VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Линза представляет собой прозрачное тело, ограниченные двумя поверхностями. Одна из которых обычно сферическая, иногда цилиндрическая, а вторая сферическая или плоская. Они преломляют лучи, способные формировать изображения [1].

Материалом для изготовления линз служат: стекло, кварц, кристаллы, пластмассы.

По оптическим свойствам линзы делятся на собирающие (рисунок 1) и рассеивающие (рисунок 2).

Линза будет являться собирающей, когда ее оптическая сила будет положительна, если сила отрицательна, то линза рассеивающая.

Рисунок 1. Собирающая линза. Рисунок 2. Рассеивающая линза.

Собирающие линзы чаще всего используют в фотоаппаратах и лупах, а рассеивающая линза в изготовления коррекционных очков[2].

Электростатические и магнитные линзы.

Электронные линзы представляют собой устройства, с помощью электрических и магнитных полей в которых формируются и фокусируются пучки заряженных частиц. Различают Электростатические и магнитные линзы.

Электростатические линзы. Если представить электростатическое поле с вогнутыми и выпуклыми эквипотенциальными поверхностями, например в системах металлических электродов и диафрагм, обладающих осевой симметрией, то получится электростатическая линза.

Простейшая электростатическая линза (рисунок 3) состоит из двух электродов, на которые поданы разные потенциалы. Если потенциалы различны по обе стороны линзы, то такая линза называется иммерсионной

Магнитная линза (рисунок 4) обычно представляет соленоид с сильным магнитным полем. Чтобы магнитное поле сконцентрировалось на оси симметрии, соленоид помещают в железный кожух с узким внутренним кольцевым разрезам.

Рисунок 3. Электростатическая линза

Рисунок 4. Движение электронов в магнитной линзе.

Преломление магнитных и электростатических линз зависит от их фокусных расстояний, которые зависят от устройства линзы, скоростью электронов разностью потенциалов, приложенной к электродам, индукцией магнитного поля. Если изменять разность потенциалов или регулировать ток в катушке, то можно изменить фокусное расстояния линз.

Электростатические и магнитные линзы нашли широкое применение в микроскопии, используются в электрона -лучевых трубках, электронных и световых микроскопах[3][4].

Применение линз в медицине.

Очковые линзы.

Очковая оптика является разделом офтальмологической оптики, в котором рассматривается оптические средства коррекции зрения, а так же разделом прикладной оптики и оптического приборостроения.

В настоящие время действуют три основных стандарта, определяющих основную терминологию в очковой оптике.

Согласно этим стандартам принята следующая терминология.

Очковая линза-линза, предназначенная для коррекции зрения. Для определения оптической силы применяется термин "рефракция". Рефракция F'-величина, обратная фокусному расстоянию очковой линзы, измеренному в метрах.

F'=1/f

Единицей рефракции является диоптрия.

Также для характеристики линзы используют такие понятия как:

Передняя вершинная рефракция F_v - это величина, обратная переднему фокальному отрезку очковой линзы, измеренному в метрах.

F_v=1/s_F

Задняя вершинная рефракция F'_v-это величина, обратная переднему фокальному расстоянию отрезку очковой линзы, измеренному в метрах.

F_'v=1/s'_F'

Очень часто корригирующая очковая линза является стигматической.

Стигматическая линза-линза, сводящая пучок параксиальных световых лучей в один фокус.

Астигматическая линза- линза, которая имеет в параксиальной области два фокуса для двух взаимно перпендикулярных плоскостей сечений, падающего пучка[5].

Классификация очковых линз.

По своему оптическому действию линзы подразделяются на: • сферические • астигматические (цилиндрические, торические) • афокальные (призматические, эйконические)

Линзы по своему оптическому действию подразделяются на: • сферические • астигматические (цилиндрические, торические) • афокальные (призматические, эйконические)

По форме преломляющей поверхности: сферические, асферические, ретикулярные

По количеству оптических зон линзы для очков классифицируются по следующим категориям: монофокальные и мультифокальные (бифокальные, трифокальные, прогрессивные).

Монофокальная линза имеет один фокус (точку пересечения световых лучей, преломлённых ею), чему и обязана своим названием. Она дает возможность чётко видеть предметы на определённом расстоянии. Данные линзы используются для коррекции миопии, гиперметропии, астигматизма, могут также назначаться при возрастном ослаблении аккомодации (пресбиопии).

Страдающие пресбиопией могут использовать бифокальные линзы, которые состоят из двух частей: верхняя используется для зрения вдаль, а нижняя — для близи (чтения, шитья и т.д.). Они разделяются чёткой границей, что не позволяет чётко видеть предметы, расположенные между дальней и ближней точкой видения.

В этом плане более удобны трифокальные линзы, которые помимо зон для дали и близи имеют таковую для средней дистанции (50-70 см). Однако и они не лишены такого ощутимого недостатка, как резкие переходы между зонами, что не позволяет глазу плавно переходить от объекта к объекту, расположенным на разных расстояниях [6].

Медицинский эндоскоп.

Элементами оптических систем является: световой пучок, линзы, зеркала, призмы и плоские параллельные пластины, волоконно-оптические детали.

Волоконно-оптические детали-детали, которые способны передавать свет по каналам, которые называются светопроводами.

Волоконной оптикой называется раздел оптики, в котором рассматривается передачу света и изображений по светопроводам.

Волоконно-оптическая оптика основана на полном внутреннем отражении света. Свет попадает внутрь волокна, которое окружено веществом, у которого показатель преломления меньше, отражается и распространяется вдоль этого волокна.

Для передачи больших световых потоков волокна собираются в жгуты.

В медицине это используется для передачи световой энергии( освещение внутренних полостей), и передачи изображения[7].

Медицинский аппарат, основанный наволоконной оптики, называется эндоскоп.

В зависимости от назначения, медицинские эндоскопы делятся на следующие типы:

• смотровой (эндоскоп, предназначенный для исследования внутренних полостей и органов человека)

• биопсийный (эндоскоп, предназначенный для взятия пробы ткани с требуемого участка для последующего гистологического анализа)

• операционный( эндоскоп, предназначенный для проведения диагностических, лечебных и хирургических манипуляций, путем введения инструментов под визуальным контролем)

В зависимости от системы передачи изображения, эндоскопы подразделяют на следующие подгруппы:

• эндоскопы с волоконной оптикой - гибкие эндоскопы, в оптической схеме которых используются гибкие волоконные световоды для передачи изображения. Необходимо их отличать от эндоскопов с волоконным световодом, в которых освещение наблюдаемого объекта создается световым потоком, передаваемым по волоконному световоду от источника света, установленного вне исследуемой области;

• эндоскопы с линзовой оптикой - эндоскопы, оптическая наблюдательная система которых построена с применением линз;

• эндоскопы тубусные - простейшие эндоскопы, представляющие собой полую трубку, которая может быть снабжена лупой[8].

Наблюдательная система эндоскопа

Наблюдательная система эндоскопа состоит из трех основных частей: объектива, системы передачи изображения и окуляра (рисунок 3). Так как исследуемый объект расположен перед объективом на конечном расстоянии, то формально данная система может быть отнесена к группе микроскопов. Однако, исходя из особенности конструкции и работы эндоскопа, необходимо отметить, что, во-первых, наблюдательная система имеет малую величину числовой апертуры в пространстве предметов; во-вторых, объектив имеет небольшую величину фокусного расстояния (от 1 до 20 мм) и малое относительное отверстие (от 1: 8 до 1:15); в-третьих, расстояние до исследуемой поверхности изменяется в пределах от 10 до 100 мм, что в несколько раз превышает величину фокусного расстояния объектива; в-четвертых, отсутствует фокусировка на различные расстояния до объекта. Поэтому эндоскоп целесообразнее рассматривать как телескопическую систему небольшого увеличения, снабженную оборачивающей системой.[9]

1 3

Рисунок 5. Принципиальная оптическая схема наблюдательной системы

эндоскопа

Список использованной литературы интернет ресурсов:

1. Трофимова Т. И. Курс физики. Учебное пособие для вузов.- Издание 10-е, стер. -М.: Издательский центр "Академия", 2005.-560 с.

2. Савельев И.В. Курс общей физики: Учеб. пособие. В 3-х т. Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.- 3-е изд., испр.-М.: Наука. Гл. ред. физ- мат. лит., 1988.- 496 с., ил.

3. Трофимова Т.И. Курс физики. Учебное пособие для вузов.- Издание 10-е, стер. -М.: Издательский центр "Академия", 2005.-560 с.

4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Учебное пособие: Для вузов в 5 т. Т3. Электричество. -4-е изд., стереот. -М.:ФИЗМАЛИТЕТ; Изд-во МФТИ, 2004.-640 с.

5. Хацевич Т.Н. Медицинские оптические приборы. Ч. 2. Очковая оптика: Учеб. пособие.- Новосибирск:СГГА.- 2002.-241 с.

6. http://www.vseoglazah.ru/vision-correction/eyeglasses/lenses/

7. Ремизов А.Н. Р38 Медицинская и биологическая физика: учеб. для вузов/ А. Н. Ремизов, А.Г. Максина, А.Я. Потапенко .- 6-е изд., стереотип. -М.: Дрофа, 2005. -558,[2]с. :ил.

8. Хацевич Т.Н., Михайлов И.О С26 Эндоскопы: Учеб. пособие. - Новосибирск: СГГА, 2002.- 196 с.

9. Хацевич Т.Н., Михайлов И.О С26 Эндоскопы: Учеб. пособие. - Новосибирск: СГГА, 2002.- 196 с.

Код для цитирования: Скопировать