Увеличение

Штамп кажется больше с помощью лупы .

Воспроизвести медиа

Пошаговое увеличение на 6% за кадр до 39-мегапиксельного изображения. В последнем кадре с увеличением примерно 170x в роговице мужчины отражается изображение прохожего .

Увеличение - это процесс увеличения видимого , а не физического размера чего-либо. Это увеличение количественно определяется расчетным числом, также называемым «увеличением». Если это число меньше единицы, это относится к уменьшению размера, иногда называют минификацию или де-увеличению .

Как правило, увеличение связано с увеличением визуальных элементов или изображений, чтобы можно было видеть больше деталей, с увеличением разрешения с использованием микроскопа , методов печати или цифровой обработки . Во всех случаях увеличение изображения не меняет перспективу изображения.

Примеры увеличения [ править ]

Некоторые оптические инструменты обеспечивают визуальную помощь, увеличивая мелкие или удаленные объекты.

• Увеличительное стекло , который использует положительную (выпуклую) линзу , чтобы сделать вещи выглядеть больше, позволяя пользователь держать их ближе к их глазам.
• Телескоп , который использует свой большой объектив или первичное зеркало , чтобы создать изображение удаленного объекта , а затем позволяет пользователю рассматривать изображение в тесном контакте с меньшим окуляром линзой, тем самым делая объект выглядеть больше.
• Микроскоп , который делает маленький объект выглядеть как много , чтобы увеличить изображение на удобном расстоянии для просмотра. Компоновка микроскопа аналогична телескопу, за исключением того, что просматриваемый объект находится близко к объективу, который обычно намного меньше окуляра.
• Слайд - проектор , который проецирует увеличенное изображение небольшой горки на экране. Фотографический увеличитель аналогично.

Увеличение как число (оптическое увеличение) [ править ]

Оптическое увеличение - это соотношение между видимым размером объекта (или его размером на изображении) и его истинным размером, и, следовательно, это безразмерное число . Оптическое увеличение иногда называют «мощностью» (например, «10-кратное увеличение»), хотя это может привести к путанице с оптической мощностью .

Линейное или поперечное увеличение [ править ]

Для реальных изображений , таких как изображения, проецируемые на экран, размер означает линейный размер (измеряемый, например, в миллиметрах или дюймах ).

Угловое увеличение [ править ]

Для оптических инструментов с окуляром нельзя указать линейный размер изображения, видимого в окуляре ( виртуальное изображение на бесконечном расстоянии), таким образом, размер означает угол, под которым объект находится в фокусной точке ( угловой размер ). Строго говоря, нужно брать тангенс этого угла (на практике это имеет значение, только если угол больше нескольких градусов). Таким образом, угловое увеличение определяется по формуле:

$${\ displaystyle \ mathrm {MA} = {\ frac {\ tan \ varepsilon} {\ tan \ varepsilon _ {0}}}}$$

где - угол, который образует объект в передней фокусной точке объектива, и - это угол, который образует изображение в задней фокусной точке окуляра.${\ varepsilon _ {0}}$${\ varepsilon}$

Например, средний угловой размер диска Луны , если смотреть с поверхности Земли, составляет около 0,52 °. Таким образом, в бинокль с 10-кратным увеличением кажется, что Луна имеет угол около 5,2 °.

По соглашению, для увеличительных стекол и оптических микроскопов , где размер объекта - это линейный размер, а видимый размер - это угол, увеличение - это соотношение между видимым (угловым) размером, видимым в окуляре, и угловым размером объект при размещении на обычном ближайшем расстоянии видимости: 25 см от глаза.

По инструменту [ править ]

Одиночный объектив [ править ]

Линейное увеличение тонкой линзы составляет

$${\ displaystyle M = {f \ over f-d_ {o}}}$$

где - фокусное расстояние, а - расстояние от линзы до объекта. Обратите внимание , что для реальных изображений , отрицательна и изображение инвертируется. Для виртуальных образов , положительно и изображение находится в вертикальном положении.${\ textstyle f}$${\ textstyle d_ {o}}$${\ textstyle M}$${\ textstyle M}$

Учитывая расстояние от линзы до изображения, высоту изображения и высоту объекта, увеличение также можно записать как:$d_ {i}$$Привет}$$h_ {o}$

$${\ displaystyle M = - {d_ {i} \ over d_ {o}} = {h_ {i} \ over h_ {o}}}$$

Еще раз обратите внимание, что отрицательное увеличение подразумевает перевернутое изображение.

Фотография [ править ]

Изображение, записанное фотопленкой или датчиком изображения, всегда является реальным изображением и обычно перевернуто. При измерении высоты перевернутого изображения с использованием декартовых знаков (где ось x является оптической осью) значение h _i будет отрицательным, и в результате M также будет отрицательным. Однако традиционное знаковое соглашение, используемое в фотографии, - « реальное - положительное, виртуальное - отрицательное». ^[1] Следовательно, в фотографии: высота объекта и расстояние всегда реальны.и положительный. Когда фокусное расстояние положительное, высота, расстояние и увеличение изображения реальные и положительные. Только если фокусное расстояние отрицательное, высота, расстояние и увеличение изображения виртуальные и отрицательные. Поэтому формулы фотографического увеличения традиционно представлены как ^{[ цитата ]}

$${\ displaystyle M = {d_ {i} \ over d_ {o}} = {h_ {i} \ over h_ {o}} = {f \ over d_ {o} -f} = {d_ {i} -f \ над f}}$$

Телескоп [ править ]

Угловое увеличение оптического телескопа определяется выражением

$${\ displaystyle M = {f_ {o} \ over f_ {e}}}$$

в котором есть фокусное расстояние от объективной линзы в рефракторе или от главного зеркала в отражателе , и это фокусное расстояние окуляра .$ебать {о}$ $е_ {е}$

Увеличительное стекло [ править ]

Максимальное угловое увеличение (по сравнению с невооруженным глазом) увеличительного стекла зависит от того, как стекло и объект удерживаются относительно глаза. Если линзу держать на таком расстоянии от объекта, что его передняя фокусная точка находится на просматриваемом объекте, расслабленный глаз (сфокусированный на бесконечность) может просматривать изображение с угловым увеличением.

$${\displaystyle \mathrm {MA} ={25\ \mathrm {cm} \over f}\quad }$$

Здесь есть фокусное расстояние от объектива в сантиметрах. Константа 25 см - это оценка расстояния до глаза «ближней точки» - ближайшего расстояния, на котором здоровый невооруженный глаз может сфокусироваться. В этом случае угловое увеличение не зависит от расстояния между глазом и увеличительным стеклом.$f$

Если вместо этого линзу держать очень близко к глазу, а объект помещать ближе к линзе, чем его фокусная точка, так что наблюдатель фокусируется на ближней точке, можно получить большее угловое увеличение, приближающееся

$${\displaystyle \mathrm {MA} ={25\ \mathrm {cm} \over f}+1\quad }$$

Другая интерпретация работы последнего случая заключается в том, что увеличительное стекло изменяет диоптрийность глаза (делая его близоруким), так что объект может быть помещен ближе к глазу, что приводит к большему угловому увеличению.

Микроскоп [ править ]

Угловое увеличение микроскопа определяется выражением

$${\displaystyle \mathrm {MA} =M_{o}\times M_{e}}$$

где - увеличение объектива и увеличение окуляра. Увеличение цели зависит от его фокусного расстояния и расстояния между фокальной плоскостью и задней целью в фокальной плоскости на окуляре (называется длиной трубки):$M_{o}$$M_{e}$ $f_{o}$$d$

$${\displaystyle M_{o}={d \over f_{o}}}$$

Увеличение окуляра зависит от его фокусного расстояния и рассчитывается по тому же уравнению, что и для увеличительного стекла (см. Выше).$f_{e}$

Обратите внимание, что как астрономические телескопы, так и простые микроскопы создают перевернутое изображение, поэтому уравнение увеличения телескопа или микроскопа часто приводится со знаком минус . ^{[ необходима цитата ]}

Измерение увеличения телескопа [ править ]

Измерение фактического углового увеличения телескопа затруднено, но можно использовать обратную зависимость между линейным увеличением и угловым увеличением, поскольку линейное увеличение является постоянным для всех объектов.

Телескоп правильно сфокусирован для просмотра объектов на расстоянии, для которого необходимо определить угловое увеличение, а затем используется предметное стекло как объект, изображение которого известно как выходной зрачок . Его диаметр можно измерить с помощью инструмента, известного как динаметр Рамсдена, который состоит из окуляра Рамсдена с микрометровыми волосками в задней фокальной плоскости. Он устанавливается перед окуляром телескопа и используется для оценки диаметра выходного зрачка. Это будет намного меньше диаметра стекла объектива, что дает линейное увеличение (фактически уменьшение), угловое увеличение можно определить из

$\mathrm {MA} =1/M=D_{\mathrm {Objective} }/{D_{\mathrm {Ramsden} }}$.

Максимально возможное увеличение [ править ]

Для любого телескопа, микроскопа или объектива существует максимальное увеличение, при превышении которого изображение выглядит больше, но не показывает больше деталей. Это происходит, когда мельчайшие детали, которые может разрешить инструмент, увеличиваются, чтобы соответствовать мельчайшим деталям, которые видит глаз. Увеличение сверх этого максимума иногда называют «пустым увеличением».

Для телескопа хорошего качества, работающего в хороших атмосферных условиях, максимальное используемое увеличение ограничено дифракцией . На практике считается, что это 2-кратное отверстие в миллиметрах или 50-кратное отверстие в дюймах; Таким образом, телескоп диаметром 60 мм имеет максимальное используемое увеличение 120 ×. ^{[ необходима цитата ]}

При использовании оптического микроскопа с высокой числовой апертурой и масляной иммерсией наилучшее возможное разрешение составляет 200 нм, что соответствует увеличению около 1200 ×. Без погружения в масло максимальное используемое увеличение составляет около 800 ×. Подробнее см. Ограничения оптических микроскопов .

Маленькие дешевые телескопы и микроскопы иногда поставляются с окулярами, которые дают увеличение, намного большее, чем можно использовать.

Увеличение и микронная полоса [ править ]

Цифры увеличения на напечатанных изображениях могут вводить в заблуждение. Редакторы журналов и журналов обычно изменяют размер изображений, чтобы они умещались на странице, делая неверным любое значение увеличения, указанное в легенде к рисунку. Масштабная линейка (или микронная шкала) - это линейка указанной длины, наложенная на изображение. Эта полоса может использоваться для точных измерений на изображении. При изменении размера изображения размер панели будет пропорционально изменен. Если изображение имеет масштабную линейку, фактическое увеличение можно легко вычислить. Если масштаб (увеличение) изображения важен или уместен, включение масштабной линейки предпочтительнее указания увеличения.

См. Также [ править ]

• Линза
• Увеличительное стекло
• Микроскоп
• Оптический телескоп
• Экранная лупа

Ссылки [ править ]