APARATE OPTICE
a)Ochiul omenesc, ca aparat optic:
Din punct de
vedere anatomic, ochiul este, dupa cum se stie, un organ deosebit de
complex, servind la transformarea imaginilor geometrice ale corpurilor in
senzatii vizuale. Privind insa numai din punctul de vedere al opticii
geometrice, el constituie un sistem optic format din trei medii transparente: umoarea apoasa, cristalinul si
umoarea sticloasa (sau vitroasa):
Aceastea se gasesc in
interiorul globului ocular, marginit in exterior de o membrana rezistenta,
numita sclerotica.
Sclerotica este opaca peste tot, exceptand o portiune din
fata, care este transparenta si de forma sferica,
numita corneea transparenta.
Lumina patrunde in ochi prin cornee, strabate cele trei medii
transparente si cade pe retina, unde se formeaza o imagine
reala si rasturnata a obiectelor privite. Fluxul luminos
este reglat automat prin actiunea involuntara (reflexa) a irisului. Aceasta este o membrana
(ai carei pigmenti dau “culoarea ochilor”) perforata in centru
printr-o deschidere circulara, de diametrul variabil, numita pupila. La lumina prea
intensa, irisul isi mareste pupila, penru a proteja retina,
iar la lumina prea slaba, irisul isi mareste pupila
pentru a mari iluminarea imaginilor de pe retina. Retina este o membrana subtire,
alcatuita din prelungirile nervului optic si continand un
numar mare de celule senzationale, care percep lumina, numite conuri si bastonase. Conurile sunt celule specializate in perceperea
luminii de intensitate slaba, fiind practic incapabile sa distinga
culorile. Ochiul omenesc contine aproximativ 7 milioane conuri si 130
milioane bastonase, foarte neuniform raspandite. Conurile ocupa
mai ales partea centrala a retinei, in timp ce densitatea
bastonaselor creste spre periferie. In partea centrala, putin
mai sus de axa optica, exista o regiune numita pata galbena (macula lutea) in
mijlocul careia se afla o mica adancitura - foveea centralis - populata
exclusiv de conuri, in numar de 13000 - 15000. Sub actiunea
involuntara a unor muschi speciali ai ochilului, globul ocular
sufera miscari de rotatie in orbita sa, astfel incat
imaginea sa se formeze totdeauna in regiunea petei galbene, cea mai
importanta regiune fotosensibila a ochiului.
Cristalinul are forma unei lentile nesimetric biconvexe
si poate fi mai bombat sau mai putin bombat sub actiunea
reflexa a muschilor ciliari, modificandu-si astfel
convergenta, incat imaginea sa cada pa retina. El are
o structura stratificata, prezentand spre margine indicele de
refractie de aproximativ 1,38 , iar in interior de aproximativ 1,41.
Acomodarea. Un
ochi normal, aflat in stare de repaus, are focarul situat pe retina. Din
aceasta cauza, pentru obiectele situatea la infinit (practic, la
distante mai mari decat circa 15 m)
ochiul formeaza imaginile pe retina fara nici un efort de
modificare a cristalinului.
Apropiind obiectul,
cristalinul se bombeaza sub actiunea muschilor ciliari, asa
fel incat imaginea sa ramana tot pe retina. Fenomenul se
numeste acomodare. Cristalinul
insa nu se poate bomba oricat si de aceea obiectul poate fi adus
doar pana la o anumita distanta minima - distanta minima de vedere -
sub care ochiul nu mai poate forma imaginea pe retina. Acomodarea ochiului este deci posibila in tre un punct aflat
la o distanta maxima (punctul
remotum), care, pentru ochiul normal este la infinit (practic, peste 15 m)
si un punct aflat la o distanta minima (punctul proximum), care pentru ochiul
normal este de 10-15 cm la tineri si aproximativ 25 cm la adulti. In
mod normal, ochiul vede cel mai bine, putand distinge cele mai multe detalii,
la o distanta mai mare decat distanta minima de vedere
si anume la aproximativ 25 cm, numita distanta vederii optime.
Defecte de convergenta ale
ochiului:
Ochiul miop este mai alungit decat
cel normal, astfel ca focarul sau se afla in fata retinei.
Cu alte cuvinte imaginile obiectelor in departate (situate la infinit) nu
se formeaza pe retina, ci in fata ei. Prin bombarea
cristalinului situatia nu se imbunatateste, deoarece aceste
imagini nu se duc pe retina, ci se indeparteaza de ea. Obiectul
trebuie apropiat pana la o anumita distanta (cativa
metrii, in functie de gradul de miopie) pentru ca imaginea sa se
formeze pe retina cu ochiul neacomodat.
Apropiind mai mult obiectul, ochiul poate
pastra, prin acomodare, imaginea pe retina, pana la o
distanta minima de circa 5 cm. Ociul miop are asadar atat
punctul remotum cat si cel proximum mai apropiate decat ochiul
normal.
El nu poate vedea clar obiecte mai departate
decat punctul sau remotum. Defectul se corecteaza cu ochelari
alcatuiti din lentile
divergente, construite astfel incat focarul lor (virtual) sa se afle
in punctul remotum ol ochiului miop.
Ochiul hipermetrop este mai “turtit”
decat ochiul normal, astfel incat focarul sau se afla in spatele
retinei. Cu alte cuvinte, in starea relaxata a ochiului hipermetrop,
imaginile obiectelor de la infinit nu se formeaza pe retina ci in
spatele ei. Nici acest ochi nu vede clar obiectele de la infinit, in stare
relaxata. Spre deosebire de cel miop insa, el poate, prin acomodare
(bombarea cristalinului) sa aduca imaginea pe retina.
Distanta minima pana la care poate
vedea (acomodat) este insa mai mare decat la ochiul normal. Asadar,
hipermetropul poate vedea clar obiectele indepartate numai cu effort de
acomodare, iar obiectele mai apropiate, care intra in limitele de
acomodare ale unui ochi normal, nu le poate distinge clar. Folosind ochelari cu
lentile convergente, corect calculate
(in functie de gradul de hipermetropie), aceste lentile il pot ajuta
sa aduca imaginea pe retina, atat pentru obiecte
indepartate, privind neacomodat, cat si pentru obiecte apropiate,
privind acomodat.
Ochiul prezbit este ochiul in
varsta si se datoreste slabirii cu timpul a
capacitatii de bombare a cristalinului. Avand posibilitati
mai reduse de bombare a cristalinului, un astfel de ochi va avea punctul
proximum mai indepartat decat la un ochi normal. Obiectele mai apropiate
vor avea deci imaginile in spatele retinei si pentru aducerea lor pe
retina se folosesc lentile
convergente, care maresc convergenta ochiului, ca si in
cazul ochiului hipermetrop.
b)Luneta:
Luneta este
destinata observarii obiectelor foarte indepartate. De la
oricare punct al unui astfel de obicei ajung la noi fascicule practic paralele.
Sa consideram un obiect astronomic AB si sa indreptam
luneta cu axa optica spre extremitatea A:
Toate razele provenite din A vor fi paralele cu axa
optica si vor converge in focarul principal imagine F` al
obiectivului lunetei. In figura de mai sus am luat o singura raza din
acest fascicul si anume de-a lungul axei optice principale. De la punctul
extrem B va sosi, de asemenea, un fascicul de raze paralele intre ele, dar
inclinate cu unghiul є
fata de primul fascicul. Є va fi deci unghiul sub care se vede obiectul
ceresc cu ochiul liber. Punctul de convergenta al fasciculului
paralel din B va fi in focarul secundar B`, care va defini astfel in planul
focal al obiectivului imaginea reala
y`. Trebuie remarcat ca obiectul AB fiind foarte departe de focarul F
al obiectivului, imaginea intermediara
y` este micsorata, spre
deosebire de imaginea intermediara a microscopului, care era mult
marita, datorita faptului ca obiectul de cercetat era
foarte aproape de focarul F al
obiectivului. Din aceasta cauza, imaginea y` se afla destul de
departe de focarul imagine F`, in timp ce la luneta aceasta se
formeaza, practic chiar in planul focal al obiectivului. Asadar,
ocularul lunetei preia o imagine intermediara, micsorata a
obiectivului si formeaza o imagine definitiva y virtuala si marita
fata de y`. In aceasta
figura imaginea intermediara y` a fost construita ducand
planul focal perpendicular pe axa in F`si afland punctul (B`) in care
o raza din B tecand prin varful lentilei obiectiv
inteapa acest plan (este figurata urma acestui plan printr-un
segment punctat). Imaginea finala y
este obtinuta trasand din B` doua raze cu drum cunoscut;
una (r`) paralela cu axa optica, va parasi ocularul
trecand prin focarul imagine F` al sau si una (r``) trecand prin
centrul optic al ocularului, va trece mai departe nederivata (ocularul
este luat - ca si obiectivul - sub forma unei lentile subtiri,
convergente). Dupa aflarea punctului B``, s-a putut construi mersul
complet al razei din B pana la pupila ochiului, є fiind unghiul sub care sevede imaginea
finala y .
Grosismentul lunetei. Fiind vorba de un
aparat ce furnizeaza imagini
virtuale ale unor obiecte indepartate, luneta se caracterizeaza
prin grosisment.Grosismentul lunetei
este deci egal cu raportul dintre distanta focala a obiectivului, sau
cu produsul dintre distanta focala a obiectivului si puterea
ocularului. Se poate mari deci grosismentul marind distanta
focala a obiectivului si utilizand oculare cat mai convergente.
Lunetele
cu obiective formate din lentile de sticla se mai numesc si telescoape dioptrice, iar cele cu
obiectivul constand dintr-o oglinda concava - telescoape catoptrice, sau simplu, telescoape.
Calitatile
lunetei cresc, daca se mareste diametrul obiectivului. Dar,
obiective din lentile cu diametru prea mare nu se pot construi. Datorita
dificultatilor de obtinere a omogenitatii unor mase
transparente atat de mari, precum si din cauza deformarii lentilelor
sub propria lor greutate, obiectivele cu lentile depasesc cu
greudiametrul de 1 metru. De aceea se utilizeaza in acest scop obiective cu oglinzi concave, care
alcatuiesc telescoape. Astfel de
oglinzi pot atinge diametre pana la 5 m (observatorul de la Palomar). In
plus, aceste obiective sunt complet lipsite de aberatii cromatice,
deoarece lipseste dispersia luminii, imaginile formandu-se numai prin
reflexii.
BIBLIOGRAFIE:
-“Compendiu de fizica”
autori:
-
prof. univ. dr. IOAN-IOVIT POPESCU
- lect. univ. dr. ION BUNGET
-Editura Stiintifica si
enciclopedica BUCURESTI, 1988
