altro si produce un aumento significativo della luminosità di un'immagine poco illuminata proiettata sul fotocatodo di ingresso del primo tubo . Un tubo intensificatore di immagine di questo tipo è chiamato a due camere o a stadio singolo, poiché la prima fotocamera è un convertitore di immagini da IR a visibile e la seconda è una cascata per migliorare la luminosità dell'immagine. Un convertitore a tre camere è chiamato convertitore a due stadi perché ha due stadi di amplificazione. Il guadagno aumenta con il numero degli stadi: - convertitore valvolare monocamera circa 80; -bicamerale - già 4000; -ordine a tre camere Ciò ha permesso di creare sulla sua base un dispositivo di visione notturna per l'osservazione notturna in condizioni ENO senza illuminare bersagli con un riflettore IR, cioè osservazione assolutamente passiva, che non si rivela in alcun modo. Svantaggi: quantità limitata di fluttuazione dei fotoni, che impedisce un ulteriore aumento del guadagno aumentando la tensione di accelerazione negli stadi di guadagno; - riduzione della risoluzione da cascata a cascata (in uscita è circa la metà; - elevata sensibilità degli amplificatori di luminosità in cascata all'abbagliamento. Gli NVG di prima generazione, con elevata sensibilità e bassi livelli di rumore, hanno trovato impiego come mirini per armi pesanti e a lungo raggio dispositivi di osservazione e sono in servizio con gli eserciti di molti paesi in tutto il mondo. 1 radiazione IR; finestra di ingresso a 2 fibre ottiche; 3 elettrodi di focalizzazione; scheda di collegamento a 4 fibre ottiche; finestra di uscita a 5 fibre ottiche; 6 luci ; 7- fotocatodo; schermo a 8 fosfori; I-primo stadio; II-secondo stadio; III-terzo stadio

Amplificatori di seconda generazione (un metodo per moltiplicare il flusso di elettroni formato dall'azione della radiazione esterna sul fotocatodo, invece del metodo di accelerazione dei fotoelettroni applicando alta tensione, utilizzato nel reattore nucleare di prima generazione) Principio generale di funzionamento: quando I fotoelettroni lasciano il fotocatodo, si dirigono direttamente verso una piastra vicina, chiamata microcanale e che rappresenta un disco con un numero enorme di canali microscopici, che sono moltiplicatori di fotoelettroni, eccitando l'effetto dell'emissione di elettroni secondari nei canali. (il flusso di elettroni non è focalizzato e proiettato su uno schermo di fosfori) La piastra a microcanali contiene 1 milione e 760mila canali microscopici (5000 per 1 mm 2) con un diametro di 12 micron ciascuno. Le dimensioni e il numero di microcanali variano a seconda dello scopo. La lunghezza del canale MCP è di circa 45 dei suoi diametri. I canali sono inclinati in modo tale che l'elettrone espulso dal fotocatodo non voli più in profondità, ma, colpendo il bordo, si riflette da esso sotto forma di una moltitudine, formando un processo di valanga. Vantaggi: 1. Come risultato dell'emissione di elettroni secondari, la luminosità del bagliore è decine di migliaia di volte superiore alla luminosità della radiazione IR sul fotocatodo del tubo. 2. L'alta tensione applicata (circa 1 kV) è decine di volte inferiore alla tensione richiesta per alimentare le telecamere di prima generazione. 3. Fornisce la riproduzione dell'immagine dopo MCP senza messa a fuoco, riducendo significativamente la lunghezza assiale del tubo. Per aumentare la risoluzione, davanti all'MCP vengono utilizzate ottiche elettroniche di ingrandimento. 1-elettrone primario; Elettroni 2-secondari; Microcanale a 3 pareti; 4- valanga di elettroni in uscita; 5 elettrodi; Sorgente a 6 tensioni

Tipi di tubi per terapia intensiva di 2a generazione (1° tipo) Ricordano un intensificatore di immagine a camera singola di generazione zero con un fotocatodo e una lente di messa a fuoco elettronica, l'unica differenza è che in un tubo con una terapia intensiva di 2a generazione, il flusso di elettroni dal fotocatodo va direttamente al MCP, mentre in una generazione di tubi di generazione zero viene focalizzato sullo schermo da una lente elettronica. Il flusso di elettroni, amplificato dalla piastra a microcanali, viene accelerato da un intenso campo elettrico uniforme formato in uno stretto spazio di vuoto e bombarda lo schermo luminescente su cui appare un'immagine visibile. L'amplificatore ha un guadagno del flusso luminoso fino a 1000 volte con un guadagno fino a 50.000, che consente di creare dispositivi per la visione notturna che funzionano a bassi livelli ENO. Tubo intensificatore d'immagine di II generazione su MCP: radiazione 1-IR; Finestra d'ingresso a 2 fibre ottiche; 3-vuoto; 4 elettrodi di focalizzazione; 5 fasci di elettroni; Finestra di uscita a 6 fibre ottiche; 7-radiazione visibile; 8 schermi; Piastra a 9 microcanali; 10-fotocatodo

Tipi di tubi UYA di II generazione (2o tipo) Il secondo tipo di amplificatore di II generazione utilizza il trasferimento di un'immagine elettronica due volte: dal fotocatodo all'ingresso dell'MCP e dall'uscita dell'MCP allo schermo luminescente. L'effetto è ottenuto mediante tecniche speciali nella tecnologia e nel design (tecnologia di trasferimento sotto vuoto). I tubi realizzati con questa tecnologia sono detti stratificati e sono molto compatti. Utilizzando un tubo a strati, l'immagine nell'NVD viene riprodotta senza distorsioni delle dimensioni di ingresso e uscita, cioè viene migliorata solo la luminosità dell'immagine. Se necessario, il tubo è dotato in uscita di un elemento in fibra ottica che consente la rotazione dell'immagine di 180°, consentendo di ridurre notevolmente la lunghezza dell'NVD. Tubo intensificatore di immagine III con fotocatodo all'arseniuro di gallio: 1 fotocatodo; Piastra a 2 microcanali; 3-schermo; Elemento a 4 fibre ottiche per rotazione immagine di 180°; Alimentatore a 5 toroidi

Vantaggi dei tubi intensificatori d'immagine di II generazione 1.Leggerezza, compattezza, possibilità di utilizzo in dispositivi portatili. 2. Meno sensibile alla luce proveniente da colpi in arrivo, torce accese e luci di segnalazione. Quando un corpo luminoso entra nel campo visivo di un NVD di II generazione, l'illuminazione è di natura locale e avviene all'interno della dimensione angolare della sorgente luminosa, senza creare alone, come negli NVD di 1a generazione. 3. Gli NVG di seconda generazione forniscono l'osservazione del bersaglio a una distanza che supera la portata degli NVG di 1a generazione di 1,5 volte in una notte lunare e 1,8 volte in una notte stellata.

Intensificatore di luminosità dell'immagine di terza generazione Questi tubi, così come i tubi di seconda generazione, utilizzano MCP come IDU. Una caratteristica speciale del tubo di terza generazione è un fotocatodo altamente efficiente basato sull'effetto negativo dell'affinità degli elementi dei gruppi III e V del sistema periodico: arseniuro di gallio. I fotoelettroni formati quando i quanti di luce vengono assorbiti dall'arseniuro di gallio raggiungono la superficie al confine con il vuoto, a differenza dei loro predecessori (S20ER e S20). - Vantaggi: - l'emissione delle fotocellule aumenta di quasi 4 volte rispetto ai fotocatodi di seconda generazione grazie all'utilizzo di radiazione spettrale con una lunghezza d'onda di circa 0,9 micron, che fornisce target ad alta risoluzione in questa regione spettrale, dove il contrasto raggiunge il suo valore massimo, ciò significa aumentare il raggio di rilevamento e identificazione degli obiettivi rispetto agli sfondi naturali; -Gli NVD con un amplificatore di terza generazione differiscono dagli NVG di 2a generazione per la maggiore efficienza del fotocatodo con lux di illuminazione o meno a causa dell'avanzamento nella regione con una lunghezza d'onda di 0,9 μm, mentre gli NVG con un NVID di seconda generazione forniscono il funzionamento a livelli più elevati illuminamenti; - la piastra a microcanali è montata ad una distanza di decimi di millimetro dal fotocatodo con una tensione di accelerazione di circa 1000 V, che garantisce un tubo altamente compatto. Caratteristiche spettrali delle generazioni dei fotocatodi II (S20) III (GaAs): 1-S20; 2-GaAs

Requisiti per gli NVG 1. Garantire immagini di alta qualità con risoluzione uniforme su tutto il campo visivo. 2. Luminosità dell'immagine sufficiente. 3. Corretta distribuzione della luminosità sull'area dell'immagine. 4. La presenza della regolazione automatica della luminosità per proteggere dalla luce forte. 5. Campo di osservazione sufficiente. 6. Durabilità. 7. Protezione da sporco e umidità. 8. Versatilità della nutrizione. 9. Comodità e facilità d'uso del dispositivo.

Schema a blocchi generale di NVD 1 - lente; 2 - intensificatore di immagine; 3 - lente collimatrice (lente d'ingrandimento); 4 - prisma separatore; 5 - sistema telescopico; 6 - alimentatore integrato; 7 - alimentazione autonoma; 8 - SU; 9 - convertitore di tensione a bassa tensione; 10 - cavo; 11 - adattatore; 12 - ugello (rimovibile)

Gli strumenti ottici hanno rivelato all'uomo due mondi di scala polare: il mondo cosmico con la sua enorme estensione e quello microscopico, abitato dagli organismi più piccoli. Trasmissioni televisive, dimostrazioni cinematografiche, riprese rapide del terreno e misurazioni accurate di distanze e velocità sono possibili solo attraverso l'uso di strumenti ottici.

I dispositivi più comuni sono quelli che formano immagini. Si tratta di un telescopio e un binocolo, un microscopio e una lente d'ingrandimento, una macchina fotografica e un proiettore per diapositive... Un apparecchio di proiezione è uno dei dispositivi più caratteristici che formano un'immagine (Fig. 1). Se un apparecchio di proiezione è adatto alla proiezione di film, viene chiamato cinepresa. Se viene utilizzato per mostrare diapositive, è una lavagna luminosa. In una lavagna luminosa, una fotografia trasparente - diapositiva D, illuminata dalla luce del condensatore K, viene posizionata vicino al piano focale dell'obiettivo in modo da ottenere un'immagine chiara sullo schermo. La dimensione dell'immagine dipende dalla distanza del proiettore dallo schermo. Quando si modifica questa distanza, è necessario modificare la posizione della lente rispetto alla diapositiva. Se posizioni un oggetto illuminato al posto dello schermo, verrà raffigurato nel punto in cui si trova la trasparenza. Ora, se invece di un lucido metti una pellicola e rimuovi il condensatore, otterrai uno schema elettrico della fotocamera.

Anche il design ottico dell'occhio umano ricorda quello di una macchina fotografica. L'occhio forma un'immagine sulla sua retina. La dimensione dell'immagine di un oggetto sulla retina dell'occhio dipende dall'angolo dal quale vediamo l'oggetto. Pertanto, il diametro angolare del Sole è 32. Questo angolo determina la dimensione dell'immagine del Sole sulla retina. Quando i due punti estremi di un oggetto sono visibili con un angolo inferiore a 1, si fondono sulla retina e l'oggetto appare all'osservatore come un punto. In questo caso si dice che la risoluzione dell'occhio non superi il minuto d'arco.

Un telescopio consente di aumentare l'angolo di visibilità di un oggetto distante. Il primo telescopio fu creato all'inizio del XVII secolo. G.Galileo. Descriviamo il percorso dei raggi provenienti da un oggetto distante in un moderno telescopio. Dai punti estremi dell'oggetto, i raggi paralleli cadono sulla lente e delineano il contorno dell'oggetto nel piano focale. Attraverso l'oculare, l'immagine viene vista con un angolo maggiore di quello con cui l'oggetto è visibile ad occhio nudo. Ingrandimento angolare del telescopio. Lo schema ottico mostrato in Fig. 2 è un diagramma di un rifrattore: un telescopio con un obiettivo a lente. Un telescopio con una lente a specchio è chiamato riflettore o telescopio riflettente. Il riflettore fu costruito per la prima volta da I. Newton nel 1668 (Fig. 3).

Un telescopio con una lente dell'obiettivo di diametro D consente di osservare oggetti o punti su un oggetto situati a una distanza angolare, se assumiamo che la lunghezza d'onda della luce emessa dall'oggetto sia micron. Si scopre che maggiore è il diametro del telescopio, con il suo aiuto sono visibili i dettagli più fini dell'oggetto. I rifrattori più grandi hanno un diametro della lente non superiore a . È tecnicamente più semplice realizzare uno specchio di grande diametro e costruire un riflettore.

Il telescopio più grande del mondo con uno specchio da 1 metro è stato costruito in Unione Sovietica. È progettato per osservare galassie variabili, pulsar, quasar e altri oggetti spaziali.

Per vedere un piccolo oggetto da un ampio angolo, bisogna avvicinarlo il più possibile all'occhio. Tuttavia, il cristallino raffigura chiaramente un oggetto sulla retina se è posizionato a non più di 10 cm dall'occhio. A distanze più brevi, la curvatura massima del cristallino non è sufficiente per ottenere un'immagine nitida sulla retina. Pertanto, oggetti molto piccoli vengono esaminati attraverso una lente d'ingrandimento o un microscopio, dispositivi che aumentano l'angolo di visibilità dell'oggetto.

Lenti d'ingrandimento inventate nel XVII secolo. Il naturalista olandese A. Leeuwenhoek, lo scopritore del mondo dei microrganismi, ha fornito un aumento di 300 volte. Il design del microscopio fu migliorato nel 1650. Scienziato inglese R. Hooke. Ma fino agli anni '20. XIX secolo i microscopi non potevano competere con ottime lenti d'ingrandimento. Sono stati compiuti progressi attraverso lo sviluppo di lenti complesse costituite da molte lenti. Le dimensioni minime di un oggetto visibile al microscopio sono determinate dalla relazione: A. Qui A è una costante pari a circa 1. Per la luce verde, micron. Affinché un oggetto sia visibile con un angolo G è sufficiente un ingrandimento di 1000 volte.

Gli strumenti ottici spettrali sono progettati per studiare la composizione spettrale della luce. Svolgono un ruolo importante nello sviluppo della scienza e vengono utilizzati sia per studiare i processi che si verificano nel micromondo sia per scopi applicati. Ad esempio, con l'ausilio di moderne apparecchiature spettrali è possibile giudicare la forma del nucleo atomico ed effettuare un'accurata analisi elementare della sostanza. Un esempio di dispositivo spettrale è uno spettroscopio (Fig. 4), in cui lo spettro della radiazione può essere osservato visivamente. La parte principale dello spettroscopio è un prisma o reticolo di diffrazione. La lente raccoglie la radiazione in esame presso la fenditura del collimatore - un dispositivo che forma un fascio luminoso a bassa divergenza - un fascio “parallelo”. Tale fascio, attraversato un prisma, si trasforma in n fasci che viaggiano con angoli diversi se la radiazione è costituita da onde elettromagnetiche di lunghezza . La lente sullo schermo produrrà immagini della fenditura A, che formano lo spettro. Quando è necessario studiare la radiazione “quasi” monocromatica, ad esempio la composizione spettrale di una riga, un dispositivo ad alto potere risolutivo viene installato in serie con un dispositivo a prisma spettroscopico. Senza una scomposizione preliminare della luce non è possibile utilizzare dispositivi ad alta risoluzione, poiché possono funzionare solo in una gamma di lunghezze d'onda molto ristretta.

La creazione dei laser ha aperto nuove strade nella strumentazione ottica.

I moderni giroscopi laser sono in grado di funzionare con elevati sovraccarichi meccanici e possono essere installati su razzi e veicoli spaziali. Sono stati costruiti magnetometri laser per misurare campi magnetici deboli e strumenti per misurare la distribuzione delle particelle in base alla velocità e alle dimensioni. I localizzatori ottici laser vengono utilizzati con successo per vari scopi (Fig. 5). L'elevata luminosità della radiazione laser consente di trasmetterla su lunghe distanze e la breve durata dell'impulso laser fornisce un'eccezionale precisione nella misurazione delle distanze. Il misuratore di velocità laser ha un design interessante (Fig. 6). Riflesso da una particella in movimento, la luce laser cambierà la sua frequenza di oscillazione. A velocità normali questa variazione dovuta all'effetto Doppler è trascurabile. Eppure, a causa dell'elevata stabilità di fase e della natura monocromatica della luce laser, è possibile misurarla e, dal valore misurato, determinare la velocità di una particella, ad esempio, che si muove in un flusso di fluido turbolento (vedi Turbolenza).

Fisici e ingegneri stanno sviluppando una macchina informatica ottica. La sua capacità di progettazione è di oltre 1 miliardo di operazioni al secondo, ovvero decine di volte superiore a quella dei computer “più veloci” attualmente esistenti. La base di tale macchina saranno i dispositivi laser. E la sua memoria sarà ottica, basata sulla registrazione di dati olografici (vedi Holog-rafia). Su un ologramma di 10 X 10 si possono registrare più di 100 milioni di informazioni: per un tale volume di informazioni sarebbero necessarie circa 1 milione di pagine di testo stampato. Oggi, con l'aiuto dell'ottica olografica, vengono eseguiti calcoli matematici complessi, differenziazione di funzioni, operazioni integrali e risolte le equazioni più complesse. Gli elementi ottici sono parte integrante della progettazione di molti dispositivi. Pertanto, la trasparenza ottica controllata consente di convertire un'immagine ottenuta utilizzando la radiazione elettromagnetica non percepita dall'occhio in radiazione visibile.

I dispositivi ottici basati sulla fibra ottica consentono di esaminare gli organi interni umani e prevenire gravi malattie.

Pertanto, i moderni strumenti ottici sono assolutamente necessari e ampiamente utilizzati in molti settori dell'economia nazionale e nella ricerca scientifica.