อุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา (3) - บทคัดย่อ. คู่มือฟิสิกส์ กล้องและอุปกรณ์ออปติคัลอื่นๆ อุปกรณ์ส่องสว่างและฉายภาพ

อุปกรณ์ที่ให้การสังเกตด้วยสายตาของภูมิประเทศและวัตถุที่อยู่บนนั้น ตลอดจนความแตกต่างกับพื้นหลังที่มาพร้อมกันเพื่อระบุและตัดสินใจเกี่ยวกับผลกระทบที่มีต่อภูมิประเทศด้วยวิธีการที่มีอยู่ ได้แก่ - อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนที่ใช้หลักการแปลง ภาพภูมิประเทศและเป้าหมายที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่าในเวลากลางคืนใน ภาพที่มองเห็นได้; - อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนโดยใช้หลอดส่งสัญญาณโทรทัศน์ที่ทำงานในแสงธรรมชาติตอนกลางคืนในระดับต่ำ - อุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนที่ใช้หลักการแปลงการแผ่รังสีความร้อนของตัวเองของภูมิประเทศและเป้าหมาย (ภาพความร้อน) ให้เป็นภาพที่สังเกตได้ด้วยตามนุษย์ รวมทั้งในสภาวะที่มีหมอก ฝน หิมะตก และการรบกวน - ควันและการใช้ กำบังการก่อตัวของละอองลอยทั้งกลางวันและกลางคืน; - อุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนที่ใช้แสงเลเซอร์ของเป้าหมายเพื่อการสังเกตการณ์ในสภาพการมองเห็นที่จำกัดทั้งกลางวันและกลางคืน ซึ่งเกิดจากปัจจัยทางอุตุนิยมวิทยาหรือการใช้การพรางตัวปลอมและการตอบโต้ของศัตรู

ความไวสเปกตรัมของดวงตามนุษย์ ในสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งแต่รังสีแกมมาที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่าหนึ่งร้อยนาโนเมตรไปจนถึงการแผ่รังสีคลื่นวิทยุที่มีความยาวคลื่นหลายสิบกิโลเมตรความไวสเปกตรัมของดวงตามนุษย์เป็นแถบแคบจาก 0.4 ถึง 0.76 ไมครอนในบริเวณที่มองเห็นได้ ปริมาณข้อมูลที่มาจากอวัยวะของการมองเห็นตามวิทยาศาสตร์คือ 90% ของข้อมูลทั้งหมดจากประสาทสัมผัสของมนุษย์

ชื่อวง ความยาวคลื่น λ ความถี่ νSources คลื่นวิทยุ ยาวเป็นพิเศษมากกว่า 10 กม. น้อยกว่า 30 kHz ปรากฏการณ์บรรยากาศ กระแสสลับในตัวนำและกระแสอิเล็กทรอนิกส์ (วงจรออสซิลเลเตอร์) ยาว 10 กม. - 1 กม. 30 k Hz ถึง Hz ปานกลาง 1 กม. ม. 300 k Hz - 3 MHz สั้น 100 ม. - 10 ม. 3 MHz - 30 MHz สั้นพิเศษ 10 ม. -1 มม. 30 MHz GHz รังสีอินฟราเรด 1 มม. นาโนเมตร 300 GHz THz การแผ่รังสีของโมเลกุลและอะตอมภายใต้อิทธิพลของความร้อนและไฟฟ้า รังสีที่มองเห็นได้ (ออปติคัล) nm 429 THz -750 THz รังสีอัลตราไวโอเลต nm 7.5×10 14 Hz - 3×10 16 Hz การแผ่รังสีของอะตอมภายใต้อิทธิพลของอิเล็กตรอนเร่ง X-ray 10 nm -5 pm 3× ×10 19 Hz กระบวนการปรมาณูภายใต้อิทธิพลของอนุภาคที่มีประจุเร่ง แกมมาน้อยกว่า 17.00 น. มากกว่า 6×10 19 เฮิร์ตซ์ กระบวนการนิวเคลียร์และอวกาศ การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี

แนวคิดสั้น ๆ ของกระบวนการทางสายตา 1. ภาพที่โฟกัสโดยเลนส์ของตาจะถูกรับรู้โดยตัวรับตาที่ไวต่อแสงของเรตินา ซึ่งประกอบด้วยตัวรับแสงสองประเภท: แท่งและโคนซึ่งแสงถูกดูดซับและแสง พลังงานที่ได้รับจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ส่งไปยังสมอง การรับรู้ทางสายตาทั้งหมดดำเนินการโดยใช้แท่งและรูปกรวย อย่างไรก็ตาม การเลือกปฏิบัติสีมีอยู่ในรูปกรวยเท่านั้น ในขณะที่การเลือกปฏิบัติระหว่างแสงและความมืดนั้นกระทำโดยทั้งแท่งและโคน 2. พลังการละลายของดวงตาในแสงแดดมีให้โดยกรวยและมีค่า 0.5 -1 อาร์ค ขั้นต่ำและในเวลาพลบค่ำก็ตกหล่นโดยถ่ายโอนหน้าที่ของมันไปยังเครื่องมือของแท่งไม้ ในกรณีนี้ ความไวต่อสเปกตรัมของดวงตาจะเปลี่ยนไปตามความยาวคลื่นที่สั้นกว่า และค่าสูงสุดจากความยาวคลื่น 0.55 μm จะส่งผ่านไปยังความยาวคลื่น 0.51 μm เส้นโค้งของความไวสเปกตรัมของดวงตา: 1 - ในเวลากลางวัน; 2 - ในความมืด

ความสามารถในการปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงความไวขึ้นอยู่กับความสว่างของรูม่านตา ตัวอย่างเช่น เป็นที่ทราบกันดีว่าในยามพลบค่ำ ดวงตาจะรู้สึกถึงความสว่างที่น้อยกว่าตอนกลางคืนถึง 100 เท่า กลางวัน. การปรับตัวด้านมืด กล่าวคือ การปรับตัวของตาไปสู่ความมืดนั้นดำเนินไปในสองช่วงเวลา: ครั้งแรก นานประมาณ 2 นาที เมื่อความไวของดวงตาเพิ่มขึ้น 10 เท่า และครั้งที่สองยาวนาน 8 นาที เมื่อความไวเพิ่มขึ้นอีก 6 ครั้ง การปรับแสงเกิดขึ้นเมื่อความมืดถูกรบกวนอย่างกะทันหัน ในช่วงแรก การมองเห็นจะเป็นอัมพาตอย่างสมบูรณ์ และบุคคลนั้นก็หยุดมองเห็น จากนั้นอุปกรณ์ดัดแปลงจะเริ่มทำงาน ในเวลาเดียวกันรูม่านตาลดลงอย่างรวดเร็วความไวของแท่งลดลงและหน้าที่ของการมองเห็นจะถูกถ่ายโอนไปยังกรวยซึ่งทำให้อุปกรณ์ของแท่งช้าลงและหลังจากนั้นครู่หนึ่งก็ปิด การปรับโครงสร้างอุปกรณ์การมองเห็นทั้งหมดตั้งแต่เรตินาไปจนถึงสมองเริ่มต้นขึ้น ซึ่งช่วยให้รับมือกับแสงสะท้อนและทำให้มองเห็นได้ในสภาวะที่มีความสว่างสูง

การส่องสว่างทั่วไป ตัวอย่าง การส่องสว่าง lx โดยที่ 10 5 Light of Sirius, ดาวที่สว่างที่สุดท้องฟ้ายามค่ำคืน 0.0003 ไร้ดวงจันทร์ ท้องฟ้าเต็มไปด้วยดวงดาว 0.01 พระจันทร์เต็มดวง 0.27 พระจันทร์เต็มดวงในท้องฟ้าแจ่มใส 1 พระจันทร์เต็มดวงในเขตร้อนถึง 20 ดวงในทะเลที่ระดับความลึก ~50 ม. 1000 วันที่มีเมฆมาก; ฉายแสงในสตูดิโอทีวี 1-3,000 เที่ยงวันบนดาวศุกร์ 4-5 พันเที่ยงในเดือนธันวาคม มกราคม พัน แดดสดใส (ในที่ร่ม) พันใต้แสงอาทิตย์โดยตรง

ระดับธรรมชาติการส่องสว่าง (a) กระบวนการการมองเห็นและการปรับตัวที่มืด ในเวลาเดียวกัน ลักษณะสเปกตรัมของแสงดาวในระดับความเข้มมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นในบริเวณอินฟราเรดใกล้ อันเป็นผลมาจากการที่การสังเกตภายใต้สภาวะเหล่านี้ด้วยตาเปล่า แม้จะปรับด้วยตาเปล่าแล้ว แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย เนื่องจากตาไม่อยู่แล้ว มีความอ่อนไหวในบริเวณสเปกตรัมนี้

ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการแก้ปัญหาการสังเกต 1. ความน่าจะเป็นในการตรวจจับวัตถุนั้นขึ้นอยู่กับขนาดเชิงมุมของตัววัตถุเองและความเปรียบต่างของวัตถุกับพื้นหลัง ยิ่งวัตถุมีขนาดใหญ่และคอนทราสต์สูงเท่าใด วัตถุนี้ก็จะถูกตรวจพบเร็วขึ้นเท่านั้น ในกรณีนี้ การระบุวัตถุสามารถทำได้โดยบริเวณส่วนกลางของดวงตา ซึ่งก็คือ fovea ซึ่งมีความละเอียดสูง เมื่อค้นหาวัตถุ รูปร่างไม่ได้มีบทบาทสำคัญ แต่มีเพียงพื้นที่เท่านั้นที่มีความสำคัญในอัตราส่วนกว้างยาวตั้งแต่ 1: 1 ถึง 1: 10 การเพิ่มขนาดเชิงมุมของวัตถุ 2 เท่าช่วยลดเวลาที่ต้องใช้ในการค้นหาวัตถุ ตรวจจับได้ 8 ครั้ง 2. ค่าคอนทราสต์เป็นตัวกำหนดเวลาที่ต้องใช้ในการค้นหาวัตถุ ความคมชัด ณ จุดใดๆ ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของความแตกต่างระหว่างความสว่างของวัตถุกับพื้นหลัง L ประมาณ L f ต่อผลรวม L ประมาณ + L f (ค่าเฉลี่ย K=0.32) 3. เวลาที่ต้องใช้ในการตรวจจับวัตถุที่สว่างและมืดกว่าพื้นหลังด้วยค่าสัมบูรณ์ของคอนทราสต์บวกและลบที่เหมือนกัน 4. เมื่อระยะการมองเห็นเพิ่มขึ้น เวลาที่ใช้ในการค้นหาวัตถุก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน การเพิ่มขอบเขตการมองเห็นสองเท่าจะเพิ่มเวลาในการค้นหา 4 เท่า ในขณะที่เวลาในการค้นหาไม่ได้ถูกกำหนดโดยรูปร่างของฟิลด์ แต่โดยพื้นที่เชิงมุม 5. วัตถุที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำจะตรวจจับได้ง่ายกว่าวัตถุที่อยู่นิ่ง และการเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจะทำได้ยากกว่าเนื่องจากการเสื่อมสภาพของคอนทราสต์ที่มองเห็นได้ ความเร็วที่เพิ่มขึ้นอีกอาจทำให้สูญเสียการมองเห็นของวัตถุ การเคลื่อนที่ทำให้ความคมชัดของวัตถุที่มองเห็นได้แย่ลง ค่าของการเคลื่อนที่นั้นไม่เพียงแต่ขึ้นกับความเร็วเชิงมุมเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับขนาดเชิงมุมของวัตถุภายใต้การสังเกตด้วย

ขึ้นอยู่กับคุณภาพของการมองเห็น (4:3) ซึ่งให้ความเป็นไปได้ในการสังเกตวัตถุกับพื้นหลังต่างๆ ในเวลากลางวัน เช่นเดียวกับลักษณะของเครื่องมือเกี่ยวกับการมองเห็นที่กำหนดความเป็นไปได้ของการสังเกตวัตถุที่อยู่กับที่และเคลื่อนที่ในสนาม (กำลังขยาย, มุมมอง, ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านแสง, เส้นผ่านศูนย์กลางของอินพุต ( E) และทางออก (d) รูม่านตา) เมื่อมองผ่านอุปกรณ์ออปติคัล ความน่าจะเป็นในการตรวจจับวัตถุนั้นมากกว่าความน่าจะเป็นในการตรวจจับด้วยตาเปล่าเกือบ 3 เท่า .

อิทธิพลของสภาพอากาศ (สภาวะของบรรยากาศ) ต่อประสิทธิภาพของการสังเกต พื้นที่การแผ่รังสี: (ช่วงความยาวคลื่น) บริเวณที่มองเห็นได้ตั้งแต่ 0.4 ถึง 0.7 µm; ใกล้อินฟราเรดตั้งแต่ 0.7 ถึง 3.0 µm; อินฟราเรดกลางและไกลตั้งแต่ 3 ถึง 6 และตั้งแต่ 8 ถึง 14 ไมครอนตามลำดับ ลักษณะการส่งผ่านของบรรยากาศ (อุณหภูมิ+15º, ความชื้น 40%) สามประการสุดท้ายเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างระบบการมองเห็นในสภาวะที่ทัศนวิสัยจำกัด

แสงธรรมชาติในตอนกลางคืน ดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดสูงสุด - การส่องสว่างของพื้นผิวโลกถึงค่าสูงสุดและมีค่ามากกว่าลักซ์ที่ค่าสัมประสิทธิ์ความโปร่งใสของบรรยากาศประมาณ 70% เมื่อเคลื่อนไปทางขอบฟ้า แสงที่ดวงอาทิตย์สร้างขึ้นจะมีค่าเพียง 10 ลักซ์ (องค์ประกอบของแสงแดดเปลี่ยนไปเมื่อผ่านชั้นบรรยากาศรังสีสีน้ำเงินและสีม่วงจะลดลงมากกว่าสีส้มและสีแดงอันเป็นผลมาจากการแผ่รังสีสูงสุดของดวงอาทิตย์ไปที่บริเวณสีแดงของสเปกตรัม) ในยามพลบค่ำ แสงสว่างที่เกิดจากแสงของท้องฟ้าก็ลดลงจนมืดค่ำทางดาราศาสตร์ ซึ่งตามมาด้วยมากที่สุด เวลามืดกลางวัน กลางคืน (0.3-0.002 ลักซ์) การแผ่รังสีสเปกตรัมของท้องฟ้าในตอนกลางคืน การเปลี่ยนแปลงใน ENO ที่ดวงจันทร์สร้างขึ้น ขึ้นอยู่กับเฟสของมัน

ผลของค่าคอนทราสต์ ในบริเวณใกล้ IR จะสังเกตผลของการเพิ่มคอนทราสต์เนื่องจากการไล่ระดับที่คมชัดในการสะท้อนแสงของวัสดุต่าง ๆ จำนวนหนึ่งที่ประกอบเป็นพื้นหลังตามธรรมชาติของโลก ลักษณะการสะท้อนแสงของวัสดุธรรมชาติ: ต้นไม้ 1 ใบ; 2 หญ้า 3-กรวด; เปลือกไม้ 4 ต้น ถังและพื้นหลังสะท้อนแสง: 1-cf. การสะท้อน การสะท้อนของพื้นหลัง การสะท้อนแสงแบบ 2 ถัง การสะท้อนของพื้นหลังธรรมชาติหลายๆ แบบ เช่น หญ้าและใบไม้ของต้นไม้ จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วโดยเปลี่ยนไปใช้ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า ในขณะที่เปลือกไม้และกรวดจะรักษาค่าการสะท้อนแสงให้คงที่ สิ่งนี้สร้างคอนทราสต์ที่ทำให้สามารถสังเกตภาพในบริเวณที่มนุษย์มองไม่เห็น ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนของถัง เช่นเดียวกับวัตถุที่มนุษย์สร้างขึ้นอีกชิ้นหนึ่ง จะคงค่าของมันไว้ในช่วงความยาวคลื่นที่กว้าง ในขณะที่การสะท้อนแสงของพื้นหลังจะเพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้ได้คอนทราสต์ที่จำเป็นสำหรับการตรวจจับในช่วงสเปกตรัมนี้

สรุป: 1. เนื่องจากสเปกตรัมสูงสุดของความไวของตามนุษย์ตกอยู่ที่ความยาวคลื่น 0.55 ไมโครเมตรภายใต้แสงแดด และเมื่อมีแสงน้อยในตอนพลบค่ำ มันจะเลื่อนไปทางความยาวคลื่นที่สั้นกว่าถึง 0.51 ไมโครเมตร ในขณะที่ค่าสูงสุดของ EHO ในสเปกตรัมมีแนวโน้ม เพื่อเคลื่อนไปสู่คลื่นยาว จึงจำเป็นต้องหาวิธีมองเห็นในความมืด (ในปี พ.ศ. 2412 รังสีความร้อนได้รับชื่อ "อินฟราเรด" ซึ่งแตกต่างจากรังสีที่มองไม่เห็นอีกอย่างหนึ่ง - รังสีอัลตราไวโอเลต (UV) ที่ค้นพบในปี พ.ศ. 2344 2. สเปกตรัมอัลตราไวโอเลตไม่ได้ใช้สำหรับการมองเห็นตอนกลางคืนเนื่องจากการดูดกลืนรังสี UV จากบรรยากาศและสื่อออปติคัลอื่น ๆ อย่างแรง ในขณะที่รังสีอินฟราเรดนั้นส่งผ่านบรรยากาศได้ค่อนข้างดีและมีคุณสมบัติทางกายภาพหลายประการที่ทำให้สามารถ ใช้เป็นเครื่องมือในการส่องสว่างเป้าหมาย (IR searchlights) ในอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนและเพื่อสร้างคอนเวอร์เตอร์สำหรับการสังเกตภาพของเป้าหมายในรังสีอินฟราเรด 3. ในสภาพอากาศที่มีเมฆมาก ในเวลากลางคืน เมื่อท้องฟ้าถูกปกคลุมด้วยชั้นเมฆหนาทึบ การฉายรังสีอินฟราเรดไปยังเป้าหมายจะช่วยในการตรวจจับเป้าหมายได้เนื่องจากความเปรียบต่างที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในบริเวณอินฟราเรด แต่ความไวของสเปกตรัม ของดวงตาซึ่งจำกัดความยาวคลื่น 0.76 μm ไม่ได้ช่วยแก้ปัญหานี้ได้ 4. วิธีแก้ปัญหาการมองเห็นตอนกลางคืนอยู่เสมอคือการสร้างอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อนในพื้นที่ 0.75-0.9 ไมครอน โดยจะมีการเปลี่ยนภาพในช่วงนี้เป็นช่วงความยาวคลื่นที่ตาเข้าถึงได้

Image intensifier tubes of night vision devices (NVDs) โฟโตอิเล็กทริค รีซีฟเวอร์ ซึ่งหลักการนี้อยู่บนพื้นฐานของการแยกอิเล็กตรอนภายใต้อิทธิพลของรังสี (ภายในโฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์) ในที่สุดก็ทำให้สามารถสร้างหลอดเพิ่มความเข้มของภาพได้ แล้วก็อุปกรณ์มองกลางคืน แก้วแคนวาส: 1 โฟโตแคโทด; หน้าจอเรืองแสง 2 โลหะ; กระบอกสูบ 3 แก้ว; 4-การไหลของอิเล็กตรอน; อิเล็กตรอน 5 ตัวที่ไม่ได้รับการเร่งความเร็วที่เพียงพอของชั้นโฟโตแคโทดโฟโตแคโทดสีเงินของออกซิเจน-ซีเซียม พร้อมหน้าจอเคลือบโลหะโปร่งแสง หลักการทำงาน: - กระแสของรังสีอินฟราเรดหรือภาพของวัตถุในรังสีอินฟราเรดที่โฟกัสด้วยเลนส์จะถูกส่งไปยังโฟโตแคโทด ของตัวแปลงดังกล่าวเรียกว่า Holst glass ; - ควอนตัมของมันดึงอิเล็กตรอนออกจากโฟโตแคโทดซึ่งภายใต้การกระทำของสนามเร่งความเร็วที่สร้างขึ้นโดยไฟฟ้าแรงสูงจะถูกส่งไปยังหน้าจอ - ที่จุดชนกันของอิเล็กตรอนกับสารเรืองแสงจะเรืองแสงซึ่งสังเกตได้ด้วยตา ข้อเสีย: -ไม่มีการโฟกัสของอิเล็กตรอน - ภาพเลือนบนหน้าจอ โฟตอน อิเล็กตรอน โฟตอน hν 1>е >hν 2 โดยที่ hν 1 และ hν 2 คือพลังงานของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น และปล่อยโฟตอนด้วยความถี่ ν 1 และ ν 2 ; h ค่าคงที่ของพลังค์ เท่ากับ 6.626 10 34 J s e >hν 2 โดยที่ hν 1 และ hν 2 เป็นพลังงานของเหตุการณ์และปล่อยโฟตอนด้วยความถี่ ν 1 และ ν 2 ; h ค่าคงที่ของพลังค์เท่ากับ 6.626 10 34 J s">

หลักการทำงานของหลอดเพิ่มความเข้มภาพด้วยการโฟกัสแบบไฟฟ้าสถิต 1 โฟโตแคโทด วงแหวนปรับโฟกัส 2 วง; 3 - ภาพสัญลักษณ์ของเลนส์อิเล็กทรอนิกส์ วิถีโคจร 4 อิเล็กตรอน; หน้าจอเรืองแสง 5 ดวง; 6-ขั้วบวก; ตัวแบ่งแรงดันไฟ 7 ในภาพนี้ ลำแสงอิเล็กตรอนถูกโฟกัสโดยใช้วงแหวนปรับโฟกัส ซึ่งใช้แรงดันคงที่จากแหล่งจ่ายกระแสไฟแรงสูงผ่านตัวแบ่งแรงดัน วงแหวนปรับโฟกัสสร้างสนามศักย์ศักย์ไฟฟ้า คล้ายกับเลนส์ในแง่ของการกระจายแรงดันไฟในตัว อันเป็นผลมาจากการที่การโฟกัสประเภทนี้เริ่มถูกเรียกว่าเลนส์อิเล็กทรอนิกส์ ตรงกันข้ามกับวิธีการโฟกัสแบบอื่นที่ดำเนินการโดยใช้การสร้างสนามแม่เหล็ก เลนส์แม่เหล็ก (ใช้แม่เหล็กวงแหวนถาวรหรือตัวเหนี่ยวนำ

แผนผังการทำงาน NVD ZERO GENERATION (ใช้งานอยู่) วัตถุ 1 รังสี; 2 การไหลของรังสีอินฟราเรด; ไฟส่องสว่าง 3-IR; 4 หลอด; ตัวกรอง 5-IR; 6-el.opt. อุปกรณ์; 7 เลนส์; 8- ช่องมองภาพ; 9-EOP; 10 โฟโตแคโทด; หน้าจอเรืองแสง 11 ดวง แง่บวก: หลอด Zero-generation ได้กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนซึ่งมีคุณภาพที่ดีซึ่งเป็นอิสระจากค่า ENO ซึ่งทำให้สามารถใช้งานได้ในที่มืดสนิท: ในที่ร่ม, ลึก ร่องลึกโครงสร้างใต้ดิน ข้อเสีย: 1. ในสภาพทัศนวิสัยที่เสื่อมโทรม - ฝน หมอก หิมะ - ระยะการสังเกตในอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนที่ใช้งานได้จะลดลงอย่างรวดเร็ว เนื่องจากเม็ดฝน เกล็ดหิมะ และอนุภาคหมอกสะท้อนการแผ่รังสีของไฟเรืองแสง IR ทำให้เกิดแสงพื้นหลังที่เรียกว่า โฟโตแคโทดของหลอดเพิ่มความเข้มภาพของอุปกรณ์ 2. ไม่รวมการซ่อนเร้นและความฉับพลันของการเปิดไฟเนื่องจากอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนที่มีการรวมแสงอินฟราเรดจะตรวจจับได้ง่ายโดยศัตรู

ลักษณะของโฟโตแคโทดที่ใช้ในอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืน โฟโตแคโทดออกซิเจน-ซีเซียมซิลเวอร์ S1 ค่าความไวของรังสีที่ไม่มีนัยสำคัญ - มากกว่า 2 mA/W เล็กน้อย - และผลผลิตควอนตัมต่ำ - ประมาณ 0.4% - ไม่ได้ให้ความเป็นไปได้ในการสังเกตวัตถุในตอนกลางคืนตามธรรมชาติ แสงสว่าง เป็นผลให้หลอดเพิ่มความเข้มของภาพที่มีโฟโตแคโทดนี้พบการใช้งานในอุปกรณ์มองเห็นกลางคืนแบบแอคทีฟโดยใช้วิธีการส่องสว่างเป้าหมายแบบแอ็คทีฟ S11 ที่ใช้โลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ - โพแทสเซียมโซเดียมและซีเซียมด้วยการเติมพลวง เป็นไปได้ที่จะเพิ่มผลผลิตควอนตัมเมื่อเทียบกับ S 1 เกือบ 3 เท่า มีค่าการปล่อยความร้อนที่ไม่มีนัยสำคัญ S11 ไม่พบการใช้งานในหลอดเพิ่มความเข้มของภาพ เนื่องจากลักษณะสเปกตรัมมีความยาวคลื่นสูงสุดที่ 0.4 0.6 ไมโครเมตร ซึ่งไม่น่าสนใจสำหรับการมองเห็นตอนกลางคืน S20 เป็นชนิดที่มีหลายอัลคาไลซึ่งไม่ต้องการการระบายความร้อน และในขณะเดียวกันก็มีผลผลิตควอนตัมสูงในบริเวณสเปกตรัม ซึ่งทำให้สามารถใช้งาน NVG ภายใต้สภาวะ ENO ได้ ลักษณะของโฟโตแคโทดที่ใช้ในหลอดเพิ่มความเข้มสำหรับการมองเห็นตอนกลางคืน โฟโตแคโทดแบบหลายอัลคาไลน์ - S20ER และ S20 ตามนั้น หลอดเพิ่มความเข้มของภาพรุ่นใหม่ได้เติบโตขึ้นซึ่งสอดคล้องกับสภาพการทำงานในบริเวณสเปกตรัมที่อยู่เกินความยาวคลื่น 0.7 μm เพื่อที่จะ ใช้พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับการมองเห็นตอนกลางคืนด้วยภาพเพิ่มความสว่างที่ให้ความเป็นไปได้ในการสร้างอุปกรณ์แบบพาสซีฟที่ทำงานในสภาวะ EHO โดยไม่มีแสงสว่าง

หลอดเพิ่มความเข้มภาพโมดูลาร์รุ่น Zero พร้อมแผ่นใยแก้วนำแสง (FOP) แทนหน้าต่างอินพุตและเอาต์พุตแก้วในหลอดเพิ่มความเข้มของภาพ FOP ประกอบด้วยแถบนำแสงใยแก้วด้วยกล้องจุลทรรศน์ที่สามารถส่งภาพที่มีความชัดเจนสูง และทำให้สามารถใช้แคโทดและหน้าจอทรงกลมได้ ซึ่งทำให้องค์ประกอบของระบบโฟกัสง่ายขึ้นอย่างมาก และทำให้มั่นใจในการส่งภาพที่มีความละเอียดสูง เป็นผลให้หลอด ICT ของการออกแบบโมดูลาร์ถูกสร้างขึ้นด้วยโฟโตแคโทดและหน้าจอที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 18, 25 และ 40 มม. โทรศัพท์มือถือรุ่นใหม่นี้กำลังเปลี่ยนจากอุปกรณ์มองภาพกลางคืนแบบแอ็คทีฟไปเป็นอุปกรณ์มองภาพกลางคืนแบบพาสซีฟโดยใช้การปรับปรุงภาพ หลอดนี้เป็นทรานสดิวเซอร์แชมเบอร์เดียวหรือหลอดแชมเบอร์เดียว แรงดันไฟเร่งของหลอดดังกล่าวคือ 15 kV รังสี 1-IR; 2 หน้าต่างอินพุตไฟเบอร์ออปติก; อิเล็กโทรด 3 โฟกัส; หน้าต่างเอาต์พุตไฟเบอร์ออปติก 4- 5 รังสีที่มองเห็นได้; หน้าจอฟอสเฟอร์ 6-; 7-โฟโตแคโทด; ลำแสงอิเล็กตรอน 8 ตัว ข้อเสีย หลอดให้อัตราขยายประมาณ 80 ซึ่งทำให้สามารถสังเกตได้ในอุปกรณ์การมองเห็นตอนกลางคืนโดยพิจารณาจากมันเฉพาะในคืนเดือนหงาย และในกรณีที่วัตถุที่อยู่ในการพิจารณาอยู่ในที่โล่ง น้อยลง เงื่อนไขที่เอื้ออำนวยอุปกรณ์ที่มีท่อดังกล่าวไม่สามารถแก้ปัญหาการมองเห็นในเวลากลางคืนได้

หลอดเพิ่มความเข้มภาพสามห้องของเครื่องขยายเสียงสามตัวที่เชื่อมต่อด้วยใยแก้วนำแสง การเชื่อมต่อหน้าจอเอาท์พุตของหลอดโมดูลาร์หนึ่งหลอดที่มีโฟโตแคโทดอินพุตของอีกหลอดหนึ่งช่วยเพิ่มความสว่างของภาพที่สว่างสลัวซึ่งฉายบนโฟโตแคโทดอินพุตของหลอดแรกได้อย่างมีนัยสำคัญ . หลอดเพิ่มความเข้มของภาพประเภทนี้เรียกว่าหลอดเพิ่มความเข้มภาพแบบสองห้องหรือแบบขั้นตอนเดียว เนื่องจากกล้องตัวแรกเป็นตัวแปลงภาพที่มองเห็นได้แบบ IR และแบบที่สองคือการขยายภาพแบบขยายความสว่างของภาพ คอนเวอร์เตอร์สามห้องเรียกว่าคอนเวอร์เตอร์สองขั้นตอน เนื่องจากมีการขยายสองขั้นตอน กำไรเพิ่มขึ้นตามจำนวนขั้นตอน: -single-chamber tube-converter ประมาณ 80; -สองห้อง - แล้ว 4000; -สามห้อง - ตามลำดับ สิ่งนี้ทำให้สามารถสร้างอุปกรณ์สำหรับการมองเห็นตอนกลางคืนบนพื้นฐานสำหรับการสังเกตการณ์ในเวลากลางคืนในสภาวะ ENO โดยไม่ต้องให้แสงสว่างแก่เป้าหมายด้วยไฟฉาย IR นั่นคือการสังเกตแบบพาสซีฟอย่างแน่นอนซึ่งไม่ได้เปิดโปงตัวเองในทางใดทางหนึ่ง ข้อเสีย - โฟตอนผันผวนในจำนวนที่จำกัด ซึ่งป้องกันการเพิ่มขึ้นของเกนโดยการเพิ่มแรงดันไฟเร่งในขั้นตอนการขยาย; - ความละเอียดลดลงจากน้ำตกเป็นน้ำตก (ที่เอาต์พุตประมาณครึ่งหนึ่ง - ความไวสูงของแอมพลิฟายเออร์ความสว่างของคาสเคดเป็นแสงสะท้อน อุปกรณ์มองเห็นกลางคืนรุ่น I ที่มีความไวสูงและระดับเสียงรบกวนต่ำพบการใช้งานเป็นสถานที่สำหรับอาวุธหนักและระยะยาว- อุปกรณ์สังเกตการณ์พิสัยและให้บริการกับกองทัพของหลายประเทศทั่วโลก การแผ่รังสี 1-IR หน้าต่างอินพุตไฟเบอร์ออปติก 2 ช่อง อิเล็กโทรด 3 จุด บอร์ดเชื่อมต่อไฟเบอร์ออปติก 4 ช่อง หน้าต่างเอาต์พุตไฟเบอร์ออปติก 5 ช่อง 6- แสง; 7- โฟโตแคโทด; หน้าจอ 8 ฟอสเฟอร์; I- ระยะแรก; II- ระยะที่สอง; ระยะที่สามในสาม

แอมพลิฟายเออร์รุ่น II (วิธีการคูณลำแสงอิเล็กตรอนที่เกิดจากการกระทำของรังสีภายนอกบนโฟโตแคโทดแทนวิธีที่ใช้ใน UYaI ของวิธีการเร่งความเร็วของโฟโตอิเล็กตรอนด้วยการใช้ไฟฟ้าแรงสูงรุ่นแรก) หลักการทั่วไปการทำงาน: เมื่อโฟโตอิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาจากโฟโตแคโทด โฟโต้แคโทดจะถูกส่งตรงไปยังเพลตที่อยู่ใกล้เคียง เรียกว่าไมโครแชนเนล ซึ่งเป็นดิสก์ที่มีช่องสัญญาณขนาดเล็กมาก ซึ่งเป็นตัวคูณโฟโตอิเล็กตรอน โดยการกระตุ้นในช่องของเอฟเฟกต์ทุติยภูมิ การปล่อยอิเล็กตรอน (การไหลของอิเล็กทรอนิคส์ไม่ได้อยู่ภายใต้การโฟกัสและการฉายภาพบนหน้าจอฟอสเฟอร์) แผ่นไมโครแชนเนลประกอบด้วย 1 ล้าน 760,000 ช่องไมโครสโคป (5,000 ต่อ 1 มม. 2) โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 ไมครอนแต่ละอัน ขนาดและจำนวนของไมโครแชนเนลแตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์ ความยาวของช่อง MCP ประมาณ 45 เส้นผ่านศูนย์กลาง ช่องทางมีความลาดชันเพื่อให้อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากโฟโตแคโทดไม่บินลึก แต่เมื่อกระทบกับขอบจะสะท้อนออกมาในรูปของเซตทำให้เกิดกระบวนการหิมะถล่ม ข้อดี: 1. เป็นผลมาจากการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิ ความสว่างของการเรืองแสงจะสูงกว่าความสว่างของรังสีอินฟราเรดบนโฟโตแคโทดของหลอดหลายหมื่นเท่า 2. แรงดันไฟฟ้าสูงที่ใช้ (ประมาณ 1 kV) น้อยกว่าแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับการจ่ายไฟให้กับกล้องรุ่นแรกถึงสิบเท่า 3. ให้การสร้างภาพหลัง MCP โดยไม่ต้องโฟกัส ซึ่งช่วยลดความยาวแกนของท่อได้อย่างมาก ในการเพิ่มความละเอียด จะใช้เลนส์ขยายอิเล็กทรอนิกส์ที่ด้านหน้า MCP 1- อิเล็กตรอนปฐมภูมิ; 2 อิเล็กตรอนทุติยภูมิ; 3-wall ของ microchannel; 4- หิมะถล่มของอิเล็กตรอนที่เอาต์พุต; 5 อิเล็กโทรด; แหล่งจ่ายแรงดัน 6 ตัว

ประเภทของหลอด UNR รุ่นที่ 2 (ประเภทที่ 1) คล้ายกับหลอดเพิ่มความเข้มภาพในห้องเดียวรุ่น Zero ที่มีโฟโตแคโทดและเลนส์โฟกัสแบบอิเล็กทรอนิกส์ โดยมีความแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือในหลอดที่มี UNR รุ่นที่ 2 อิเล็กตรอนจะไหลจาก โฟโตแคโทดเข้าสู่ MCP โดยตรง ในขณะที่หลอดรุ่น Zero-generation จะถูกโฟกัสด้วยเลนส์อิเล็กทรอนิกส์บนหน้าจอ การไหลของอิเล็กตรอนที่ขยายโดยแผ่นไมโครแชนเนลจะถูกเร่งโดยสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มข้นสม่ำเสมอซึ่งก่อตัวขึ้นในช่องว่างสุญญากาศแคบ ๆ และทิ้งระเบิดที่หน้าจอเรืองแสงซึ่งมีภาพที่มองเห็นได้ปรากฏขึ้น แอมพลิฟายเออร์มีการขยายฟลักซ์การส่องสว่างสูงถึง 1,000 เท่าด้วยอัตราขยายสูงถึง 50,000 ซึ่งทำให้สามารถสร้างอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนที่ทำงานที่ระดับ ENO ต่ำได้ Image intensifier ของรุ่น II บน MCP: การแผ่รังสี 1-IR; 2 หน้าต่างอินพุตไฟเบอร์ออปติก; 3- สูญญากาศ; อิเล็กโทรด 4 โฟกัส; อิเล็กตรอน 5 ลำ; 6 หน้าต่างทางออกไฟเบอร์ออปติก; รังสีที่มองเห็นได้ 7 ประการ; 8 หน้าจอ; แผ่น 9 ไมโครแชนเนล; 10 โฟโตแคโทด

ประเภทของหลอด UNU รุ่นที่ 2 (ประเภท 2) แอมพลิฟายเออร์รุ่นที่ 2 ชนิดที่สองใช้การถ่ายโอนภาพอิเล็กทรอนิกส์สองครั้ง: จากโฟโตแคโทดไปยังอินพุต MCP และจากเอาต์พุต MCP ไปยังหน้าจอเรืองแสง เอฟเฟกต์นี้ทำได้โดยเทคนิคพิเศษในด้านเทคโนโลยีและการออกแบบ (เทคโนโลยีการถ่ายเทสูญญากาศ) หลอดที่ผลิตโดยใช้เทคโนโลยีนี้เรียกว่าหลอดแบบมีชั้นและมีขนาดกะทัดรัดมาก ด้วยความช่วยเหลือของหลอดแบบเลเยอร์ รูปภาพในอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนจะถูกสร้างขึ้นใหม่โดยไม่ผิดเพี้ยนของขนาดอินพุตและเอาต์พุต กล่าวคือ เฉพาะความสว่างของภาพเท่านั้นที่ได้รับการปรับปรุง หากจำเป็น หลอดจะติดตั้งองค์ประกอบใยแก้วนำแสงที่เอาต์พุต ซึ่งให้การหมุนภาพ 180° ซึ่งสามารถลดความยาวของอุปกรณ์มองเห็นตอนกลางคืนได้อย่างมาก Image intensifier tube III พร้อมแกลเลียม arsenide photocathode: 1-photocathode; แผ่น 2 ไมโครช่อง; 3- หน้าจอ; 4 ไฟเบอร์ออปติกองค์ประกอบการหมุนภาพ 180 °; แหล่งจ่ายไฟ 5-toroidal

ข้อดีของ Image intensifier tube รุ่น II 1. ความเบา ความกะทัดรัด ความเป็นไปได้ในการใช้งานในอุปกรณ์พกพา 2. มีความไวต่อแสงแฟลชจากภาพที่กำลังจะมาถึง ไฟฉายของอุปกรณ์ให้แสงสว่าง และไฟสัญญาณน้อยลง เมื่อวัตถุที่ส่องสว่างเข้ามาในมุมมองของอุปกรณ์การมองเห็นตอนกลางคืนรุ่นที่สอง การส่องสว่างจะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติและเกิดขึ้นภายในขนาดเชิงมุมของแหล่งกำเนิดแสง โดยไม่ต้องสร้างรัศมี เช่นเดียวกับในอุปกรณ์มองเห็นกลางคืนรุ่นแรก 3. อุปกรณ์มองเห็นกลางคืนรุ่น II ให้การสังเกตเป้าหมายในช่วงที่เกินขอบเขตการทำงานของอุปกรณ์มองเห็นกลางคืนรุ่นแรก 1.5 เท่าในคืนแสงจันทร์และ 1.8 เท่าในคืนที่ดาวเต็มฟ้า

ตัวเพิ่มความเข้มภาพรุ่น III หลอดเหล่านี้ เช่นเดียวกับหลอดของรุ่น II ใช้ MCP เป็น UNU คุณสมบัติของหลอดรุ่นที่สามคือโฟโตแคโทดที่มีประสิทธิภาพสูงโดยพิจารณาจากผลเชิงลบของความสัมพันธ์ขององค์ประกอบของกลุ่ม III และ V ของระบบธาตุ Mendeleev - gallium arsenide โฟโตอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นระหว่างการดูดกลืนควอนตัมแสงโดยแกลเลียมอาร์เซไนด์ไปถึงพื้นผิวที่ขอบด้วยสุญญากาศ ตรงกันข้ามกับสารตั้งต้น (S20ER และ S20) - ข้อดี: - การปล่อยโฟโตเซลล์เพิ่มขึ้นเกือบ 4 เท่าเมื่อเทียบกับโฟโตแคโทดในรุ่นที่สอง อันเนื่องมาจากการใช้รังสีสเปกตรัมที่มีความยาวคลื่นประมาณ 0.9 ไมครอน ซึ่งให้เป้าหมายความละเอียดสูงในบริเวณสเปกตรัมนี้ ค่าสูงสุดซึ่งหมายถึงและเพิ่มช่วงของการตรวจจับและการระบุเป้าหมายกับพื้นหลังตามธรรมชาติ -NVD ที่มีแอมพลิฟายเออร์รุ่น III นั้นแตกต่างจาก NVD รุ่นที่สอง โดยประสิทธิภาพของโฟโตแคโทดที่แสงสว่างมากขึ้น lx หรือน้อยกว่านั้นเนื่องจากความก้าวหน้าไปยังพื้นที่ที่มีความยาวคลื่น 0.9 μm ในขณะที่ NVD ที่มี UYaI ของรุ่น II จะให้การทำงานที่ความสว่างที่สูงขึ้น - เพลทไมโครแชนเนลถูกติดตั้งที่ระยะห่างหนึ่งในสิบของมิลลิเมตรจากโฟโตแคโทดด้วยแรงดันไฟเร่งประมาณ 1,000V ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าหลอดมีความแน่นสูง ลักษณะสเปกตรัมของโฟโตแคโทด II (S20) III (GaAs) รุ่น: 1 - S20; 2- GaAs

ข้อกำหนดสำหรับอุปกรณ์การมองเห็นตอนกลางคืน 1. ให้คุณภาพของภาพสูงพร้อมความละเอียดที่สม่ำเสมอทั่วทั้งขอบเขตการมองเห็น 2. ความสว่างของภาพเพียงพอ 3. การกระจายความสว่างบนพื้นที่ภาพที่ถูกต้อง 4. มีระบบควบคุมความสว่างอัตโนมัติเพื่อป้องกันแสงจ้า 5. ช่วงการสังเกตที่เพียงพอ 6. ความแข็งแกร่ง 7. ป้องกันสิ่งสกปรกและความชื้น 8. ความเก่งกาจของพลังงาน 9. ความสะดวกและง่ายต่อการใช้งานของอุปกรณ์

บล็อกไดอะแกรมทั่วไปของ NVD 1 - เลนส์; 2 - หลอดขยายภาพ; 3 - เลนส์ collimator (แว่นขยาย); 4 - ปริซึมแยก; 5 - ระบบกล้องส่องทางไกล; 6 - แหล่งจ่ายไฟในตัว; 7 - แหล่งจ่ายไฟอิสระ; 8 - ยูอี; 9 - ตัวแปลงแรงดันไฟต่ำ; 10 - สายเคเบิล; 11 - อะแดปเตอร์; 12 - หัวฉีด (ถอดออกได้)

เรียงความ

" อุปกรณ์ออปติคัล"

1. ฟิลเตอร์แสง

ด้วยความช่วยเหลือของฟิลเตอร์แสง ส่วนหนึ่งของสเปกตรัมมักจะแยกออกจากส่วนอื่นๆ ซึ่งหมายความว่าพวกเขากำลังมองหาตัวกรองแสงที่มีขอบดูดกลืนแสงที่คมชัดทั้งจากด้านข้างของส่วนคลื่นยาวของสเปกตรัมและจากด้านข้างของคลื่นสั้น ตัวกรองสีเหลืองหรือสีแดงมีเส้นโค้งการดูดกลืนที่ตกลงอย่างรวดเร็วในส่วนที่มีความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัม ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา คุณสามารถตัดส่วนที่มีความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัมออกจากตำแหน่งที่ต้องการเกือบทั้งหมด ตัวกรองประเภทนี้มีจำหน่ายทั่วไป คุณสามารถสั่งคุณสมบัติการดูดซับที่ต้องการและรับตัวกรองที่มีคุณสมบัติที่เหมาะสม ยากกว่ามากที่จะใช้ฟิลเตอร์แก้วสี ซึ่งเป็นเส้นโค้งการดูดกลืนแสงที่ตกลงอย่างรวดเร็วในส่วนความยาวคลื่นยาวของสเปกตรัม หากมีการกำหนดความต้องการสูงบนความสม่ำเสมอของแก้ว ในกรณีนี้จะใช้ตัวกรองเจลาตินที่ย้อมด้วยสีย้อมอินทรีย์ แนวทางบางประการสำหรับการผลิตตัวกรองดังกล่าวแสดงไว้ด้านล่าง

พื้นที่แคบของสเปกตรัมสามารถแยกได้โดยใช้ตัวกรองชอตต์ร่วมกัน ด้วยเหตุนี้ การใช้ตัวกรองสัญญาณรบกวนจึงเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง มีความโดดเด่นด้วยระดับความโปร่งใสสูงและขอบเขตการส่งสัญญาณที่แคบ การใช้ตัวกรองสัญญาณรบกวนทำให้สะดวกมากที่จะแยกเส้นบางเส้นออกจากสเปกตรัมเส้นของหลอดสเปกตรัม โดยการใช้ตัวกรองสัญญาณรบกวนประเภทเดียวกันตั้งแต่สองตัวขึ้นไปอย่างต่อเนื่อง พื้นหลังที่ส่งจะถูกลดทอนลงอย่างมาก ตัวกรองสัญญาณรบกวนผลิตขึ้นโดยมีการส่งผ่านสูงสุดจาก n = 225 ลีกไปยังพื้นที่อินฟราเรด การผลิตตัวกรองสำหรับส่วนอัลตราไวโอเลตของสเปกตรัมยังคงเกี่ยวข้องกับปัญหาหลายประการ เมื่อเร็ว ๆ นี้ตัวกรองสัญญาณรบกวนสำหรับขอบของสเปกตรัมและแต่ละเส้นได้ปรากฏขึ้นในตลาด ด้วยการผสมผสานฟิลเตอร์ต่างๆ เข้าด้วยกัน ทำให้สามารถรับแบนด์วิดธ์สเปกตรัมที่กำหนดได้

ซื้อตัวกรองสัญญาณรบกวนได้ดีที่สุด การพยายามสร้างตัวกรองด้วยตัวเองนั้นไม่สมเหตุสมผล

เมื่อใช้ตัวกรองสัญญาณรบกวน ต้องคำนึงว่าการซึมผ่านของพวกมันเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงในทิศทางของรังสีตกกระทบ ตัวกรองสัญญาณรบกวนในลำแสงจะร้อนขึ้นเล็กน้อย เนื่องจากมีการดูดซึมน้อยมาก พลังงานที่ไม่ผ่านตัวกรองจะสะท้อนออกมา ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้มาตรการเพื่อแยกผลกระทบที่เป็นอันตรายของรังสีสะท้อนกลับ ตัวกรองแก้วซึ่งมีการดูดซับสูง จะเกิดความร้อนสูงในระหว่างการฉายรังสีที่รุนแรง และเส้นโค้งการดูดกลืนแสงจะเปลี่ยนไป ขอบเขตสเปกตรัมของฟิลเตอร์สีแดงจะเปลี่ยนเป็นพื้นที่สีแดงของสเปกตรัมพร้อมกับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ในเรื่องนี้ เรากล่าวถึงขอบเขตของสเปกตรัมการส่งสัญญาณของหลอดควอทซ์ร้อนของหลอดปรอทแรงดันสูงอยู่ในขอบเขตของความยาวคลื่น > 254 มม.

สีย้อมถูกนำมาใช้ในสารละลายเจลาตินซึ่งถูกทำให้แห้งบนจานแก้ว สูตรสำหรับ 41 ตัวกรองเจลาตินที่เผยแพร่โดย Hodgman ด้านล่างเราให้บางส่วนของพวกเขา ต้องทำความสะอาดแผ่นกระจกด้วยสารละลายโซดาไฟในน้ำและโพแทสเซียมไดโครเมตในกรดซัลฟิวริกก่อน เจลาตินถูกชั่งน้ำหนักล้างเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงในเตาไฟเย็นแล้วนวด จากนั้นใช้เวลา 20 G. เจลาตินแห้ง 300 ซม 3 น้ำละลายที่อุณหภูมิ 40 ° C และกรอง สารละลายเจลาตินนี้ถูกทำให้ร้อนถึง 45°C ผสมกับสี แล้วเทปิเปตลงบนจานแก้ว ทำความสะอาดตามที่ระบุ แผ่นถูกติดตั้งไว้ล่วงหน้าในแนวนอนและป้องกันฝุ่น แผ่นสองแผ่นที่เตรียมในลักษณะนี้หลังจากการอบแห้งจะติดกาวร่วมกับยาหม่องของแคนาดา

สารละลายเจลาตินถ้าเติมน้ำตาลเข้าไปจะเกาะแก้วได้ดียิ่งขึ้น ไทมอลเหมาะสำหรับการฆ่าเชื้อสารละลายเจลาติน: โยนสารชิ้นเล็ก ๆ ที่มีลักษณะคล้ายการบูรลงในสารละลาย ในฐานะที่เป็นพื้นผิวหลัก สามารถใช้ "โครเมียมเจลาติน" ได้: ถึง 100 ซม 3 เติมสารละลายเจลาติน 1% 5 ซม 3 สารละลาย 5% ของสารส้มโครเมียม

อย่างไรก็ตาม การผลิตตัวกรองที่ดียังคงต้องการความรู้เกี่ยวกับคุณสมบัติพิเศษของสีย้อมและความรู้เกี่ยวกับวิธีการทำงานบางอย่าง ต้องคิดว่า E.J. วอลล์พูดถูกเมื่อเขาหยุดสร้างฟิลเตอร์สีเหล่านี้ด้วยตัวเอง ดังนั้น ในแต่ละกรณี มีความจำเป็นต้องทำความคุ้นเคยกับรายละเอียดเกี่ยวกับเอกสารในเรื่องนี้ก่อนโดยผู้เขียนที่ระบุหรือโดยเอกสารของ Weigert ด้วยฟิลเตอร์สีทั้งหมดที่สีย้อมละลายในเจลาติน มีความเสี่ยงที่สีจะเปลี่ยนไปภายในเวลาหลายเดือนหรือหลายปี โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากชั้นนั้นติดกาวด้วยยาหม่องแคนาดา และหากฟิลเตอร์ถูกทิ้งไว้ในแสงเป็นเวลานาน เวลา. ฟิล์มเจลาตินสีมีจำหน่ายตามท้องตลาดจากบริษัทหลายแห่ง

นอกจากนี้เรายังสามารถแนะนำสิ่งที่เรียกว่า ฟิลเตอร์สีเดียว,แถบที่มีความกว้างเกือบเท่ากันซึ่งอยู่ติดกันและแยกออกจากสเปกตรัม ฟิลเตอร์สีเดียวมีสองประเภท: สำหรับบริเวณสเปกตรัมที่กว้างกว่าและสำหรับบริเวณสเปกตรัมที่แคบลง หากขอบเขตการส่งแคบลง ค่าสูงสุดของการส่งสัญญาณก็จะลดลงเช่นกัน - หลายเปอร์เซ็นต์ สามารถใช้ฟิลเตอร์สีเดียวเพื่อขจัดแสงเร่ร่อนในโมโนโครมธรรมดาทั่วไปได้สำเร็จ

สำหรับแว่นตาสีเทา เส้นโค้งการส่งผ่าน โดยทั่วไปจะไม่แสดงการพึ่งพาความยาวคลื่น นอกเหนือจากส่วนสีแดง ระดับความโปร่งใสในกรณีส่วนใหญ่เพิ่มขึ้นอย่างมาก ต้องคำนึงถึงคุณสมบัตินี้เมื่อใช้แว่นตาดังกล่าว เช่น ในรูปลิ่ม เป็นตัวลดทอนในอุปกรณ์สเปกตรัม การเลือกฟิลเตอร์สีเทามีความสำคัญมากเมื่อใช้ฟิลเตอร์ที่มีความหนาแน่นสูง ฟิลเตอร์สีเทาที่ได้จากการถ่ายภาพนั้นค่อนข้างไม่ผ่านการคัดเลือก น่าเสียดายที่พวกมันมักจะกระจายแสงเล็กน้อยในกรณีส่วนใหญ่ ดังนั้นเมื่อใช้ฟิลเตอร์เหล่านี้ รังสีที่กระจัดกระจายอาจทำให้เกิดเอฟเฟกต์แสงเพิ่มเติมได้

การทำตัวกรองของเหลวทำได้ง่ายกว่ามาก สารละลายสีถูกเทลงในอ่างที่มีผนังขนานกับระนาบ เหมาะมากสำหรับจุดประสงค์นี้คือภาชนะแก้วทรงกระบอกที่กล่าวถึงในหน้า 111 ที่ส่วนปลายของเพลตขนานระนาบที่หลอมละลาย ที่ด้านข้างมีกระบวนการบัดกรีลงในภาชนะเพื่อเติมของเหลว เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย เรือของเลย์โบลด์;สำหรับพวกเขา เช่นเดียวกับการผลิตคิวเวตต์ขนาดเล็ก ดูที่ ไวเกิร์ต ตัวกรองของเหลวจากชั้นที่กำหนดไว้อย่างดีหลายชั้นที่วางอยู่ด้านหลังอีกชั้นหนึ่งสามารถประกอบขึ้นได้ค่อนข้างง่ายโดยใช้คิวเวตที่เหมาะสม

เกลืออนินทรีย์สีเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเติมตัวกรองของเหลว เนื่องจากมีความคงทนต่อแสงอย่างสมบูรณ์

คำแนะนำต่อไปนี้นำมาจากงานของ Gibson

4400 A: สารละลายโพแทสเซียมเฟอริไซยาไนด์ 5% ในน้ำ

5000 A: สารละลายโพแทสเซียมไดโครเมต 6% "

6000 A: แผ่นแก้วคิวรัสออกไซด์หรือแผ่นกระจกที่มีรอยแผลเป็น

780: ไอโอดีนในคาร์บอนไดซัลไฟด์

8200 A: ebonite; การซึมผ่านของจานที่มีความหนา0.3 มมที่ 1 ลักซ์ 37% ที่ 2 mk 61%.

ด้านล่างนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับฟิลเตอร์อินฟราเรดต่างๆ ตัวกรองเหล่านี้ เช่นเดียวกับสีย้อมจำนวนมาก ได้รับการตรวจสอบโดย Merkelbach ในช่วง 0.6 ถึง 2.8 เอ็มเค

ชั้นสอง

ตัวกรองที่กำหนดขีดจำกัดการซึมผ่านของความยาวคลื่นยาว: 1 ชั้นน้ำ ซม.การซึมผ่านที่ l=1 mk 80% ที่ลิตร= 1.5 เล็ก 0%

57 G. คอปเปอร์ซัลเฟต น้ำ 1 ลิตร ความหนาของชั้น 1 ซม.สารละลายผ่านที่ l = 5800 A 80% เริ่มจาก l = 7500 A ในทิศทางของคลื่นยาวทึบแสง

สารละลายกึ่งอิ่มตัวของเฟอร์ริกคลอไรด์ในน้ำผ่านที่ความหนาของชั้น 10 มม: ที่ l=0.7 mk 40% ที่ l=0.8 jitk 5% ที่ n=0, และ mk 0% ขออภัย วิธีแก้ปัญหาไม่เสถียร แก้ว BG 19 จาก Schott ที่ความหนา 2 มมผ่าน: ที่ l=0.55 mk 90% ที่ l=0.7 mk 50% และที่ l จาก 0.9 ถึง 2.8 จุกน้อยกว่า 5% ของแสงที่ตกลงมา

แสงสีแดงถูกดูดกลืนแรงกว่าตัวกรองสีน้ำเงิน-เขียวความยาวคลื่นสั้นของบริษัทดังกล่าว เช่นเดียวกับสีน้ำเงินปรัสเซียน

ตัวกรองสำหรับวัตถุประสงค์พิเศษ

หากตามวิธีการที่เสนอโดย Pfund ฟิล์มเซลลูลอยด์ได้รับการบำบัดด้วยไอซีลีเนียมจะได้ชั้นสีดำซึ่งดังที่บาร์นส์และบอนเนอร์แสดงให้เห็นพร้อมกับแผ่นควอทซ์ที่มีความหนา 0.7 มมส่งรังสีเฉพาะที่มีความยาวคลื่นมากกว่า 40 ลีก กระดาษแสดงเส้นโค้งการดูดกลืนระหว่าง 1 ถึง 120 jitk.

ชั้นทองซึ่งโปร่งใส 73% ต่อแสงสีเขียวไม่รวมตาม Kisfaludi รังสีสีแดงและอินฟราเรด

ในกรณีส่วนใหญ่ ตัวกรองสามตัวที่เสนอโดย R.V. ไม้ : ชั้นปูน ต่อไป

รุ่นต่างๆ: 10 มก. nitrosodimethylaniline ต่อน้ำ 100 มล. หนา 5 มม. ตัวกรองนี้ไม่สามารถผ่านพ้นรังสีที่มีความยาวคลื่น 5,000 ถึง 3700 A และสามารถซึมผ่านความยาวคลื่นได้ตั้งแต่ 3700 ถึง 2000 A ในระหว่างการเก็บรักษาในระยะยาว สารละลายจะไม่สามารถซึมผ่านรังสีอัลตราไวโอเลตได้โดยไม่เปลี่ยนสี ชั้นสีเงินบาง ๆ จะโปร่งใสต่อรังสีที่มีความยาวคลื่น 3400 ถึง 3100 A เส้นโค้งการซึมผ่านของชั้นนี้เป็นภาพสะท้อนของเส้นโค้งสะท้อนแสง ในการผลิตฟิลเตอร์ดังกล่าว แผ่นควอทซ์สีเงิน ทำให้เกิดชั้นความหนาที่เมื่อมองผ่านดวงอาทิตย์จะปรากฏเป็นจานสีน้ำเงิน และมองไม่เห็นโครงร่างของบ้านที่ตัดกับพื้นหลังของท้องฟ้าสดใสอีกต่อไป . วางวงแหวนกระดาษกรองที่ชุบด้วยตะกั่วอะซิเตทบนชั้นเงิน จากนั้นแผ่นควอตซ์จะซ้อนทับบนวงแหวนนี้ ในแบบฟอร์มนี้ ตัวกรองจะถูกเก็บไว้เป็นเวลาหลายเดือน

Woodnish ยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าชั้นบาง ๆ ของโลหะอัลคาไลซึ่งทึบแสงอยู่แล้วจนมองเห็นได้ ส่งแสงความยาวคลื่นสั้น ๆ ชั้นดังกล่าวได้จากการระเหยของโลหะอัลคาไลที่บริสุทธิ์มาก ๆ ซึ่งไอระเหยจะสะสมอยู่บนผนังของกระติกน้ำควอทซ์ ระบายความร้อนด้วยอากาศเหลว Wood อธิบายเทคนิคในการเตรียมชั้นดังกล่าว แต่ก็ถือว่าไม่ธรรมดา O'Brien รวมถึง Watstone และ Hurst ยังคงทำงานกับตัวกรองนี้ต่อไป ขีดจำกัดการซึมผ่านสำหรับ

Cs ที่ 4400 Rb 3600 K 3150 Na 2100 Li ยังคงทึบแสงได้ถึง 1400 A

Dressler และ Rikk อธิบายฟิลเตอร์แสงที่ช่วยให้ความไวแสงสัมพัทธ์ของตาแมวซีลีเนียมเข้าใกล้ความไวของดวงตาของเราเกือบทั้งหมด

ไม่แนะนำให้ทำฟิลเตอร์กรองแสงด้วยตัวเอง ควรซื้อแบบสำเร็จรูป เนื่องจากตาแมวแต่ละอันต้องการฟิลเตอร์แสงพิเศษที่คัดสรรมาเป็นพิเศษ นอกจากนี้ ขอแนะนำให้ตรวจสอบความถูกต้องของการติดตั้งเป็นระยะ

บริเวณที่ค่อนข้างแคบใกล้กับความยาวคลื่นใดๆ สามารถแยกได้โดยตัวกรอง Christiapsen ที่รู้จักกันดี ตัวกรองดังกล่าวสำหรับความยาวคลื่นตั้งแต่ 3 ถึง 90 mk Barnes และ Bonner อธิบายสั้น ๆ ก่อนหน้านี้ เพื่อแยกช่วงความยาวคลื่นที่ต้องการ การเปลี่ยนแปลงในอุณหภูมิของคิวเวตต์ด้วยสารละลายถูกนำมาใช้ ใช่ใช้สารละลายโพแทสเซียมและแบเรียมโบรไมด์และสารประกอบไอโอดอร์เทต ซึ่งค่อนข้างไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ จากข้อมูลของผู้เขียน สามารถเปลี่ยนภูมิภาคที่เลือกของสเปกตรัมได้โดยการเลือกความเข้มข้นของสารละลายที่เหมาะสม หากใช้ตัวกรองของเหลวที่ประกอบเองเพื่อแยกแต่ละเส้นในสเปกตรัมของหลอดปรอท ขอแนะนำให้ใช้ตัวกรองร่วมกันดังต่อไปนี้ ชุดค่าผสมเหล่านี้ใช้ได้ในลักษณะเดียวกับตัวกรอง เพิ่มเติมจากตัวกรองสัญญาณรบกวน ■

คู่เหลือง 5790/69 A สามารถแยกแยะได้หากสเปกตรัมของหลอดปรอทถูกส่งผ่านชั้นของสารละลายโพแทสเซียมไดโครเมตเกือบอิ่มตัวที่มีความหนา 5 ซม.

สายสีเขียว 5461 ก. ในคิวเวตต์ที่เติมน้ำ ให้ละลายทาร์ทราซีนในปริมาณที่จำเป็นเพื่อให้เส้นสีน้ำเงินหายไป สำหรับการควบคุมให้ใช้พ็อกเก็ตสเปกโตรสโคป ดับเบิ้ลสีเหลืองจะถูกลบออกโดยการเพิ่มนีโอไดเมียมไนเตรตที่มีจำหน่ายในท้องตลาด การแก้ปัญหาเกือบจะคงที่อย่างไม่มีกำหนด ฟิลเตอร์นี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาทางสเปกโตรสโกปีและโพลาริเมตริก รวมถึงการถ่ายภาพขนาดเล็ก นอกจากนี้ยังสามารถใช้แก้วไดดิเมียมซึ่งมีราคาแพงมาก เนื่องจากต้องใช้ชั้นที่มีความหนาไม่เกิน 2 มม. ซม.

กลุ่มไลน์ 4358–4347 มิกซ์ 8 Gควินินซัลเฟต 100 ซม 3 น้ำกลั่นและกรดซัลฟิวริกเจือจางจะถูกเติมทีละหยดจนชั้นปุยของตะกอนสีขาวที่ตกตะกอนในตอนเริ่มต้นละลาย การละลายของมันเกิดขึ้นอย่างกะทันหัน ชั้นของของเหลวนี้มีความหนา2 ซมเมื่อใช้ร่วมกับแก้วโคบอลต์ธรรมดาจะส่งเพียงร่องรอยของเส้นสีเขียวนอกเหนือจากกลุ่มของเส้นที่ระบุข้างต้น หากสิ่งหลังไม่เป็นที่พึงปรารถนา เพมโป-โรดามีน บี จะถูกเติมลงในสารละลาย เนื่องจากสารละลายของควินินซัลเฟตจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลหลังจากถูกแสงเป็นเวลานาน Pfund ขอแนะนำสารละลายโซเดียมไนเตรตที่มีความหนาของชั้น 12 มม.ความโปร่งใสคือ 65% สำหรับ 4358 A และ 1% สำหรับ 4047 A

เหมาะสมกว่าสำหรับจุดประสงค์นี้ บางที ที่เพิ่งเสนอโดยซันนี่และผู้ทำงานร่วมกันของเขาคือส่วนผสมของสารละลายไนโตรเบนซีน 6% ในแอลกอฮอล์ที่มี 0.01% "โรซามีน 56 พิเศษ"; ชั้นของมันคือ 1 หนา ซมข้ามเส้น 4358 A แต่อ่อนตัวลงเส้นข้างเคียงเป็น 0.1%; ต้องชี้ให้เห็นว่าฟิลเตอร์นี้ไวต่อแสงเล็กน้อย

สำหรับสาย 3125 A Backström อธิบายสั้นๆ เกี่ยวกับตัวกรองต่อไปนี้: สารละลาย14 G. นิกเกิลซัลเฟตและโคบอลต์ซัลเฟต 10 กรัมต่อ 100 ซม.*น้ำกลั่น; ตัวกรองแสงนี้ส่งผ่านที่ความหนาของชั้น3 ซม 3.5% ของสาย 3342 A แต่ 96% ของสาย 3125 A; มีความโปร่งใสไม่เกิน 2300 A. ถ้าอีก45 G. โพแทสเซียมพทาเลตปราศจากกรดซึ่งดูดซับคลื่นสั้นได้ดี จากนั้นความเข้มของเส้น 3023 A ที่อยู่ใกล้เคียงนั้นจะถูกลดทอนลงเหลือ 0.1% ในขณะที่เส้น 3125 A ยังคงมีการซึมผ่านสูง ตัวดูดซับที่เรียบง่ายแต่ไม่ค่อยดีนักคือแผ่นควอตซ์ชุบเงิน

เพื่อเน้นเส้นพ.ศ. 2536 และตาม Oldenberg คุณสามารถใช้กระติกน้ำควอทซ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง40 มม.เติมคลอรีนให้มีความดันประมาณ 6 ATM.เส้น 4358 A จะยังคงอ่อนตัวลงอย่างมาก แต่แนวคลื่นยาวไม่น่าเป็นไปได้

การใช้ตัวกรองแก้วและหลอดสเปกตรัมที่มีจำหน่ายทั่วไปในท้องตลาด ทำให้สามารถแยกเส้นที่เกือบจะเว้นระยะห่างเท่าๆ กันตลอดทั้งสเปกตรัมได้ ตรงกันข้ามกับตัวกรองของเหลว ตัวกรองแก้วมีข้อดีคือมีความเสถียรเกือบไม่มีขีดจำกัด ในหนังสืออ้างอิงเกี่ยวกับฟิสิกส์และเคมี D "Ans and Lax ให้ชุดตัวกรองและหลอดสเปกตรัมที่เกี่ยวข้องกัน

สำหรับแสงที่มองเห็นได้และแสงอัลตราไวโอเลต ชั้นโลหะโปร่งใสของแพลตตินั่ม โรเดียม พลวงที่สะสมโดยการระเหยบนแผ่นควอทซ์จะให้ผลลัพธ์ที่ดี

Teysing และ Göbert สร้างขึ้นด้วยเทคนิคอันหรูหรา ตัวกรองสีเทาที่มีการดูดซับในช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 3000 A ถึง 2.3 mkเป็นค่าคงที่ในทางปฏิบัติ เมื่อต้องการทำเช่นนี้ พวกเขาฝากชั้นที่สองในชั้นหนึ่ง การดูดกลืนที่ลดลงเมื่อความยาวคลื่นลดลง การดูดกลืนที่เปลี่ยนแปลงไปในทิศทางตรงกันข้าม

ฟิล์มโพลาไรซ์ซึ่งขณะนี้ผลิตโดยบริษัทต่างๆ สามารถใช้เป็นตัวกรองความหนาแน่นเป็นกลางแบบแปรผันได้เมื่อข้าม ในหลายกรณี ฟิล์มโพลาไรซ์ถูกใช้อย่างประสบความสำเร็จแทนปริซึมโพลาไรซ์ เมื่อตัดกัน สิ่งที่ดีที่สุดจะลดความสว่างของแสงลงหลายร้อยเท่า เมื่อเทียบกับปริซึมแบบโพลาไรซ์ พวกมันมีข้อได้เปรียบด้านการมองเห็นที่กว้างกว่า สามารถสร้างฟิล์มได้ในขนาดที่แทบจะไร้ขีดจำกัด บางครั้งปัญหาเกิดขึ้นเนื่องจากความต้องการเพื่อให้แน่ใจว่ามีเสถียรภาพทางความร้อน โพลาไรเซอร์สามารถป้องกันความชื้นได้อย่างน่าเชื่อถือ หากจำเป็น โดยการติดกาวระหว่างแผ่นกระจก

ในอีกด้านหนึ่ง การผลิตฟิลเตอร์โพลาไรซ์ประเภทนี้ ในทางกลับกัน การผลิตฟิล์มที่มีการหักเหสองทิศทางช่วยกระตุ้นการออกแบบฟิลเตอร์กระจายแสงแบบหมุนได้ ตัวกรองประเภทนี้อธิบายไว้เมื่อหลายปีก่อนโดย R.V. ใน ud เมื่อแยกส่วนประกอบของสายโซเดียม ตัวกรองประเภทนี้ได้รับการพัฒนาโดย Layot, Ehman, Regius และ Haase ตัวกรองที่มีรู Lyot ผ่านแถบกว้าง 2 A ที่โปร่งใส 13% ในส่วนสีเขียว และ 3 A ที่ 24% ในส่วนสีแดง

2. พื้นผิวกระจก

ก) โลหะ

ผลของการศึกษาเชิงทดลองจำนวนมากในพื้นที่นี้นำไปสู่ข้อสรุปเชิงคุณภาพดังต่อไปนี้ ที่ความยาวคลื่นยาว ไม่กี่ไมครอน โลหะส่วนใหญ่สะท้อนแสง 90 ถึงเกือบ 100% ของแสงตกกระทบ ตั้งแต่ 15 mkมากถึงเกือบ 4000 A เงินนั้นเหนือกว่าโลหะอื่น ๆ ทั้งหมดในการสะท้อนแสง; ในพื้นที่อินฟราเรดสูงถึง 8500 A ทองจะสะท้อนในลักษณะเดียวกับเงิน ทองเหลืองยังเป็นตัวสะท้อนแสงที่ดีมากในบริเวณที่มีความยาวคลื่นยาว ผลงานดังกล่าวแสดงเป็นภาพกราฟิกในรูปที่

การสะท้อนของเงินและอลูมิเนียม

เป็นที่ทราบกันดีว่าด้วยความยาวคลื่นที่ลดลง การสะท้อนแสงของโลหะทั้งหมดจะลดลงอย่างมาก ยกเว้นซิลิคอน โลหะกระจก,หรือที่เรียกว่าโลหะผสม Brashear ซึ่งใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับตะแกรงสะท้อนแสง ประกอบด้วยทองแดง 68% และดีบุก 32% จากข้อมูลของ Pfund ในภูมิภาค Lyman ควอตซ์สะท้อนได้ดีที่สุด และโลหะที่เป็นกระจกสะท้อนสิ่งที่แย่ที่สุด

B) ชั้นที่ลดการสะท้อน

ปัจจุบันชั้นที่ขจัดหรือลดการสะท้อนกลับถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเลนส์ วิธีการฝากชั้นบาง ๆ เช่นแมกนีเซียม แคลเซียม หรือลิเธียมฟลูออไรด์ได้กลายเป็นเทคนิคขั้นสูงมาก ในด้านทัศนศาสตร์ทางเทคนิค การเคลือบผิวแบบหลายชั้นที่ขจัดการสะท้อนกลับเริ่มมีการใช้งานแล้ว ความแข็งแกร่งของชั้นก็เพิ่มขึ้นอย่างมากเช่นกัน อย่างแรกเลย ชั้นที่สะสมจากเฟสของแก๊สนั้นมีความแข็งเหมือนแก้ว ซึ่งเกือบจะทำลายไม่ได้ เทคนิคการสะสมไอได้รับการพัฒนาโดย Geffken การสะท้อนที่ลดลงในชั้นดังกล่าวค่อนข้างมีนัยสำคัญ ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนจากพวกมันขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นเล็กน้อยและมีค่าตั้งแต่ 0.2 ถึง 1% . เมื่อใช้สารเคลือบหลายชั้น การพึ่งพาการสะท้อนของความยาวคลื่นจะลดลง สามารถรับกระจกสะท้อนแสงสูงและการดูดซับต่ำได้ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ต้องการจำนวนชั้นที่เท่ากัน

ในตาราง. ความโปร่งใสและการกระเจิงของแสงโดยระบบออพติคอลที่ประกอบด้วยพื้นผิวจำนวนหนึ่งถูกระบุ โดยสมมติว่า c = 5% หรือ Q 1 = I% ของแสงที่ตกกระทบบนแสงนั้นสะท้อนให้เห็นในแต่ละพื้นผิว ตามที่คาดไว้ อัตราขยายเนื่องจากการสะท้อนที่ลดลงของพื้นผิวสองพื้นผิวนั้นไม่มีนัยสำคัญ แต่ด้วยจำนวนที่เพิ่มขึ้นก็จะมีขนาดใหญ่มากจน ตัวอย่างเช่น ที่พื้นผิว 30 แห่ง แสงที่กระจัดกระจายที่เป็นอันตรายจะลดลงเกือบหกเท่าเนื่องจากญาติ เพิ่มระดับการส่งสัญญาณเป็นสามเท่า

3. กล้องจุลทรรศน์และอุปกรณ์เสริมต่างๆ โดยเฉพาะสำหรับงานระบายความร้อน

กล้องจุลทรรศน์ กล่าวคือ อุปกรณ์ส่องสว่าง ช่องมองภาพ และเลนส์ เป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ให้เราชี้ให้เห็นอุปกรณ์เพิ่มเติมบางอย่าง เช่น ห้องสำหรับการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ ในกรณีนี้ วัตถุจะอยู่ในห้องแบน ซึ่งก๊าซแห้งที่ไหลผ่านอ่างทำความเย็นจะไหลผ่าน สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิระหว่าง - 130 ถึง - และผลึก

ในการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ของการเปลี่ยนเฟส กระบวนการหลอมเหลว หรือการก่อตัวของผลึกเดี่ยวที่อุณหภูมิสูง ในบางกรณี ตัวอย่างของสารสามารถวางบนเทปโลหะรูปตัวยูที่ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า เทปนี้ทำจาก 60% Pt -) - โลหะผสม 40% Rh ทำหน้าที่เป็นเตาหลอมขนาดเล็ก เทปมีขนาดความหนา 0.01 มม. ความกว้าง8 มม. ความยาวด้าน 10 มม. ระยะห่างระหว่างพวกเขา 1.2 มม. อากาศในเตาเผานี้ถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิมากกว่า 1800 ° C อุณหภูมินี้สามารถรักษาได้เป็นเวลานาน อุณหภูมิสามารถกำหนดได้จากกราฟของการพึ่งพากระแสเส้นใย ซึ่งได้จุดดังกล่าวเป็นจุดหลอมเหลวที่รู้จักของสารบางชนิด สารที่เหมาะสมสำหรับจุดประสงค์นี้แสดงไว้ด้านล่างและแสดงจุดหลอมเหลว:

K 2 SO 4, CaO -MgO -2Si 0 2, BaO -2Si 0 2, CaO Al 2 O s ^ SiO 2, ส่วนผสมของ 15% MgO และ 85% SiO 2 ในวิธีการที่เสนอโดย Ordway หยดของการหลอมเหลวจะถูกจับโดยแรงของเส้นเลือดฝอยบนพื้นผิวของเทอร์โมอิเลเมนต์ Pt–PtRh ที่ถูกทำให้ร้อนด้วยกระแสสลับความถี่สูง แรงดันคงที่บนเทอร์โมคัปเปิลที่อุ่นจะใช้วัดอุณหภูมิ วงจรการวัดอุณหภูมิจะต้องได้รับการปกป้องจากผลกระทบของแรงดันไฟสลับโดยตัวกรองตลอดความยาวของเทอร์โมอิเลเมนต์ ข้อผิดพลาดสัมบูรณ์ในการวัดอุณหภูมิที่ 1420 °C คือ 5 ° ในวิธี Velx วงจรวัดอุณหภูมิและวงจรฮีตเตอร์จะถูกแยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง เทอร์โมอิเลเมนต์ถูกทำให้ร้อนด้วยกระแสสลับ 50 คาบครึ่งคลื่น ในช่วงครึ่งคลื่นที่สอง เทอร์โมอิเลเมนต์จะเชื่อมต่อกับวงจรชดเชยเพื่อกำหนดเทอร์โม-EMF

สำหรับกล้องจุลทรรศน์โลหะที่อุณหภูมิสูงมี "ตารางการให้ความร้อนจากโรงงาน พวกเขามีภาชนะสุญญากาศที่ชิ้นส่วนโลหะขัดเงาขนาดเล็กภายใต้การศึกษาถูกให้ความร้อนในสุญญากาศสูงหรือบรรยากาศป้องกันและกระบวนการเปลี่ยนพื้นผิวด้วยอุณหภูมิคือ สังเกต

การติดตั้งเพื่อการวิจัยด้วยกล้องจุลทรรศน์โพลาไรซ์ที่อุณหภูมิต่ำ แผนผังของกล้องติดเข้ากับกล้องจุลทรรศน์โพลาไรซ์เจ- วัตถุประสงค์ของกล้องจุลทรรศน์ 2 - แหวนไม้ก๊อก3 - แผ่นกลวงพร้อมท่อทองเหลืองบัดกรี4, ลดลงในภาชนะ 6 ด้วยอากาศเหลว 5.7 - เทอร์โมอิเลเมนต์ส- กระจกโลหะชุบเงิน9 - ห้องแอร์เย็นแยป - ท่อทองเหลืองผนังหนา,และ- หลอดแก้ว12 - ปลอกสำหรับท่อยู 13– เครื่องทำความร้อนเพิ่มเติม,14 - หลอดพอร์ซเลน15 - เพลทพร้อมท่อทองเหลืองบัดกรี16, แช่ในภาชนะที่เต็มไปด้วยอากาศเหลว17, 18 - เครื่องทำความร้อน, 19 - ไดอาร์ 20 – แหวนไม้ก๊อก,21 - แผ่นวงแหวนที่รองรับด้วยกล้องจุลทรรศน์ระยะ22.

สภาพเลนส์ - วัตถุต้องไม่น้อยกว่า 2.5-3 มม. จากนั้นเมื่อใช้เลนส์ปกติ กำลังขยายสูงสุดที่ทำได้จะไม่เกิน 250–300 ภาพรวมของการพัฒนาวิธีการทางโลหะวิทยาและผลลัพธ์ที่ได้รับนั้นได้รับจาก Reinacher 18) ไฟเฟอร์อธิบายตารางการให้ความร้อนแบบโฮมเมดสำหรับตรวจสอบโลหะผสมที่ออกซิไดซ์ได้ง่ายด้วยกล้องจุลทรรศน์ เครื่องทำความร้อนวางอยู่บนตัวยึดควอตซ์แบบกลวงซึ่งอยู่ในกล่องแก้วที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ ที่ยึดปิดด้วยส่วนของควอตซ์ที่หลอมรวมกับวงแหวนควอทซ์ที่หลอมรวมเข้ากับมัน เตาหลอมความร้อนประกอบด้วยหลอดอัลออนซ์สองหลอดที่หลอมรวมเข้าด้วยกันโดยผ่านสายแพลตตินั่ม . เทอร์โมอิเลเมนต์ใช้เพื่อวัดอุณหภูมิของตัวอย่างที่วางไว้ในเตาหลอม สายไฟที่มีกระแสไฟฟ้าและสายไฟของเทอร์โมอิเลเมนต์ถูกหลอมรวมเข้ากับแก้วเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเชื่อมต่อที่แน่นหนา

วิธีการลดทอนแสงสะท้อนมีการปรับปรุงอย่างรวดเร็ว การสะท้อนแสงที่อ่อนลงทำได้โดยการเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมีของชั้นขอบของเลนส์ หรือชั้นที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่างกันจะสะสมอยู่บนเลนส์

เมื่อเร็ว ๆ นี้กล้องจุลทรรศน์อินฟราเรดซึ่งใช้กล้องจุลทรรศน์สะท้อนแสงมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วมาก มีความก้าวหน้าอย่างมากในการประเมินความผิดปกติบนพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบเฟสคอนทราสต์ ในกล้องจุลทรรศน์อัลตราไวโอเลตก็ใช้วิธีคอนทราสต์เฟสได้สำเร็จเช่นกัน

micromanipulator อย่างง่ายประกอบด้วยกรอบที่มีแผ่นไม้สองแผ่นวางในมุมฉาก ซึ่งเชื่อมต่อกับกล้องจุลทรรศน์และอนุญาตให้มีการเคลื่อนที่ของ microneedles, micropipettes และ microelectrodes

โต๊ะทำความร้อนสูญญากาศ Pfeiffer

อุปกรณ์ออปติคัลเปิดให้มนุษย์สองโลกขั้วในแง่ของขนาด - จักรวาลหนึ่งที่มีขอบเขตมหาศาลและโลกขนาดเล็กที่อาศัยอยู่โดยสิ่งมีชีวิตที่เล็กที่สุด การส่งสัญญาณโทรทัศน์ การสาธิตภาพยนตร์ การถ่ายภาพภูมิประเทศอย่างรวดเร็ว การวัดระยะทางและความเร็วที่แม่นยำทำได้โดยใช้อุปกรณ์ออปติคัลเท่านั้น

อุปกรณ์ทั่วไปที่สร้างภาพ เหล่านี้คือกล้องโทรทรรศน์และกล้องส่องทางไกล กล้องจุลทรรศน์และแว่นขยาย กล้องและเครื่องฉายสไลด์ ... อุปกรณ์ฉายภาพเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่มีลักษณะเฉพาะมากที่สุดในการสร้างภาพ (รูปที่ 1) หากโปรเจคเตอร์ถูกดัดแปลงให้แสดงภาพยนตร์ จะเรียกว่ากล้องถ่ายภาพยนตร์ หากใช้เพื่อแสดงแผ่นใส นี่คือเครื่องฉายสไลด์ ในเครื่องฉายสไลด์ ภาพถ่ายโปร่งใส - สไลด์ D ซึ่งส่องสว่างด้วยแสงของคอนเดนเซอร์ K จะถูกวางไว้ใกล้กับระนาบโฟกัสของเลนส์เพื่อให้ได้ภาพที่ชัดเจนบนหน้าจอ ขนาดภาพขึ้นอยู่กับระยะห่างของโปรเจคเตอร์จากหน้าจอ เมื่อเปลี่ยนระยะนี้ จำเป็นต้องเปลี่ยนตำแหน่งของเลนส์ให้สัมพันธ์กับแผ่นใส หากคุณวางวัตถุที่เรืองแสงไว้แทนหน้าจอ วัตถุนั้นจะปรากฏที่ตำแหน่งของแผ่นใส ตอนนี้ หากคุณติดฟิล์มแทนแผ่นใสและถอดคอนเดนเซอร์ออก คุณจะได้วงจรกล้อง

โครงร่างการมองเห็นของดวงตามนุษย์ก็คล้ายกับของกล้องเช่นกัน ตาสร้างภาพบนเรตินาของมัน ขนาดของภาพวัตถุบนเรตินาขึ้นอยู่กับมุมที่เราเห็นวัตถุ ดังนั้น เส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมของดวงอาทิตย์คือ 32 มุมนี้กำหนดขนาดของภาพของดวงอาทิตย์บนเรตินา เมื่อเห็นจุดสุดโต่งสองจุดของวัตถุในมุมที่น้อยกว่า 1 จุดนั้นจะรวมเข้ากับเรตินาและวัตถุนั้นจะปรากฏต่อผู้สังเกตเป็นจุด ในกรณีนี้ เราว่าความละเอียดของตาไม่เกินหนึ่งนาทีของส่วนโค้ง

กล้องโทรทรรศน์ทำให้สามารถเพิ่มมุมที่มองเห็นวัตถุที่อยู่ไกลออกไปได้ กล้องโทรทรรศน์ตัวแรกถูกสร้างขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 17 ก. กาลิเลโอ. ให้เราอธิบายเส้นทางของรังสีจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลในขอบเขตการจำแนกสมัยใหม่ จากจุดสุดโต่งของวัตถุ รังสีคู่ขนานตกลงมาบนเลนส์และร่างโครงร่างของวัตถุในระนาบโฟกัส ผ่านเลนส์ใกล้ตา ภาพจะถูกมองในมุมที่มากกว่า โดยที่วัตถุสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า กำลังขยายเชิงมุมของกล้องโทรทรรศน์ รูปแบบแสงที่แสดงในรูปที่ 2 เป็นไดอะแกรมของการหักเหของแสง - กล้องโทรทรรศน์ที่มีวัตถุประสงค์ของเลนส์ กล้องโทรทรรศน์ที่มีเลนส์กระจกเรียกว่ารีเฟลกเตอร์หรือกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง ตัวสะท้อนแสงตัวแรกสร้างโดย I. Newton ในปี 1668 (รูปที่ 3)

กล้องโทรทรรศน์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเลนส์ D ช่วยให้คุณสามารถสังเกตวัตถุหรือจุดของวัตถุที่อยู่ในระยะเชิงมุมได้ หากเราคิดว่าความยาวของคลื่นแสงที่ปล่อยออกมาจากวัตถุคือ µm ปรากฎว่ายิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางของกล้องโทรทรรศน์ใหญ่ขึ้น รายละเอียดปลีกย่อยของวัตถุก็แยกแยะได้ด้วยความช่วยเหลือ สำหรับตัวหักเหที่ใหญ่ที่สุด เส้นผ่านศูนย์กลางของวัตถุต้องไม่เกิน . ในทางเทคนิคแล้วมันง่ายกว่าที่จะสร้างกระจกเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และสร้างตัวสะท้อนแสง

กล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกพร้อมกระจกเมตรถูกสร้างขึ้นในสหภาพโซเวียต มันถูกออกแบบเพื่อสังเกตกาแล็กซี่แปรผัน พัลซาร์ ควาซาร์ และวัตถุอวกาศอื่น ๆ

หากต้องการดูวัตถุขนาดเล็กในมุมกว้าง วัตถุนั้นจะต้องอยู่ใกล้ดวงตามากที่สุด อย่างไรก็ตาม เลนส์ตาจะแสดงให้เห็นวัตถุบนเรตินาได้อย่างชัดเจน หากวางไว้ห่างจากดวงตาไม่เกิน 10 ซม. ในระยะทางที่น้อยกว่า ความโค้งสูงสุดของเลนส์ไม่เพียงพอที่จะทำให้ได้ภาพที่ชัดเจนบนเรตินา ดังนั้นวัตถุขนาดเล็กมากจึงถูกตรวจสอบผ่านแว่นขยายหรือกล้องจุลทรรศน์ - อุปกรณ์ที่เพิ่มมุมที่มองเห็นวัตถุ

แว่นขยายที่ประดิษฐ์ขึ้นในศตวรรษที่ 17 นักธรรมชาติวิทยาชาวดัตช์ A. Leeuwenhoek ผู้ค้นพบโลกของจุลินทรีย์ได้เพิ่มขึ้น 300 เท่า การออกแบบกล้องจุลทรรศน์ได้รับการปรับปรุงในปี 1650 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ อาร์. ฮุก แต่จนถึงปี 20 ศตวรรษที่ 19 กล้องจุลทรรศน์ไม่สามารถแข่งขันกับ loupes ที่ดีมากได้ ความก้าวหน้าเกิดขึ้นจากการพัฒนาเลนส์หลายเลนส์ที่ซับซ้อน ขนาดต่ำสุดของวัตถุที่มองเห็นได้ในกล้องจุลทรรศน์จะพิจารณาจากการพึ่งพาอาศัยกัน: A. ในที่นี้ A เป็นค่าคงที่เท่ากับประมาณ 1 สำหรับแสงสีเขียว μm สำหรับวัตถุที่มองเห็นได้ในมุม G กำลังขยาย 1,000 เท่าก็เพียงพอแล้ว

เครื่องมือออปติคัลสเปกตรัมออกแบบมาเพื่อศึกษาองค์ประกอบสเปกตรัมของแสง พวกเขามีบทบาทสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์และใช้เพื่อศึกษากระบวนการที่เกิดขึ้นในพิภพเล็กและเพื่อวัตถุประสงค์ในการใช้งาน ตัวอย่างเช่น ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์สเปกตรัมที่ทันสมัย ​​เราสามารถตัดสินรูปร่างของนิวเคลียสของอะตอมและทำการวิเคราะห์องค์ประกอบที่แม่นยำของสาร ตัวอย่างของเครื่องมือสเปกตรัมคือสเปกโตรสโคป (รูปที่ 4) ซึ่งสามารถมองเห็นสเปกตรัมการแผ่รังสีด้วยสายตา ส่วนหลักของสเปกโตรสโคปคือปริซึมหรือตะแกรงเลี้ยวเบน เลนส์จะรวบรวมรังสีที่ศึกษาบนร่องของคอลลิเมเตอร์ ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สร้างลำแสงที่มีไดเวอร์เจนซ์ต่ำ ซึ่งเป็นลำแสง "ขนาน" หลังจากผ่านปริซึม ลำแสงดังกล่าวจะกลายเป็น n ลำที่เคลื่อนที่ในมุมต่างๆ หากการแผ่รังสีประกอบด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาว . เลนส์บนหน้าจอจะให้ภาพของช่อง A ซึ่งก่อตัวเป็นสเปกตรัม เมื่อจำเป็นต้องศึกษาการแผ่รังสีเอกรงค์ "เกือบ" เช่น องค์ประกอบสเปกตรัมของเส้นเดียว เครื่องมือที่มีความละเอียดสูงจะถูกติดตั้งเป็นอนุกรมด้วยเครื่องมือปริซึมแบบสเปกโตรสโกปี ไม่สามารถใช้อุปกรณ์ความละเอียดสูงได้หากไม่มีการสลายตัวของแสงเบื้องต้น เนื่องจากสามารถทำงานได้ในช่วงความยาวคลื่นที่แคบมากเท่านั้น

การสร้างเลเซอร์เปิดเส้นทางใหม่ในเครื่องมือวัดแสง

ไจโรสโคปเลเซอร์สมัยใหม่สามารถทำงานภายใต้การโอเวอร์โหลดทางกลสูง สามารถติดตั้งบนจรวดและยานอวกาศได้ เครื่องวัดสนามแม่เหล็กแบบเลเซอร์สำหรับวัดสนามแม่เหล็กอ่อน และอุปกรณ์สำหรับวัดความเร็วของอนุภาคและการกระจายขนาด เลเซอร์ออปติคัลเรดาห์ถูกนำมาใช้เพื่อวัตถุประสงค์ต่างๆ ได้สำเร็จ (รูปที่ 5) ความสว่างสูงของการแผ่รังสีเลเซอร์ทำให้สามารถส่งผ่านได้ในระยะทางไกล และระยะเวลาสั้น ๆ ของพัลส์เลเซอร์ให้ความแม่นยำในการวัดระยะทางที่ยอดเยี่ยม เครื่องวัดความเร็วเลเซอร์มีความน่าสนใจ (รูปที่ 6) แสงเลเซอร์ที่สะท้อนจากอนุภาคเคลื่อนที่จะเปลี่ยนความถี่ของการสั่น ที่ความเร็วปกติ การเปลี่ยนแปลงนี้เนื่องจากเอฟเฟกต์ดอปเปลอร์นั้นเล็กน้อย และเนื่องจากความเสถียรของเฟสสูงและเอกรงค์ของแสงเลเซอร์ จึงสามารถวัดได้ และสามารถใช้ค่าที่วัดได้เพื่อกำหนดความเร็วของอนุภาค เช่น การเคลื่อนที่ในการไหลของของเหลวที่ปั่นป่วน (ดู ความปั่นป่วน)

นักฟิสิกส์และวิศวกรกำลังพัฒนาคอมพิวเตอร์ออปติคัล ความสามารถในการออกแบบของมันคือมากกว่า 1 พันล้านครั้งต่อวินาที ซึ่งมากกว่าคอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบันถึงสิบเท่า พื้นฐานของเครื่องดังกล่าวจะเป็นอุปกรณ์เลเซอร์ และหน่วยความจำของเธอจะเป็นแบบออปติคัล โดยอิงจากการบันทึกข้อมูลแบบโฮโลแกรม (ดู Holo-raffia) บนโฮโลแกรม 10 X 10 สามารถบันทึกข้อมูลได้มากกว่า 100 ล้านหน่วย สำหรับข้อมูลปริมาณดังกล่าว จะต้องใช้ข้อความที่พิมพ์ประมาณ 1 ล้านหน้า ด้วยความช่วยเหลือของเลนส์โฮโลแกรม การคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน การแยกฟังก์ชัน การดำเนินการเชิงปริพันธ์ได้ดำเนินการในปัจจุบัน สมการที่ซับซ้อนที่สุดจะได้รับการแก้ไข องค์ประกอบทางแสงเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบอุปกรณ์หลายชนิด ดังนั้น แผ่นใสออปติคัลที่ควบคุมได้ทำให้ได้ภาพที่ได้รับโดยใช้ภาพที่มองไม่เห็นด้วยตา รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า, แปลงเป็นรังสีที่มองเห็นได้

อุปกรณ์ออปติคัลที่ใช้ไฟเบอร์ออปติกช่วยให้คุณดูได้ อวัยวะภายในมนุษย์และป้องกันการเจ็บป่วยร้ายแรง

ดังนั้นเครื่องมือเกี่ยวกับสายตาที่ทันสมัยจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งและมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขาของเศรษฐกิจของประเทศในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

เนื้อหาของบทความ

เครื่องมือออปติกอุปกรณ์ที่มีการแปลงรังสีของภูมิภาคใด ๆ ของสเปกตรัม (อัลตราไวโอเลต, มองเห็นได้, อินฟราเรด) (ส่งผ่าน, สะท้อน, หักเห, โพลาไรซ์) อุปกรณ์เกี่ยวกับแสงมักถูกเรียกว่าอุปกรณ์ที่ทำงานในแสงที่มองเห็นได้เพื่อเป็นการยกย่องประเพณีทางประวัติศาสตร์ ในระหว่างการประเมินคุณภาพของอุปกรณ์เบื้องต้นจะพิจารณาเฉพาะคุณสมบัติหลักเท่านั้น: ความสามารถในการรวมรังสี - ความส่องสว่าง; ความสามารถในการแยกแยะรายละเอียดของภาพที่อยู่ใกล้เคียง - กำลังแก้ไข อัตราส่วนของขนาดของวัตถุและรูปภาพจะเพิ่มขึ้น สำหรับอุปกรณ์จำนวนมาก ลักษณะที่กำหนดคือขอบเขตการมองเห็น ซึ่งเป็นมุมที่มองเห็นจุดสูงสุดของวัตถุจากศูนย์กลางของอุปกรณ์

การแก้ปัญหาพลังงาน.

ความสามารถของอุปกรณ์ในการแยกแยะระหว่างจุดหรือเส้นใกล้สองจุดนั้นเกิดจากลักษณะคลื่นของแสง ค่าตัวเลขของกำลังการแยกรายละเอียด เช่น ระบบเลนส์ ขึ้นอยู่กับความสามารถของนักออกแบบในการรับมือกับความคลาดเคลื่อนของเลนส์ และจัดเลนส์เหล่านี้ให้อยู่ตรงกลางแกนออปติคอลเดียวกันอย่างระมัดระวัง ขีดจำกัดความละเอียดทางทฤษฎีของจุดถ่ายภาพสองจุดที่อยู่ติดกันถูกกำหนดให้เป็นความเท่าเทียมกันของระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางกับรัศมีของวงแหวนมืดวงแรกของรูปแบบการเลี้ยวเบน

เพิ่ม.

ถ้าวัตถุยาว ชมตั้งฉากกับแกนแสงของระบบและความยาวของภาพ ชม΄ แล้วเพิ่มขึ้น มถูกกำหนดโดยสูตร ม = ชม΄/ ชม. การเพิ่มขึ้นขึ้นอยู่กับทางยาวโฟกัสและตำแหน่งสัมพัทธ์ของเลนส์ มีสูตรที่สอดคล้องกันเพื่อแสดงการพึ่งพานี้ ลักษณะสำคัญเครื่องมือสำหรับการสังเกตด้วยตาคือการขยายที่เห็นได้ชัดเจน เอ็ม. มันถูกกำหนดจากอัตราส่วนของขนาดของภาพของวัตถุที่เกิดขึ้นบนเรตินาระหว่างการสังเกตวัตถุโดยตรงและการตรวจสอบผ่านอุปกรณ์ มักจะเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด เอ็มแสดงทัศนคติ เอ็ม=tg ข/tg เอ, ที่ไหน เอคือมุมที่ผู้สังเกตเห็นวัตถุด้วยตาเปล่า และ ข- มุมที่ตาของผู้สังเกตมองเห็นวัตถุผ่านอุปกรณ์

หากคุณต้องการสร้างอุปกรณ์ออปติคัลคุณภาพสูง คุณควรปรับชุดคุณสมบัติหลัก - รูรับแสง ความละเอียด และกำลังขยายให้เหมาะสม เป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างกล้องส่องทางไกล เช่น กล้องดูดาว โดยจะมีกำลังขยายขนาดใหญ่ที่มองเห็นได้เท่านั้น และปล่อยให้มีความสว่างเพียงเล็กน้อย (รูรับแสง) จะมีความละเอียดต่ำ เนื่องจากจะขึ้นอยู่กับรูรับแสงโดยตรง

การออกแบบอุปกรณ์ออปติคัลมีความหลากหลายมาก และคุณลักษณะต่างๆ ถูกกำหนดโดยวัตถุประสงค์ของอุปกรณ์เฉพาะ แต่เมื่อแปลระบบออปติคัลที่ออกแบบใดๆ ลงในอุปกรณ์กลไกออปติคัลสำเร็จรูป จำเป็นต้องวางองค์ประกอบออปติคัลทั้งหมดอย่างเคร่งครัดตามรูปแบบที่ยอมรับ ยึดให้แน่น ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ปรับตำแหน่งของชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้อย่างแม่นยำ และวางไดอะแฟรมเพื่อกำจัด พื้นหลังที่ไม่ต้องการของรังสีที่กระจัดกระจาย บ่อยครั้งที่จำเป็นต้องรักษาค่าที่ตั้งไว้ของอุณหภูมิและความชื้นภายในอุปกรณ์เพื่อลดการสั่นสะเทือนเพื่อทำให้การกระจายน้ำหนักเป็นปกติเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกำจัดความร้อนจากหลอดไฟและอุปกรณ์ไฟฟ้าเสริมอื่น ๆ มูลค่าที่แนบมา รูปร่างเครื่องมือและความสะดวกในการใช้งาน

กล้องจุลทรรศน์

หากมองวัตถุผ่านเลนส์บวก (สะสม) ซึ่งอยู่ด้านหลังเลนส์ไม่เกินจุดโฟกัส ก็จะเห็นภาพในจินตนาการที่ขยายใหญ่ขึ้นของวัตถุนั้น เลนส์ดังกล่าวเป็นกล้องจุลทรรศน์ธรรมดาและเรียกว่าแว่นขยายหรือแว่นขยาย จากแผนภาพในรูปที่ 1 คุณสามารถกำหนดขนาดของภาพที่ขยายได้ เมื่อตาถูกปรับเป็นลำแสงคู่ขนาน (ภาพของวัตถุอยู่ในระยะไม่แน่นอน ซึ่งหมายความว่าวัตถุนั้นอยู่ในระนาบโฟกัสของเลนส์) กำลังขยายที่ชัดเจน เอ็มสามารถกำหนดได้จากความสัมพันธ์ (รูปที่ 1):

เอ็ม=tg ข/tg เอ = (ชม/ฉ)/(ชม/วี) = วี/ฉ,

กล้องโทรทรรศน์

กล้องโทรทรรศน์ขยายขนาดที่มองเห็นได้ของวัตถุที่อยู่ห่างไกล โครงร่างของกล้องโทรทรรศน์ที่ง่ายที่สุดประกอบด้วยเลนส์บวกสองตัว (รูปที่ 2) รังสีจากวัตถุที่อยู่ห่างไกลขนานกับแกนของกล้องโทรทรรศน์ (รังสี เอและ คในรูป 2) ถูกรวบรวมไว้ที่แบ็คโฟกัสของเลนส์ตัวแรก (วัตถุประสงค์) เลนส์ที่สอง (ช่องมองภาพ) จะถูกลบออกจากระนาบโฟกัสของเลนส์ด้วยความยาวโฟกัสและรังสี เอและ คออกอีกครั้งขนานกับแกนของระบบ บีมบ้าง ขซึ่งไม่ได้มาจากจุดเหล่านั้นของวัตถุที่รังสีมา เอและ ค, ตกเป็นมุม เอไปยังแกนของกล้องโทรทรรศน์ ผ่านจุดโฟกัสด้านหน้าของวัตถุ และหลังจากนั้นจะขนานกับแกนระบบ เลนส์ใกล้ตาหันเข้าหาโฟกัสด้านหลังเป็นมุม ข. เนื่องจากระยะห่างจากโฟกัสด้านหน้าของเลนส์ถึงตาของผู้สังเกตนั้นเล็กเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับระยะห่างจากวัตถุ จากนั้นจากแผนภาพในรูปที่ 1 2 คุณจะได้รับนิพจน์สำหรับการเพิ่มขึ้นที่ชัดเจน เอ็มกล้องโทรทรรศน์:

เอ็ม= -tg ข/tg เอ = –F/ฉหรือ F/ฉ).

เครื่องหมายลบแสดงว่าภาพกลับด้าน ในกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ มันยังคงเป็นอย่างนั้น กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินใช้ระบบพลิกกลับเพื่อดูภาพปกติมากกว่าภาพกลับด้าน ระบบกลับด้านอาจรวมถึงเลนส์เพิ่มเติมหรือปริซึมเช่นเดียวกับในกล้องส่องทางไกล

อุปกรณ์ให้แสงสว่างและฉายภาพ

ไฟฉาย

ในรูปแบบออปติคัลของสปอตไลท์ แหล่งกำเนิดแสง เช่น ปล่องอาร์คไฟฟ้า อยู่ที่โฟกัสของรีเฟลกเตอร์แบบพาราโบลา รังสีที่เล็ดลอดออกมาจากทุกจุดของส่วนโค้งนั้นสะท้อนด้วยกระจกพาราโบลาซึ่งเกือบจะขนานกัน ลำแสงเบี่ยงเบนเล็กน้อยเนื่องจากแหล่งกำเนิดไม่ใช่จุดส่องสว่าง แต่เป็นปริมาตรที่มีขนาดจำกัด

ไดสโคป

โครงร่างออปติคัลของอุปกรณ์นี้ ออกแบบมาเพื่อดูแผ่นใสและกรอบสีโปร่งใส ประกอบด้วยระบบเลนส์สองระบบ: คอนเดนเซอร์และเลนส์ฉายภาพ คอนเดนเซอร์จะให้แสงต้นฉบับที่โปร่งใสอย่างสม่ำเสมอ โดยนำรังสีเข้าไปในเลนส์ฉายภาพ ซึ่งจะสร้างภาพของต้นฉบับบนหน้าจอ (รูปที่ 4) เลนส์ฉายภาพให้การโฟกัสและการเปลี่ยนเลนส์ ซึ่งช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนระยะห่างของหน้าจอและขนาดของภาพได้ รูปแบบแสงของเครื่องฉายภาพยนตร์เหมือนกัน

เครื่องมือสเปกตรัม

องค์ประกอบหลักของอุปกรณ์สเปกตรัมอาจเป็นปริซึมแบบกระจายหรือตะแกรงเลี้ยวเบน ในอุปกรณ์ดังกล่าว แสงจะถูกจัดชิดกันก่อน กล่าวคือ ก่อตัวเป็นลำรังสีคู่ขนาน แล้วสลายเป็นสเปกตรัม และในที่สุด ภาพของช่องสัญญาณเข้าของอุปกรณ์จะเน้นที่ช่องสัญญาณออกสำหรับความยาวคลื่นแต่ละช่วงของสเปกตรัม

สเปกโตรมิเตอร์

ในอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่เป็นสากลนี้มากหรือน้อย ระบบการปรับโฟกัสและการโฟกัสสามารถหมุนได้สัมพันธ์กับศูนย์กลางของโต๊ะซึ่งมีองค์ประกอบที่สลายแสงเป็นสเปกตรัม อุปกรณ์นี้มีมาตราส่วนสำหรับอ่านมุมการหมุน เช่น ปริซึมแบบกระจาย และมุมเบี่ยงเบนหลังจากนั้นของส่วนประกอบสีต่างๆ ของสเปกตรัม จากผลการอ่านดังกล่าว เช่น การวัดดัชนีการหักเหของแสงของของแข็งโปร่งใส

สเปกโตรกราฟ

นี่คือชื่ออุปกรณ์ที่มีการบันทึกสเปกตรัมผลลัพธ์หรือบางส่วนของอุปกรณ์บนวัสดุการถ่ายภาพ คุณสามารถรับสเปกตรัมจากปริซึมที่ทำจากควอตซ์ (ช่วง 210-800 นาโนเมตร) แก้ว (360-2500 นาโนเมตร) หรือเกลือสินเธาว์ (2500-16000 นาโนเมตร) ในช่วงสเปกตรัมที่ปริซึมดูดซับแสงได้น้อย ภาพของเส้นสเปกตรัมในสเปกโตรกราฟจะสว่าง ในสเปกโตรกราฟที่มีเกรตติ้งการเลี้ยวเบน ตัวหลังทำหน้าที่สองอย่าง: พวกมันสลายการแผ่รังสีเป็นสเปกตรัมและเน้นองค์ประกอบสีไปยังวัสดุที่ใช้ถ่ายภาพ อุปกรณ์ดังกล่าวยังใช้ในภูมิภาคอัลตราไวโอเลต

อุปกรณ์ออปติคัล

อุปกรณ์ออปติคัลทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม:

1) อุปกรณ์ที่ได้รับภาพออปติคัลบนหน้าจอ ได้แก่ กล้องถ่ายภาพยนตร์ เป็นต้น

2) อุปกรณ์ที่ทำงานร่วมกับ .เท่านั้น ตามนุษย์และไม่สร้างภาพบนหน้าจอ ซึ่งรวมถึงและอุปกรณ์ต่างๆ ของระบบ อุปกรณ์ดังกล่าวเรียกว่าภาพ

กล้อง.

กล้องสมัยใหม่มีโครงสร้างที่ซับซ้อนและหลากหลาย แต่เราจะพิจารณาว่ากล้องประกอบด้วยองค์ประกอบพื้นฐานอย่างไรและทำงานอย่างไร

ส่วนหลักของกล้องคือ เลนส์ - เลนส์หรือระบบเลนส์ที่วางอยู่ด้านหน้าตัวกล้องที่มีน้ำหนักเบา (รูปที่ด้านซ้าย) เลนส์สามารถเคลื่อนย้ายได้อย่างราบรื่นเมื่อเทียบกับฟิล์มเพื่อให้ได้ภาพที่ชัดเจนของวัตถุที่อยู่ใกล้หรือไกลจากกล้อง

ระหว่างการถ่ายภาพ เลนส์จะเปิดขึ้นเล็กน้อยโดยใช้ชัตเตอร์แบบพิเศษ ซึ่งจะส่งแสงไปยังฟิล์มในช่วงเวลาที่ถ่ายภาพเท่านั้น กะบังลมควบคุมปริมาณแสงที่กระทบกับฟิล์ม กล้องสร้างภาพที่ลดขนาด ผกผัน จริง ซึ่งติดอยู่กับฟิล์ม ภายใต้การกระทำของแสง องค์ประกอบของภาพยนตร์จะเปลี่ยนไปและภาพก็ประทับอยู่บนนั้น มันยังคงมองไม่เห็นจนกว่าฟิล์มจะจุ่มลงในโซลูชั่นพิเศษ - นักพัฒนา ภายใต้การดำเนินการของผู้พัฒนา ส่วนต่างๆ ของภาพยนตร์ที่โดนแสงจะมืดลง ยิ่งจุดบนฟิล์มมีแสงมากเท่าใด ก็ยิ่งมืดมากขึ้นเท่านั้นหลังการพัฒนา ภาพที่ได้จะถูกเรียก (จาก lat. negativus - ลบ) ตำแหน่งที่สว่างของวัตถุจะออกมามืดและที่มืดนั้นสว่าง

เพื่อให้ภาพนี้ไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การกระทำของแสง ฟิล์มที่พัฒนาแล้วจึงแช่อยู่ในโซลูชันอื่น - ตัวแก้ไข โดยจะละลายและชะล้างชั้นที่ไวต่อแสงของส่วนต่างๆ ของฟิล์มที่ไม่ได้รับผลกระทบจากแสง ฟิล์มจะถูกล้างและทำให้แห้ง

พวกเขาได้มาจากแง่ลบ (จากภาษาละติน pozitivus - บวก) นั่นคือภาพที่สถานที่มืดตั้งอยู่ในลักษณะเดียวกับบนวัตถุที่ถ่ายภาพ ในการทำเช่นนี้ กระดาษเชิงลบจะถูกนำไปใช้กับกระดาษที่เคลือบด้วยชั้นไวแสง (สำหรับกระดาษภาพถ่าย) และมีการส่องสว่าง จากนั้นกระดาษภาพถ่ายจะถูกจุ่มลงในผู้พัฒนาจากนั้นจึงล้างและเช็ดให้แห้งในผู้ให้บริการ

หลังจากที่ฟิล์มได้รับการพัฒนา เมื่อพิมพ์ภาพถ่าย จะใช้เครื่องขยายภาพซึ่งจะขยายภาพเนกาทีฟบนกระดาษภาพถ่าย

แว่นขยาย

เพื่อให้มองเห็นวัตถุขนาดเล็กได้ดีขึ้น คุณต้องใช้ แว่นขยาย.

แว่นขยายเป็นเลนส์สองด้านที่มีความยาวโฟกัสน้อย (ตั้งแต่ 10 ถึง 1 ซม.) แว่นขยายเป็นอุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดที่ช่วยให้คุณสามารถเพิ่มมุมรับภาพได้

ตาของเรามองเห็นเฉพาะวัตถุเหล่านั้น ซึ่งเป็นภาพที่ได้มาจากเรตินา ยิ่งภาพของวัตถุมีขนาดใหญ่เท่าใด มุมมองที่เราพิจารณายิ่งมากเท่าใด เราก็ยิ่งแยกแยะได้ชัดเจนมากขึ้นเท่านั้น วัตถุจำนวนมากมีขนาดเล็กและมองเห็นได้จากระยะการมองเห็นที่ดีที่สุดในมุมรับภาพใกล้กับขีดจำกัด แว่นขยายเพิ่มมุมรับภาพเช่นเดียวกับภาพของวัตถุบนเรตินา ดังนั้นขนาดที่ชัดเจนของวัตถุ
เพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับขนาดจริง

เรื่อง ABวางไว้ที่ระยะห่างน้อยกว่าทางยาวโฟกัสจากแว่นขยายเล็กน้อย (รูปทางขวา) ในกรณีนี้ แว่นขยายให้ภาพจิตโดยตรง ขยายใหญ่ขึ้น A1 B1.โดยปกติแว่นขยายจะวางเพื่อให้ภาพของวัตถุอยู่ในระยะการมองเห็นที่ดีที่สุดจากดวงตา

กล้องจุลทรรศน์.

เพื่อให้ได้กำลังขยายเชิงมุมขนาดใหญ่ (ตั้งแต่ 20 ถึง 2000) โดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล ภาพที่ขยายใหญ่ขึ้นของวัตถุขนาดเล็กในกล้องจุลทรรศน์ได้มาจากการใช้ระบบออปติคัล ซึ่งประกอบด้วยวัตถุประสงค์และเลนส์ใกล้ตา

กล้องจุลทรรศน์ที่ง่ายที่สุดคือระบบที่มีเลนส์สองชิ้น: วัตถุประสงค์และเลนส์ใกล้ตา เรื่อง ABวางไว้ด้านหน้าเลนส์ซึ่งเป็นเลนส์ในระยะไกล F1< d < 2F 1 และมองผ่านช่องมองภาพซึ่งใช้เป็นแว่นขยาย กำลังขยาย G ของกล้องจุลทรรศน์เท่ากับผลคูณของกำลังขยายของวัตถุ G1 และกำลังขยายของเลนส์ใกล้ตา G2:

หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์จะลดลงเพื่อให้มุมรับภาพเพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอ อันดับแรกด้วยเลนส์ และจากนั้นด้วยเลนส์ใกล้ตา

เครื่องฉายภาพ

อุปกรณ์ฉายภาพใช้เพื่อให้ได้ภาพที่ขยายใหญ่ขึ้น โอเวอร์เฮดโปรเจ็กเตอร์ใช้ในการผลิตภาพนิ่ง ในขณะที่โปรเจ็กเตอร์ฟิล์มผลิตเฟรมที่แทนที่กันและกันอย่างรวดเร็ว เพื่อนและถูกมองด้วยตามนุษย์เป็นภาพเคลื่อนไหว ในเครื่องฉายภาพ ภาพถ่ายบนฟิล์มใสจะถูกวางจากเลนส์ในระยะไกล ง,ซึ่งตรงตามเงื่อนไข: F< d < 2F . ในการทำให้ฟิล์มสว่างขึ้นจะใช้หลอดไฟฟ้า 1 เพื่อให้ฟลักซ์แสงมีสมาธิจึงใช้คอนเดนเซอร์ 2 ซึ่งประกอบด้วยระบบเลนส์ที่รวบรวมรังสีที่แยกจากแหล่งกำเนิดแสงบนเฟรมฟิล์ม 3. การใช้เลนส์ 4, ได้ภาพจริงที่ขยายใหญ่ขึ้นโดยตรงบนหน้าจอ5

กล้องโทรทรรศน์.

กล้องโทรทรรศน์หรือกล้องส่องทางไกลใช้เพื่อดูวัตถุที่อยู่ห่างไกล วัตถุประสงค์ของกล้องโทรทรรศน์คือการรวบรวมแสงจากวัตถุที่กำลังศึกษาให้มากที่สุดและเพิ่มขนาดเชิงมุมที่ชัดเจน

ส่วนออปติคัลหลักของกล้องโทรทรรศน์คือเลนส์ที่รวบรวมแสงและสร้างภาพของแหล่งกำเนิด

กล้องโทรทรรศน์มีสองประเภทหลัก: ตัวหักเหแสง (ขึ้นอยู่กับเลนส์) และตัวสะท้อนแสง (ขึ้นอยู่กับกระจก)

กล้องโทรทรรศน์ที่ง่ายที่สุด - หักเหเช่นกล้องจุลทรรศน์มีเลนส์และช่องมองภาพ แต่ไม่เหมือนกับกล้องจุลทรรศน์เลนส์กล้องโทรทรรศน์มีความยาวโฟกัสขนาดใหญ่และช่องมองภาพมีขนาดเล็ก เนื่องจากวัตถุของจักรวาลอยู่ห่างจากเรามาก รังสีจากพวกมันจะไปในลำแสงคู่ขนานและถูกรวบรวมโดยเลนส์ในระนาบโฟกัส ซึ่งจะได้ภาพจริงผกผัน ลดลง เพื่อให้ภาพตรง จะใช้เลนส์อีกตัวหนึ่ง