Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 120. Яркость изображения для протяженных и точечных
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 120. Яркость изображения для протяженных и точечных
источников. Для правильного понимания действия оптических приборов, предназначенных для работы совместно с глазом, необходимо учитывать особенности строения глаза. Мы уже указывали в § 113, что сетчатая оболочка глаза состоит из от- дельных светочувствительных элементов, каждый из которых реагирует на попадающий на него свет независимо от других элементов. При увеличении освещенной поверхности сетчатки лишь большее число ее элементов участвует в восприятии света, но световое раздражение к а ж д о г о из элементов не усилива- ется. Поэтому с в е т о в о е о щ у щ е н и е о п р е д е л я е т с я о с в е щ е н н о с т ь ю сетчатки, т. е. световым потоком, падаю- щим на единицу ее поверхности. В этом смысле глаз подобен фотоаппарату, где почернение в данном месте пластинки зависит от о с в е щ е н н о с т и изображения в этом месте и не зависит от размеров всего изображения. Объекты с одинаковой я р к о с т ь ю, расположенные на раз- ном расстоянии от глаза, будут восприниматься глазом как о д и- н а к о в о я р к и е. Например, рассматривая ряд фонарей вдоль длинной улицы, мы увидим их одинаково яркими, хотя они удалены от нас на разное расстояние. Для пояснения напомним, что хотя с увеличением расстояния до источника уменьшается световой поток, попадающий в глаз, однако во столько же раз Гл. XII. Оптические приборы 311
уменьшается и площадь изображения этого источника на сетчат- ке. Поэтому освещенность изображения на сетчатке, равная о т- н о ш е н и ю вышеупомянутых величин, остается неизменной. Но именно освещенность сетчатки определяет световое ощуще- ние, которое, как мы видим, остается неизменным при удалении источника. (Конечно, при этом предполагается, что атмосфера вполне прозрачна и удаление источника не сопровождается воз- растающим поглощением света.) Световой поток, поступающий в глаз, может в известных пределах (в 10–15 раз) регулироваться благодаря способности зрачка расширяться и сужаться. В условиях яркого освещения зрачок уменьшается до 2–3 мм и освещенность на сетчатке па- дает; наоборот, в условиях слабого освещения зрачок увеличива- ется до своего максимального размера (7–8 мм) и освещенность изображения возрастает. В тех случаях, когда для наблюдения используется тот или иной оптический прибор (лупа, микроскоп, зрительная труба), глаз непосредственно рассматривает не сам предмет, а его изоб- ражение в приборе. Яркость изображения п р о т я ж е н н о г о предмета, как мы знаем (см. § 109), равна яркости самого пред- мета, если можно пренебречь потерей света в приборе. При боль- ших потерях за счет поглощения и отражения света преломляю- щими поверхностями яркость изображения соответственно сни- жается. Следовательно, при рассматривании протяженных объ- ектов с помощью прибора мы во всяком случае н е п о л у ч а е м в ы и г р ы ш а в я р к о с т и по сравнению с тем случаем, когда предмет рассматривается невооруженным глазом. Существенно другие результаты получаются, если наблюда- ется т о ч е ч н ы й источник света, например звезда. С точки зрения вопроса о яркости точечным источником является всякий источник, который настолько мал, что глаз видит его под уг- лом зрения, не большим 1
, в условиях нормального освещения. При рассматривании точечного источника все его изображение попадает на о д и н с в е т о ч у в с т в и т е л ь н ы й э л е м е н т сетчатки. На этот единственный элемент падает весь световой поток, попадающий в глаз. Поэтому в случае точечного ис- точника световое ощущение определяется суммарным световым потоком, попадающим в глаз, а не освещенностью сетчатки, как это имеет место при протяженном источнике. В соответствии с этим яркость изображения точечного источника будет опреде- ляться суммарной величиной поступающего в глаз с в е т о в о г о п о т о к а. 312 Гл. XII. Оптические приборы В тех случаях, когда источник рассматривается невооружен- ным глазом, световой поток пропорционален п л о щ а д и з р а ч- к а глаза (рис. 260, а). Если же источник рассматривается с по- мощью, например, зрительной трубы, то световой поток, попада- ющий в объектив трубы и далее в глаз наблюдателя (рис. 260, б), пропорционален п л о щ а д и о б ъ е к т и в а. Благодаря этому яркость изображения возрастает пропорционально отношению Рис. 260. Световой поток, попадающий в глаз, при использовании телескопа значительно увеличивается квадратов диаметров объектива прибора и зрачка глаза 1 ). На- пример, при наблюдениях с помощью телескопа, имеющего диа- метр объектива 60 см, полагая диаметр зрачка глаза равным 6 мм, получаем увеличение видимой яркости звезд в 10 000 раз. Замечательно, что я р к о с т ь ф о н а н е б а, как о б ъ е к т а п р о т я ж е н н о г о, при наблюдении в телескоп не увеличивает- ся, т. е. контрастность изображения значительно возрастает. Бла- годаря этому при рассматривании в телескоп з в е з д ы в и д н ы д а ж е д н е м. Таким образом, в противоположность случаю наблюдения протяженных источников оптические приборы очень сильно по- вышают возможность видения слабых т о ч е ч н ы х источников света. Именно этими причинами объясняется то, что мощные телескопы, имеющие несколько метров в поперечнике, позволяют видеть звезды в десятки тысяч раз более слабые, чем видит невооруженный глаз.
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|