Фізіка. 11 клас

Пасродкам вока, а не вокам
Глядзець на свет умее розум.
Вільям Блэйк

Цяжка ўявіць жыццё сучаснага чалавека без выкарыстання разнастайных аптычных прыбораў. Яны прымяняюцца не толькі ў быце і на вытворчасці, але і ў марскіх глыбінях, у космасе і дазваляюць убачыць тое, што раней было ўтоена ад вачэй чалавека. Якую яны маюць будову? Якія іх асноўныя характарыстыкі? Чым яны адрозніваюцца адзін ад аднаго?

Пазнаёмімся з аптычнымі прыборамі, якія шырока выкарыстоўваюцца чалавекам.
Па сваім прызначэнні аптычныя прыборы падзяляюцца на дзве вялікія групы:
1) для атрымання сапраўдных відарысаў прадметаў (праектары, фотаапараты);
2) для павелічэння вугла зроку (лупа, мікраскоп, падзорная труба).

Фотаапарат — аптычны прыбор, прызначаны для атрымання ліч­бавых са­праўдных паменшаных адваротных відарысаў прадметаў на святлоадчувальнай матрыцы (сэнсарнай матрыцы) (мал. 158). Пры гэтым прадметы могуць быць размешчаны на розным аддаленні ад пункта здымкі. Фотаапарат складаецца з зачыненай святлонепранікальнай камеры і сістэмы лінз, якія называюцца аб’ектывам (О)(гл. мал. 158).
Перасоўваючы аб’ектыў фотаапарата, дамагаюцца навядзення на рэзкасць, пры якой відарыс прадмета фарміруецца дакладна на спецыяльнай святлоадчувальнай матрыцы. У адваротным выпадку відарыс атрымліваецца нярэзкім (размытым). Яна пакрыта сэнсарамі асветленасці, кожны з якіх мае фільтр аднаго з асноўных колераў: сіні, чырвоны або зялёны.
Колькасць светлавой энергіі, якая трапляе на матрыцу, вызначаецца памерамі дыяфрагмы і часам адкрыцця затвора (вытрымкай).

На святлоадчувальнай матрыцы фарміруецца кропка відарыса — піксель (ад англ. pixel — picture element — элемент відарыса). Чым больш пікселяў, тым больш якасны відарыс атрымліваецца. Таму найважнейшай характарыстыкай лічбавых фотаапаратаў з’яўляецца іх распазнаванне, г. зн. колькасць пікселяў. У самых простых фотаапаратаў яно складае некалькі мегапікселяў, а ў найлепшых — да некалькіх дзясяткаў мегапікселяў. Колькасць сэнсараў уплывае таксама на велічыню відарыса, які можна атрымаць з дапамогай дадзенага апарата.
Пры націсканні кнопкі затвора на кожным пікселі адчувальнага элемента фотаапарата фіксуецца інтэнсіўнасць кожнага з трох колераў. Працэсар апарата, як у камп’ютары, збірае інфармацыю аб колерах у файл і запісвае яе на запамінальную прыладу — картку памяці. Пасля гэтага фота можна прагледзець на камп’ютары ці адмысловай прыстаўцы. Пры гэтым і на самім фотаапараце можна адразу паглядзець зроблены здымак, што з’яўляецца велізарнай перавагай лічбавага фота-
апарата.
Якія яшчэ добрыя якасці мае лічбавы фотаапарат?

Па-першае, магчымасць атрымання неабмежавана вялікай колькасці копій без страты якасці «арыгінала» фатаграфіі.
Па-другое, магчымасць выкарыстання фотаапарата пры розных светлавых умовах і на розных адлегласцях без дадатковых прылад.
Па-трэцяе, магчымасць выкарыстання лічбавых відарысаў для пераносу на розныя паверхні і размяшчэння на Web-сайце, а таксама магчымасць рэдагавання з дапамогай розных камп’ютарных праграм.
Па-чацвёртае, магчымасць зрабіць вялікую колькасць здымкаў з мінімальным інтэрвалам часу (10 і больш кадраў за секунду). 
- Па-пятае, габарытныя памеры і маса. Напрыклад, некаторыя апараты маюць памеры 10 x 6 x 5 см. і масу 200 г.

Мультымедыйны праектар — аптычны прыбор, з выкарыстаннем якога на экране атрымліваюць сапраўдны (прамы ці адваротны) павялічаны відарыс, «зняты» з экрана камп’ютара, тэлевізара ці іншых крыніц відэасігналу (мал. 158-1, а).

Для фарміравання відарыса ў мультымедыйных праектарах выкарыстоўваюцца розныя базавыя тэхналогіі: вадкакрышталічная тэхналогія, тэхналогія лічбавай апрацоўкі святла або тэхналогія фарміравання лічбавых відарысаў метадам адбіцця.

Пры фарміраванні лічбавага відарыса метадам адбіцця крыніца святла 1 пры дапамозе падзяляючых прызм 2 асвятляе аптычную матрыцу з відарысам 3 і пры дапамозе сістэмы праекцыйных лінз 4 перадае відарыс на экран 5 (гл. мал. 158-1, б).

Папулярнасць мультымедыйных практараў абумоўлена іх універсальнасцю, паколькі акрамя камп'ютарных відарысаў яны падтрымліваюць практычна ўсе існуючыя стандарты відэазапісаў, а таксама цалкам сумяшчальныя з тэлебачаннем высокай выразнасці, якое актыўна развіваецца.

Праектары актыўна выкарыстоўваюцца на навуковых канферэнцыях, выставах, семінарах і г. д., паколькі па памерах відарыса і па магчымасцях яго наладкі з імі не здольныя канкурыраваць ні вадкакрышталічныя тэлевізары, ні плазменныя. 

Цікава, што звычайная дваякапукатую лінза (лупа) можа быць выкарыстана для пераўтварэння сонечнай энергіі ў цеплавую Калі кавалак паперы змясціць у фокусе лінзы, то праз некаторы час ён можа загарэцца. Такім чынам, збіральная лінза з'яўляецца канцэнтратарам энергіі (мал. 158-2), таксама як і ўвагнутае люстра. Паколькі найбольш эфектыўныя канцэнтратары сонечнага выпраменьвання маюць форму цыліндрычных парабалоідаў, то менавіта яны гэтак шырока распаўсюджаны ў геліятэхнічных сістэмах. У фокусе парабалоіда дасягаецца значная ступень канцэнтрацыі выпраменьвання; У сонечных печах атрымліваюць тэмпературу звыш за 2000℃, а на цеплавых электрастанцыях — больш за 300 ℃.