Шинжлэх ухаанд хайртай Монголчууддаа: Одон орны дуран авах гэж байгаа бол

Сонирхогчийн одон орны дуран маань хүний нүдэнд нарийн өнцгөөр харагдах талбайг өргөн өнцөгрүү хувиргаж томруулж харагдуулдаг оптик багаж юм. Ийм дуран нь үндсэндээ 2 гол хэсгээс бүрэлдэнэ:

(1) объектив

(2) окуляр

Объективийн гол үүрэг нь тэнгэрийн эрхсийн гэрлийг цуглуулж дүрсийг нь үүсгэх, харин окуляр нь тэрхүү үүсгэсэн дүрсийг томруулж харуулна – ердөөсөө л энэ. Нэг хэсэг нь гэрэл цуглуулж дүрс үүсгээд нөгөө хэсэг нь тэр дүрсийг томруулна. Тэгхээр тэнгэрлүү хардаг хэсэг нь объектив харин нүдээрээ хардаг хэсэг нь окуляр юм.

Гэрэл цуглуулах объектив маань линз эсвэл толь, эсвэл аль алиныг нь ашигласан холимог байх ба харин томруулж харах окуляр маань дандаа линз байна. Ингэж янз янзаар гэрэл цуглуулдаг загварууд тус бүр өөрийн давуу болон сул талуудтай. Тэдгээрийг цааш нь дэлгэрүүлхийн өмнө оптикийн 3 амархан ойлголтыг танилцуулья. Хэрвээ та 10 жилийн физикийн хичээлээ санаж байвал эсвэл зураг хөрөг авдаг хүн бол амархан энгийн ойлголтууд:

• фокусын зай
• шугаман өсгөлт
• фокальны харьцаа

Оптик дурангийн ажиллах зарчим

Энэ зурган дээрх тэмдэглэсэн хэсгүүдийг анхааралтай хараарай. Дээр хэлсэнчлэн объектив нь параллель гэрлийн цацрагуудыг нэг цэг дээр цуглуулж, харин объектив маань түүнийг нь томруулж байна. Тэнгэрийн эрхэс биднээс асар хол орших тул тэднээс ирэх гэрлийн цацрагийг параллель гэж авч үзэж болно. Дэлхийтэй хамгийн ойрхон биет болох сарны хувьд ч тэр түүнээс ирэх гэрэл нь бараг параллель байдлаар бидэнтэй харьцангуй цацарж байгаа. Энэ параллель цацрагуудыг объектив маань хугалаад бүгдээрэнг нь нэг цэг дээр цуглуулах ба обективээс тэрхүү цэг хүртэлх зайг түүний фокусын зай, харин тэр цэгийг нь фокусын цэг гэнэ. Үүсгэсэн дүрсийг окуляр томруулаад нүдрүү дамжуулна. Дээрхийн адилаар энэ фокусын цэгээс цацрах гэрлийг эргээд параллель болгох окулярын зайг түүний фокусын зай гэнэ.

Дээрх зурган дээр анзаарвал окулярын фокусын зай нь объективийн фокусын зайнаас хамаагүй бага байна. Ийм байхгүй бол ямар ч өсгөлт байхгүй бөгөөд дурангийн шугаман өсгөлтийг дараах харьцаагаар тодорхойлно:

Дурангийн шугаман өсгөлт = объективийн фокусын зай / окулярын фокусын зай

Жишээ нь 1000мм-ийн фокусын зай бүхий объективтэй дуранд 10мм-ийн фокусын зайтай окуляр залгаад харвал 1000/10=100 дахин шугаман өсгөлттэй дүрс харагдана гэсэн үг. Мэдээж объективийн фокусын зай их байх тусам мөн эсвэл окулярын фокусын зай бага байх тусам шугаман өсгөлт өндөр байна. Хэрвээ энэ дуранд 50мм-ийн окуляр залгаад харвал ямар шугаман өсгөлттэй байх вэ?

Жижиг гар дурангийн окуляр дээр ихэнхдээ 8Х, 10Х эсвэл 20Х гэх мэтээр тэмдэглэсэн байдаг. Энэ нь ердөөсөө л тэр дурангийн объективийн фокусын зайг окулярынхад нь хуваагаад гаргасан шугаман өсгөлтийн хэмжээ нь юм.

Фокальны харьцаа гэдэг маань аливаа линз болон толины бодит хэмжээ болон фокусын зайн харьцаа юм. Өөрөөр хэлбэл:

Фокальны харьцаа = фокусын зай / линз эсвэл толины диаметер

Жишээ нь таны дурангийн объективийн диаметер нь 100мм ба фокусын зай нь 1000мм бол түүний фокальны харьцаа нь 1000/100=10 гэсэн үг. Фокальны харьцааг хүмүүс ф/Х гэж бичиж заншсан учир таны дурангийн объективийн фокальны харьцааг ф/10 гэж бичнэ. Ерөнхийдөө энэ тоо бага байх тусам таны дурангийн объектив нь тэнгэр дахь том хэсгийн дүрсийг үүсгэдэг, бага байх тусам жижиг хэсгийг нь дүрсэлдэг гээд ойлгочиход болно.

Аливаа дурангийн хийхэд хамгийн хэцүү, хамгийн үнэтэй мөн хамгийн чухал хэсэг нь объектив учираас, мөн ямар ч дуранд окулярыг солих амархан учир дурангийн үзүүлэлтийг зөвхөн объективийн үзүүлэлтээр нь илэрхийлдэг.

Жишээ нь 100мм ф/8 гэсэн байвал тухайн дурангийн объективийн диаметер нь 100мм ба түүний фокальны харьцаа нь ф/8 гэсэн үг. Тэгхээр фокусын зай нь 8*100=800мм болно. Ийм мэдээллүүдтэй байхад энэ дуран тэнгэрийн хир том хэсгийн дүрсийг бий болгодог, төдий дахин татаж хархад надад ямар окуляр хэрэгтэй вэ гэдгээ тодорхойлж болно.

За одоо бүгдээрээ бодит жишээ дээр амархан дасгал хийе:

АНУ-ын Orion фирмийн 120мм ф/5 дуран. Энэ дурангийн объективийн фокусын зай хэд вэ?

Дээрх АНУ-ын Orion фирмийн дуран нь 330 ам. долларын үнэтэй бөгөөд 120мм ф/5 гэж байна. Энэ дурангийн фокусын зай нь хэд гэсэн үг вэ?

Дурангийн Төрлүүд

Аливаа дуранг зөвхөн объективийн үзүүлэлтээр тодорхойлдог учир объективийн төрлөөр нь дуранг ангилна. Ингээд дурангийн төрлүүдийн тухай танилцуулья

1) Хугалагч дуран (рефрактор)

Хугалагч дуран гэдэг маань линзээр гэрлээ цуглуулж дүрсээ үүсгэдэг дуран гэсэн үг, өөрөөр хэлбэл урд нь байрлах дан линзээр гэрэл цуглуулж дүрсээ үүсгэнэ. Дэлхийн хамгийн анхны дуран 16-р зууны үед яг ийм загвартайгаар хийгдсэн байдаг. Дээрх зурган дээрх Orion фирмийн дуран ч гэсэн ийм хугалагч төрлийн дуран. Хугалагч гэдгийн цаад утга нь гэрлийн цацрагийн чигийг нь бага өнцөгөөр хугалж өөрчлөн нэг цэг дээр цуглуулж байгаа учираас тэр. Хугалагч дурангийн схем  нь:

хугалагч дуран

Энэ зурган дээр объектив линз нь гэрлийг цуглуулаад хавтгай толин дээр ойлгоoд окулярлуу явуулж байна. Хавтгай толийг одоохондоо анхаарах хэрэггүй, ерөнхийдөө нүдээрээ хүн эгц доороос харахгүй дээрээс нь харах гэж мөн үүсгэгдсэн дүрсний нэг тэнхлэг дахь урвууг нь засах гэж ашиглаж байгаа юм.

Хугалагч дуран маань яг ямар төрлийн линз(үүд) ашиглаж байна вэ гэдгээсээ хамаараад хэд хэд ангилагдана. Хамгийн энгийн линзэн объекьтив нь 1 эсвэл 2 талдаа гүдгэр ганц линз байна. Ийм линзээр л дээр үед хүмүүс дуран хийдэг байсан. Гэвч ийм дан линз маань гэрлийн өөр өөр өнгөнүүдийг бүгдийг нэг цэг дээр цуглуулж чадахгүй үл ялиг өөр өөр цэг дээр цуглуулна.

хроматик аберраци

Ингэж өнгө бүр өөр өөр газар цуглуулагдаж үүссэн дүрсний чанар мэдээж маш тааруу ялгарал муутай байх бөгөөд оптикт энэ үзэгдэлийг хроматик аббераци гэж нэрлэнэ. Зураг авдаг хүмүүс зарим чанар муутай линзээр зураг авхад тод биеийн ирмэг хэсэг дээр юмс солонгорон харагддагийг анзаарсан байх, жишээ нь:

сарны ирмэг хэсэг олон өнгөөр солонгорон харагдаж буй нь энэ зургийг бий болгож байгаа линз гэрлийн өнгө бүрийг ойролцоогоор нэг цэгт цуглуулж чадахгүй байгаагаас юм.

Энэ асуудалыг шийдэх хэд хэдэн аргуудыг хүмүүс олж нээсэн бөгөөд ерөнхийдөө объективийг ганц линзээр бус 2 эсвэл түүнээс олон тооны янз янзын материалаар хийгдсэн, өөр өөр гадаргуутай олон линзний нийлбэр болгож байж өөр өөр өнгөнүүдийг ойролцоогоор нэг цэг дээр аваачна. Ногоон-шар өнгөнөөс бусад өнгийг бараг нэг цэг дээр ердөө 2 хон линзээр цуглуулдаг объективийг ахромат гэж ангилна.

ахромат объективийн жишээ

Дээрх зурагийн үзүүлж байгаа объектив нь энгийн ганц линз бус гэрлийг өөр өөрөөр хугалах 2 өөр материалаар хийгдсэн (кроун болон флинт гэж найрлагын нэр нь) өөр өөр гадаргуу бүхий линзүүдийг ашиглаад үзэгдэх гэрлийн ихэнх хэсгийг ойролцоогоор нэг цэг дээр цуглуулж байгаа юм. Иймэрхүү объектив бүхий дуранг ахромат хугалагч дуран гэнэ.

Харин бүх өнгийг нэг дор цуглуулж чадах 3 заримдаа бүр 6 линзнээс тогтох объективийг апохромат гэнэ.

жинхэнэ апохромат объективийн жишээ

Тэр нь дотроо жинхэнэ апохромат, хагас апохромат, петцвал гэх мэт маш олон янзын шийдэлүүдтэй, одоохондоо та бүгд энэнд санаа зовох хэрэггүй. Гол хэлэх гэсэн санаа маань хугалагч дуран маань дотроо тухайн дурангийн объектив нь гэрлийг хир сайн ямар түвшинд цуглуулж чадах вэ гэдгээс хамаараад дотроо энгийн, ахромат, апохромат гэх мэтээр ангилагддаг явдал юм. Мэдээж сайн чанарын хугалагч дуран өөр өөр гадаргуу болон материал бүхий олон линзнээс бүрдэх тул үнэ ханш нь хамаагүй өндөр байна гэсэн үг.

Эх сурвалж: odonoron.wordpress.com