Observationsanordninger er optiske anordninger , der bruges sammen med øjet og bidrager til udvidelsen af menneskets syn med dets visuelle opfattelse af miljøet. I denne henseende er teorien om observationsanordninger tæt forbundet med fysiologisk optik , hvis hovedbestemmelser bestemmer de tekniske egenskaber og valget af det optiske skema for disse enheder.
I de fleste tilfælde er det største (men ikke det eneste) problem, der løses ved at bruge disse enheder, at øge vinkelstørrelsen af de observerede objekter, hvis lillehed opstår på grund af deres afsides beliggenhed ( teleskoper og kikkerter) eller lille fysisk størrelse ( lupper og mikroskoper ). ). I dette tilfælde er forstærkningen i objektets tilsyneladende størrelse ledsaget af et fald i synsfeltet (synsfeltet).
Forøgelse af synsfeltet kan også være en opgave, der for eksempel løses ved at et "kighul" installeres på hoveddøren til en lejlighed og har en Fisheye -linse som grundlag for det optiske skema .
Meningen med at bruge sådanne observationsanordninger som et periskop , et stereorør , beskyttelsesbriller og tekniske synssystemer i produktion og indbygget i udstyr er også at beskytte en person og hans øjne mod et aggressivt miljø og andre farer.
Observationsapparatet kan bruges til at måle afstanden til fjerne objekter, ved hjælp af en dimensionsskala eller ved hjælp af princippet om en afstandsmåler.
Observationsanordninger omfatter også elektroniske enheder med øget lysstyrke og en ændring i bredden af det anvendte spektrum ( natsynsenheder ).
Udtrykket "observationsanordning" er meget udbredt i militære anliggender [1] (rekognoscering, ildkontrol, afstandsmåling), navigation (visuel observation, herunder ved dårlig sigtbarhed og om natten) [2] og i alle aktivitetsområder i forbindelse med bl.a. observation af fjerntliggende objekter, såsom miljøovervågning .
Indtil midten af det 19. århundrede var den eneste modtager af information i det optiske bølgelængdeområde for stråling det menneskelige øje. Observationsinstrumenter i sig selv skaber ikke billeder af observerede objekter. De omfatter ikke billedmodtagere i tilfælde, hvor nethinden selv spiller sin rolle. I dette tilfælde fungerer øjets billedskabende optiske system, bestående af hornhinden, linsen og glaslegemet, som en nødvendig tilføjelse til dets optiske skema, men rumligt isoleret fra den egentlige observationsanordning.
Derfor kan en observationsanordning betragtes som en slags kommunikationskanal [ 3 ] [ 4 ] levering af information indeholdt i strålingsfeltet foran dem til informationsmodtageren, der trækker den ud fra det optimale (set fra modtagerdrift) billede af strålingsfeltet transformeret af den optiske enhed.
Ved brug af observationsudstyr løses følgende opgaver:
På nuværende tidspunkt er der ingen sammenhængende, hierarkisk struktureret og universelt anerkendt klassifikation af optiske instrumenter, herunder observationsinstrumenter, hvilket bekræftes ved at sammenligne afsnittet "indhold" i publikationer af værker om optik af forskellige autoritative forfattere [5] , [6] , [7] , [8] , [9] .
Den enkleste type observationsanordning er almindelige briller (som blev kendt i Europa efter oversættelsen fra arabisk i 1240 af Alhazens bog "Optikkens vidundere", som introducerede Vesten til optikken som sådan [10] ). Det er princippet om briller, der giver mulighed for inden for visse grænser at løse den fjerde af observationsanordningernes opgaver.
For at løse den første af opgaverne og i overensstemmelse med graden af fjernhed fra observatøren af observationsobjektet, bruges observationsanordninger enten af typen teleskoper eller mikroskoper med forskellige underarter. I begge tilfælde optiske skemaer, der ikke er fundamentalt forskellige bruges.
Også den anden af opgaverne løses af disse enheder på samme måde: For at sikre opfattelsen af scenens tredje koordinat - dens dybde, bruges stereoeffekten , opnået ved at registrere ulighed (rumlig uoverensstemmelse mellem positionen af billede af et objekt skabt på nethinden af to billedmodtagere med afstand fra hinanden i rummet). I dyreverdenen observeres dette fænomen i tilfælde af syn med to øjne ( kikkertsyn ).
Stereoskopiske afstandsmålere bruges til at måle afstande til fjerne objekter , og stereomikroskoper bruges i mikroskopi for at opnå et tredimensionelt billede . og en stereoskopisk (kikkert) lupe . Teaterkikkerter er en kombination af to rør, hvis afstand mellem de optiske akser er lig med afstanden mellem øjnenes pupiller.
Opfattelsen af rummets dybde forbedres med en stigning i observationsgrundlaget , det vil sige afstanden mellem teleskopernes optiske akser. Et observationsinstrument af denne type er feltkikkert eller ( prismekikkert ), et stereorør og en afstandsmåler .
I det tilfælde, hvor små vinkeldimensioner af det observerede objekt skyldes den store afstand mellem observationsobjekterne, observationsanordninger såsom jordrør (spyglass) eller teleskoper såsom en refraktor , (det første patent for hvilket der blev udstedt i Holland i 1608) [10] eller en reflektor , (opfundet af Newton). Forskellen mellem et terrestrisk rør og et teleskop er, at sidstnævnte ikke har et inverteringssystem, og derfor er billedet givet gennem det inverteret.
Når du bruger teleskoper, er den tredje af problemerne også løst, og i moderne astronomi er det det vigtigste, der giver information om den spektrale sammensætning af strålingen fra punktobjekter - stjerner.
I det tilfælde, hvor denne lillehed skyldes dens egen lille størrelse af den observerede scene , bruges der forstørrelsesglas og mikroskoper . Det første mikroskop blev skabt af Zachrias Jansen omkring 1590 [10] .
Grundlæggeren af videnskabelig mikroskopi betragtes som Anthony van Leeuwenhoek , der opdagede eksistensen af mikroverdenen (bakterier), ved hjælp af et mikroskop af det enkleste, enkelt-linse design, i det væsentlige - Lupp / forstørrelsesglas .
En af undertyperne af mikroskoper er - Stereomikroskop
En optisk enhed til at se objekter med deres volumetriske perception. Billeder af en genstand skal tages fra mindst to punkter og overlappe hinanden i par, hvilket sikrer overførsel af objekter i overensstemmelse med, hvordan de ses separat af en persons højre og venstre øje. Et stereomikroskop kan være analogt eller digitalt.
Når man observerer udstrakte objekter, det vil sige objekter, hvis vinkeldimensioner overstiger den mindste vinkelafstand (ca. et bueminut = 0,0003 radianer) mellem to objekter, der opfattes af øjet som adskilte, reducerer en optisk observationsanordning kun lysstyrken af deres billede på grund af absorption tab i optik. For at øge billedets lysstyrke indføres billedforstærkerrør eller CCD'er i enhedskredsløbet , som øger lysstyrken af det mellemliggende billede, der skabes af optikken på grund af en ekstern energikilde. Samtidig er det, takket være brugen af mellembilledmodtagere med et område med spektral følsomhed udvidet til det infrarøde område, muligt at observere om natten på grund af belysning fra nattehimlen og endda på grund af objektets egen termiske stråling af observation ( nattesynsudstyr ).
Når man observerer punktobjekter , hvis vinkeldimensioner er mindre end øjets opløsning (f.eks. stjerner), viser sig begrebet lysstyrke som en invariant størrelse udelukkende bestemt af lysstyrken af observationsobjektet at være uretfærdigt, da "billedet" af et fjernt objekt i dette tilfælde bestemmes af aberrationerne i enhedens optiske system og (i bedste fald ved diffraktion ved dens indgangspupil ) og ikke afhænger af afstanden til observationsobjektet ( for eksempel en stjerne).