Основи захисту відеоінформації: Методичний посібник до практичних занять. Частина 2

Практична робота № 3.
Візуально-оптичні прилади

Мета: одержати практичні навички в вирішенні завдань по основних фізичних законах, які застосовуються у приладах візуально-оптичного спостереження.

Короткі теоретичні відомості

Теоретичні відомості по даному питанню на думку авторів досить повно викладені в [14], тому в даній роботі приводиться короткий виклад на підставі зазначеної роботи.

1. Роль діафрагм

Реальні оптичні системи дають задовільне зображення тільки при відомому обмеженні ширини діючих пучків променів. Але навіть і для ідеальних систем, які могли б давати правильні зображення плоского предмета при будь-якому куті розкриття пучків, їхнє обмеження має істотне значення. [14]

Чим вужче пучки, тим краще зображення просторового предмета на площині. Точніше, на площині зображується не сам просторовий предмет, а та плоска картина, що є проекцією предмета на деяку площину (площина установки), сполучену щодо системи із площиною зображення. Центром проекції служить одна із точок системи (центр вхідної зіниці оптичного інструмента). [14]

2. Сприйняття світла. "Зорова труба" М. В. Ломоносова

Світлове сприйняття ока обумовлене подразненням зорового нерва, що викликається освітленням сітчастої оболонки ока. Так як окремі елементи сітківки реагують на подразнення незалежно, то збільшення освітленої поверхні сітківки не підсилює світлового подразнення окремих елементів, а усвідомлюється як збільшення освітленого поля. Тому світлове відчуття буде визначатися освітленістю сітківки, тобто величиною світлового потоку, що доводиться на одиницю поверхні сітківки. Однак фотопластинка на відміну від ока інтегрує світловий потік за часом, так що подовження часу освітлення приводить до збільшення почорніння в кожній ділянці пластинки; завдяки цьому фотопластинка може бути використана для реєстрації вкрай слабких потоків, якщо змусити їх діяти достатній час. Навпаки, тривалість світлової дії не збільшує, загалом кажучи, світлового сприйняття ока, і якщо освітленість сітківки настільки мала, що ми не відчуваємо світла (нижче порога подразнення), то подовження подразнення не поліпшує справи. Втім, елемент часу відіграє відому роль у зоровому сприйнятті у зв'язку зі здатністю ока пристосовуватися до змін умови висвітлення (адаптація) і іншими фізіологічними процесами). [14]

Одне із завдань, яке переслідують різноманітними арматурами освітлення, складається в зменшенні яскравості джерел світла без помітного ослаблення світлового потоку й, отже, освітленості предметів.

При розгляданні дуже віддаленних предметів розмір їхнього зображення падає до граничного значення, що обумовлює розв'язною здатністю ока. У такому випадку середня освітленість уже не буде визначатися яскравістю об'єкта. Так як розмір зображення постійний, то освітленість пропорційна потоку, що надходить в око, а останній залежить від сили світла джерела і його відстані до ока. [14] Тому, наприклад, зірки, кутовий діаметр яких менше секунди, не мають сліпучої дії, хоча їхня яскравість нерідко більше яскравості Сонця, дія якого величезна завдяки помітному кутовому діаметру (32'), значно переважаючому межі розрішення ока.

Небезпека осліплення при розгляданні яскравого джерела (Сонця) у трубу сильно зростає, хоча яскравість зображення може тільки зменшуватися. Причина лежить у тім, що чим більше площа сітківки, що піддається сліпучій дії, тим значніше її руйнування, тому що організм не встигає нейтралізувати цю руйнуючу дію.

Дифракція, що виникає внаслідок обмеження пучка променів, має місце й у мікроскопі й також приводить до обмеження його розв'язної сили. Для мікроскопа звичайно виражають його здатність до розрішення деталей не величиною кута, а лінійними розмірами дрібної розв'язної деталі та мінімальною відстанню між двома точками, помітними за допомогою мікроскопа.

В об'єктивах сучасних мікроскопів числова апертура досягає значних величин.