Бесплатная техническая библиотека

Линза и очки. История изобретения и производства

Справочник / История техники, технологии, предметов вокруг нас

 Комментарии к статье

Прежде чем рассказать об изобретении очков, напомним кратко, что такое линза и почему ее можно использовать для исправления дефектов зрения.

Линзой обычно называют прозрачное тело, ограниченное сферическими поверхностями. (Встречаются линзы, у которых только одна поверхность сферическая, а другая - плоская. Однако и плоскую поверхность можно рассматривать как сферическую, если считать, что она имеет бесконечно большой радиус кривизны.)

Линза

Хорошо известным свойством линзы является ее способность изменять определенным образом направление падающих на нее лучей света. Почему это происходит?

Еще в древности люди заметили, что свет, переходя из одной прозрачной среды в другую (например из воздуха в воду или стекло), меняет свое направление или, как говорят, преломляется. Примеры преломления света легко может наблюдать каждый. Например, если мы опустим карандаш в стакан с водой, так что половина его будет в воде, а половина в воздухе, а потом посмотрим на стакан сбоку, нам покажется, что карандаш надломлен в той части, которая приходится на границу воздуха и воды. В линзах луч преломляется дважды один раз входя в нее, а второй раз - выходя. Меняя различным образом кривизну линзы, можно добиться разных эффектов преломления. Так, одни линзы могут собирать свет в точку, а другие, наоборот, рассеивать его. Причем линзы, у которых середина толще, чем края, являются собирающими, а те, у которых середина тоньше краев - рассеивающими.

Виды линз. Собирающие: 1 - двояковыпуклая; 2 - плоско-выпуклая; 3 - вогнуто-выпуклая (положительный(выпуклый) мениск). Рассеивающие: 4 - двояковогнутая; 5 - плоско-вогнутая; 6 - выпукло-вогнутая (отрицательный(вогнутый) мениск)

Точка, в которой лучи света сходятся после преломления в собирающей линзе, называется фокусом, а расстояние от центра линзы до фокуса - ее фокусным расстоянием. Чем больше кривизна линзы, то есть чем меньше радиус сферических поверхностей, образующих линзу, тем короче ее фокусное расстояние. Рассеивающая линза тоже имеет свой фокус - им называют ту точку, в которой сходятся продолжения рассеиваемых линзой лучей.

Самая важная особенность линзы, на которой основаны все ее оптические свойства - это способность фокусировать свет, то есть собирать лучи света, исходящие из какой-либо точки снова в одну точку. А поскольку любой предмет можно себе представить как совокупность бесконечного множества точек, линза создает не только изображение любой точки предмета, но и всего предмета в целом. Однако изображение в линзе не будет точным повторением предмета - оно, во-первых, будет перевернутым и, во-вторых, будет отличаться размерами.

Причина заключается в том, что расстояние от линзы до предмета и расстояние от изображения до линзы не равны друг другу. Если, например, расстояние от линзы до изображения в пять раз больше, чем расстояние от линзы до предмета, то изображение будет в пять раз больше, чем сам предмет. Этим объясняется хорошо известная всем способность линзы увеличивать изображения предмета, делать его более удобным для рассмотрения. Причем, чем больше кривизна линзы (чем меньше ее фокусное расстояние), тем сильнее она увеличивает. Если же, наоборот, расстояние до предмета больше, чем расстояние до изображения, то изображение получается уменьшенным.

Четкие изображения предметов получаются только тогда, когда они проецируются на плоскость, проходящую через фокус линзы и перпендикулярную ее главной оптической оси (главной оптической осью линзы называют прямую, проходящую через центры сферических поверхностей, ограничивающих линзу). Известно, что глаз человека представляет собой оптическую систему. Лучи света, попадающие в глаз, преломляются на поверхности роговицы и хрусталика. Хрусталик - это прозрачное слоистое тело, похожее на линзу. Особая мышца может менять форму хрусталика, делая его то менее, то более выпуклым. Благодаря этому хрусталик то увеличивает, то уменьшает свою кривизну и вместе с ней фокусное расстояние.

В целом оптическую систему глаза можно рассматривать как собирающую линзу с переменным фокусным расстоянием, проецирующую изображение на сетчатку. Если предмет находится очень далеко, изображение получается на сетчатке нормального глаза без какого бы то ни было напряжения мышцы хрусталика. Когда же предмет приближается, происходит сжатие хрусталика и уменьшение фокусного расстояния настолько, что плоскость изображения снова совмещается с сетчаткой. Таким образом, глаз находится в нормальном (расслабленном) состоянии, когда он смотрит вдаль.

Однако у многих людей глаза создают в ненапряженном состоянии изображение удаленного предмета не на сетчатке, а перед ней. В результате изображение каждой точки предмета проецируется на сетчатку не в виде точки, а в виде кружочка. Предмет расплывается. Такие люди не могут видеть четко удаленные предметы, но зато хорошо видят те, что находятся вблизи. Этот дефект зрения называется близорукостью.

Аналогичная ситуация возникает тогда, когда изображение удаленных предметов получается за сетчаткой. Этот дефект называется дальнозоркостью. Дальнозоркий человек хорошо видит далекие предметы, но не может различить те, что находятся вблизи. Оба эти недостатка исправляются с помощью очков. При близорукости нужны очки с рассеивающими линзами. Пройдя через такую линзу, лучи света фокусируются хрусталиком точно на сетчатку. Поэтому близорукий человек, вооруженный очками, может рассматривать удаленные предметы, как и человек с нормальным зрением. Дальнозоркость тоже исправляется очками, но только с собирающими линзами.

Первое изображение очков. Фрагмент фрески из церкви Тревизо, Томмазо да Модена, 1352 г.

Очки, являясь очень простым оптическим прибором, приносят людям, имеющим дефекты зрения, огромное облегчение в повседневной жизни. Не имея очков, эти люди постоянно ощущали бы свою ущербность, а при сильно развитой близорукости или дальнозоркости могли бы оказаться на положении инвалидов. В последние десятилетия, когда дефекты зрения (особенно близорукость) стали чрезвычайно распространенным явлением, очками в том или ином возрасте начинает пользоваться едва ли не каждый человек. Поэтому очевидно, что очки должны быть отнесены к числу величайших технических изобретений. Хотя конструкция их очень проста, появились очки сравнительно поздно - только во времена средневековья, когда научились производить высококачественное, прозрачное и однородное стекло. Между тем со свойствами линз люди познакомились намного раньше - еще на заре цивилизации.

В древности линзы изготовляли из прозрачных камней - прежде всего, из горного хрусталя и берилла. Много таких линз было обнаружено при раскопках в Египте, Греции, Месопотамии, Италии. Несколько линз нашли при раскопках легендарной Трои (возраст этих последних определяют примерно в 2500 лет до Р.Х.). Небольшая линза из хрусталя, изготовленная около 1600 года до Р.Х., найдена в развалинах Кносского дворца на Крите. Самые первые линзы из стекла, датируемые приблизительно V-IV веками до Р.Х., обнаружены в Саргоне (Месопотамия). В более поздние времена стеклянные линзы стали изготовлять чаще. Однако нет ни одного упоминания, что линзу уже тогда использовали как оптический инструмент.

Хотя до нас дошло несколько древних сочинений по оптике, ни в одном из них нет сообщения, что линзы применялись для исправления дефектов зрения. Нет даже ни одного свидетельства, что линзы использовались в качестве увеличительного стекла (лупы) при выполнении каких-нибудь мелких работ (например, изготовления гемм), несмотря на то что способность линз увеличивать изображения предметов была, конечно же, хорошо известна. Но для чего же тогда были сделаны те древние линзы, о которых шла речь выше? По всей видимости, они служили только в качестве украшения.

Первые очки появились в XIII веке в Италии. В это время итальянские стеклянные мастера считались искуснейшими в мире изготовителями, шлифовальщиками и полировщиками стекла. Особенно славилось венецианское стекло, изделия из которого часто имели очень сложную, замысловатую форму. Постоянно обрабатывая сферические, изогнутые и выпуклые поверхности, то и дело поднося их к глазам, мастера в конце концов заметили оптические возможности стекла.

Гениальная мысль соединить две линзы с помощью оправы пришла, согласно легенде, в 1285 году стеклянному мастеру Сальвино Армати из Флоренции. Он же наладил первое производство очков. Ничего более об этом человеке не известно. Однако придуманное им устройство, позволявшее легко и быстро сглаживать дефекты зрения, сейчас же получило распространение.

В самые первые очки вставляли длиннофокусные выпуклые, собирающие линзы, и служили они для исправления дальнозоркости. Гораздо позже было открыто, что с помощью тех же очков, вставив в них вогнутые рассеивающие линзы, можно исправлять близорукость. Первые описания таких очков относятся только к XVI веку.

Автор: Рыжов К.В.

 Рекомендуем интересные статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас:

▪ Микромеханика

▪ Персональный компьютер

▪ Копировальная бумага

Смотрите другие статьи раздела История техники, технологии, предметов вокруг нас.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Красные водоросли в растительном мясе успешно имитируют кровь 14.10.2024

Технологии все активнее вторгаются в сферу пищевой промышленности, и одна из самых инновационных разработок последних лет - создание реалистичного растительного мяса. Для многих потребителей важным фактором остается не только вкус, но и визуальные характеристики продукта, которые должны максимально приближаться к настоящему мясу. В этом вопросе крупные производители растительных продуктов нашли неожиданных помощников - красные микроводоросли. Мировые производители растительного мяса, объединив усилия, создали ингредиент под названием RepliHue. Этот компонент, изготовленный на основе красных микроводорослей, позволяет имитировать цвет и текстуру настоящей крови, что делает растительное мясо еще более похожим на традиционные мясные продукты. Ранее для достижения подобного эффекта использовались синтетические добавки, такие как гем, но RepliHue предлагает более естественную и экологически устойчивую альтернативу. Одной из ключевых особенностей RepliHue является его способность измен ...>>

Электровелосипед Miloo Adventure Beast 14.10.2024

Швейцарская компания Miloo представила свою новейшую модель электровелосипеда Adventure Beast, которая уже успела привлечь внимание благодаря своим рекордным характеристикам. Этот электробайк не только сочетает в себе высокие технические параметры и легкость, но и предлагает пользователям исключительные возможности для езды как по городу, так и по бездорожью. Adventure Beast представляет собой модель класса S-Pedelec, что означает поддержку скорости до 45 км/ч, и при этом это самый легкий велосипед в своем классе. В самой легкой комплектации электровелосипед весит всего 17 кг, что является рекордом для гравийных велосипедов с такой мощностью и скоростью. Это делает его удобным как для городских поездок, так и для путешествий по пересеченной местности. Одной из ключевых особенностей Adventure Beast является мощный электродвигатель, доступный в двух вариантах. Самая мощная версия обеспечивает до 1000 Вт мощности и крутящий момент в 100 Нм, что является самыми высокими показателями ...>>

Совместный просмотр телевизора с родителями полезен маленьким детям 13.10.2024

Родители часто беспокоятся о том, сколько времени их дети проводят перед экранами телевизоров и гаджетов. Однако новое исследование ученых из Университета Портсмута, проведенное в сотрудничестве с французскими коллегами, показывает, что телевидение может быть полезным для когнитивного развития малышей, если они смотрят его вместе с родителями. Особенно это касается детей в возрасте до двух лет, когда закладываются основы языка и мышления. Исследователи проанализировали 478 научных работ, опубликованных за последние 20 лет, чтобы изучить влияние пассивного использования экранов на развитие интеллекта детей. Они обратили внимание на то, что экранное время может быть как вредным, так и полезным для самых маленьких, и ключевую роль в этом играют условия, в которых дети смотрят телевизор или пользуются гаджетами. Результаты показали, что пассивный просмотр телевизора без участия взрослых может негативно сказываться на развитии речи, когнитивных функций и даже на умении детей играть. О ...>>

Случайная новость из Архива Дисплей хирурга 19.12.2007 Немецкие кибернетики создали дисплей, которым можно управлять, не прикасаясь ни к одному материальному предмету. Нейрохирург, не отходя от операционного стола, смотрит на построенное томографом трехмерное изображение черепа пациента и обнаруживает, что нужная ему область закрыта от взгляда. Он нажимает пальцем на виртуальную кнопку, и изображение медленно поворачивается в нужную сторону. Теперь закрытый участок можно внимательнее рассмотреть и тщательнее спланировать операцию. Это стало возможным благодаря работе немецких ученых из Фраунгоферовского института телекоммуникаций. "В систему входят три камеры. Они управляют дисплеем, который формирует трехмерное изображение. Две камеры видят палец хирурга с разных позиций и могут определить, на какую точку он указывает. Третья камера следит за положением глаз и наклоном головы. В результате картинка постоянно подстраивается к положению наблюдателя: он всегда будет видеть высококачественное изображение даже при движении относительно дисплея. У нас получилась совсем не дорогая система; она доступна даже для небольших клиник", - говорит руководитель работы Вольфганг Шлак.

Другие интересные новости:

▪ Звуковая карта Creative Sound Blaster Z SE

▪ Адаптивные фазированные антенные решетки

▪ Высокоточный оптический зонд для изучения человеческого мозга

▪ Электромобиль Toyota Tiny C+pod

▪ Секрет древнего вина

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Гирлянды. Подборка статей

▪ статья Правее меня - только стенка. Крылатое выражение

▪ статья Каковы причины появления на географических картах островов-призраков? Подробный ответ

▪ статья Персонал оздоровительного лагеря. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Бездроссельное включение лампы дневного света. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Платок стоит и руке. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024