Для чего нужна ручная лупа

Лу́па — оптическая система, состоящая из линзы или нескольких линз, предназначенная для увеличения и наблюдения мелких предметов, расположенных на конечном расстоянии. Используется во многих областях человеческой деятельности, в том числе в биологии, медицине, археологии, банковском и ювелирном деле, криминалистике, при ремонте часов и радиоэлектронной техники, а также в филателии, нумизматике и бонистике.

Содержание

Параметры [ править | править код ]

Основными параметрами лупы являются диаметр лупы и фокусное расстояние. Обычно применяются лупы с фокусным расстоянием

2—20 см. Иногда вместо фокусного расстояния используется оптическая сила, выраженная в диоптриях.

Способы использования [ править | править код ]

Традиционный (прямой) [ править | править код ]

Наблюдаемый предмет помещают от лупы на расстоянии, немного меньшем её фокусного расстояния. В этих условиях лупа даст прямое увеличенное и мнимое изображение предмета. Лучи от изображения попадают в глаз под углом, большим, чем лучи от самого предмета .Этим и объясняется увеличивающее действие лупы.

Для увеличения поля зрения рекомендуется держать глаз не на расстоянии, а непосредственно вблизи лупы (разумеется, не загораживая освещение). Вопреки распространённому мнению, коэффициент увеличения лупы при этом не меняется (и даже увеличивается за счёт более полного использования напряжения хрусталика) — психофизиологический эффект кажущегося бо́льшим увеличения при наблюдения с расстояния возникает из-за зрительного контраста между неувеличенной (наблюдаемой за границами лупы) и увеличенной лупой частями объекта.

Увеличение при традиционном способе использования лупы равно:

Γ d = d F <displaystyle Gamma _= <over >> (при рассматривании издалека) Γ d = F + d F = d F + 1 <displaystyle Gamma _= <over >= <over >+1> (при рассматривании вплотную к лупе)

где F <displaystyle F> — фокусное расстояние лупы, d <displaystyle d> — расстояние наилучшего зрения (для взрослого человека от 18 до 50 лет около 25 см) [1] [2] [3] .

При рассматривании издалека

Угол, под которым объект размером l виден с расстояния наилучшего зрения, равен:

α ≈ tg α = l d <displaystyle alpha approx operatorname ,alpha =>

Максимальное увеличение достигается тогда, когда мнимое изображение объекта уходит в бесконечность. При этом объект наблюдается под углом:

β ≈ tg β = l F <displaystyle eta approx operatorname ,eta =>

Отсюда коэффициент увеличения:

Γ d = β α = l / F l / d = d F <displaystyle Gamma _=<eta over alpha >= <over >=>

При рассматривании вплотную к лупе

При таком наблюдении оптические силы аккомодированного хрусталика и лупы складываются:

D Σ = D 1 + D 2 = 1 d + 1 F <displaystyle D_<Sigma >=D_<1>+D_<2>=<1 over d>+<1 over F>>

Объект будет наблюдаться под углом:

β ≈ tg β = D Σ l = l ( 1 d + 1 F ) <displaystyle eta approx operatorname ,eta =D_<Sigma >l=l(<1 over d>+<1 over F>)>

Отсюда коэффициент увеличения:

Γ d = β α = l ( 1 / d + 1 / F ) l / d = F + d F <displaystyle Gamma _=<eta over alpha >=+<1/F>>) over >= <over F>>

Обратный [ править | править код ]

Большее увеличение (правда, за счёт существенного сокращения поля зрения) можно получить, рассматривая не мнимое, а действительное изображение, формируемое перед глазом на расстоянии наилучшего зрения лупой, удерживаемой в вытянутой руке. При этом изображение видно перевёрнутым, а ход лучей напоминает таковой в микроскопе с аккомодированым хрусталиком глаза в роли окуляра. Следует отметить, что для такого способа использования лупа должна обладать хорошим оптическим качеством, иначе изображение будет иметь сильные искажения. Этим способом трудно пользоваться дальнозорким, а также страдающим пресбиопией («старческой дальнозоркостью»).

Увеличение при обратном способе использования лупы равно:

Γ r = L − F − d F <displaystyle Gamma _= <over >>

где F <displaystyle F> — фокусное расстояние лупы, d <displaystyle d> — расстояние наилучшего зрения, L <displaystyle L> — расстояние, на котором держат лупу.

Обратное использование лупы будет эффективно только при условии

Gamma _Rightarrow F Γ r > Γ d ⇒ F L 2 − d <displaystyle Gamma _>Gamma _Rightarrow F Gamma _Rightarrow F , что при L = 70 см и d = 25 см даёт F

Угол, под которым объект размером l виден с расстояния наилучшего зрения, равен:

α ≈ tg α = l d <displaystyle alpha approx operatorname ,alpha =>

Действительное изображение находится на расстоянии d <displaystyle d> от глаза и, соответственно, на расстоянии L − d <displaystyle L-d> от лупы.

Для достижения такого расстояния сам объект следует поместить за линзой на расстоянии x <displaystyle x> , которое можно вычислить из формулы плоской линзы:

1 f 1 + 1 f 2 = 1 F <displaystyle <1 over f_<1>>+<1 over f_<2>>=<1 over F>> 1 x + 1 L − d = 1 F <displaystyle <1 over x>+<1 over >=<1 over F>> 1 x = 1 F − 1 L − d <displaystyle <1 over x>=<1 over F>-<1 over >> x = 1 1 / F − 1 / ( L − d ) = F ( L − d ) L − F − d <displaystyle x=<1 over <1/F-1/(L-d)>>= <over >>

Размер изображения пропорционален отношению расстояний от линзы до предмета и до изображения:

l ′ l = f 2 f 1 = L − d x = L − d ( F ( L − d ) L − F − d ) = L − F − d F <displaystyle <2>>

Отсюда легко вычислить угол, под которым наблюдается изображение предмета:

β ≈ tg β = l ′ d = L − F − d F l d <displaystyle eta approx operatorname ,eta =>

Γ r =”” β α =”” ( ( L − F − d ) / F ) ( l / d ) l / d =”” L − F − d F =”<eta" over alpha >=”<((L-F-d)/F)(l/d)" over >=”>

Gamma _>”> Γ r > Γ d >Gamma _> Gamma _“/> >”> L − F − d F > F + d F >> “/> 2F+2d>”> L > 2 F + 2 d 2F+2d> 2F+2d”/> F L 2 − d

Маркировка луп [ править | править код ]

Лупы маркируются по коэффициенту увеличения, считаемому по формуле прямого способа при рассматривании вплотную, так, маркировка 2× (произносится «два крат») соответствует F =”” 25 см. Типичные параметры луп приведены в таблице:

Классификация [ править | править код ]

Существует Межгосударственный стандарт СССР «ГОСТ 25706-83. Лупы. Типы, основные параметры. Общие технические требования» (1983) [4] , который был принят в 1984 году и продолжает действовать на территории России. Согласно этому ГОСТу, различают в зависимости от значения основных параметров лупы:

в зависимости от назначения:

Штативная лупа состоит из окуляра, предметного столика, винтов и зеркала.

В филателии [ править | править код ]

Лупа широко применяется филателистами. Для разглядывания мелких деталей рисунка достаточно 3—4-кратной лупы. Для определения способов печати, форм растра необходима 10—12-кратная лупа (текстильная). В основном, филателисты предпочитают складные лупы. Некоторые пользуются бинокулярными хирургическими лупами, которые вмонтированы в закрепляемый на голове козырёк, что освобождает руки коллекционера [5] .

Использование не по прямому назначению [ править | править код ]

Лупа фокусирует световые лучи сильного источника (например, Солнца) на небольшой площади, что может быть использовано в экстремальной ситуации для:

• добычи огня;
• выжигания текстов или рисунков;
• прижигания ран;
• скрепления пластиковых поверхностей путём расплавления;

Лупой называют приспособление для зрительного увеличения выбранного объекта.

Чаще всего лупа является необходимым инструментом при чтении людям, обладающими слабым зрением. К сожалению, не всегда с помощью очков или линз можно рассмотреть что-то мелкое. Поэтому лупа – прекрасный вариант. Она помогает уменьшить нагрузку на глаза и добиться нужного зрительного увеличения во время выполнения действий с мелкими объектами. Иногда даже людям с хорошим зрением требуется выполнять такую работу в быту, когда без этой замечательной помощницы не обойтись.

Также лупы используются специалистами в разных областях:

• криминалистике;
• медицине;
• археологии;
• науке;
• радиотехнических, электротехнических и часовых работах;
• ювелирном и банковском делах;
• прикладном искусстве и других работах, где требуется выполнять точные действия, сопряжённые с мелкими объектами.

Разделение луп по назначению и параметрам увеличения

Так как эти приспособления имеют различные предназначения, они подразделяются на просмотровые и измерительные. Первые используют достаточно широко в быту и во многих областях науки, рукоделия, во время технических и ремонтных работ. Поэтому среди просмотровых выделяют лупы:

• часовые;
• зерновые;
• текстильные;
• ювелирные;
• для просмотра кадров;
• для сквозных наводок сопряжённого визира киносъёмочных аппаратов и другие.

Измерительные лупы позволяют не только рассматривать объект в крупном масштабе, но и получать точные значения физических величин – размеров без использования вспомогательных инструментов. Они дополнительно обладают шкалой с диапазоном от 0,5 мм до 15.

Также различают лупы малого, среднего и большого увеличения.

Виды оптических луп по способу применения

Различают лупы ручные, штативные и лупы-насадки или налобные. Существуют и электронные лупы.

1. Ручные складные лупы имеют увеличение до 5 раз. Ими удобно пользоваться в быту, брать с собой в дорогу. Нередко таковые применяются специалистами в профессиональных целях. Они компактны, стекло защищено специальным кожухом, что чрезвычайно удобно во время транспортировки.
2. Ручные лупы со зрительным увеличением объекта до 10 раз применяются при работе с зернами, часовыми механизмами, при чтении. Обычно они имеют удобные ручки, а само стекло имеет окантовку пластмассой или металлом.
3. Часто во время работы мастеру требуется свобода обеих рук. С этой целью сделаны глазные лупы. Они имеют небольшой диаметр, удобный для вставления в глазную впадину, отделаны пластмассой, чтобы не ранить кожу. Человек во время пользования таким приспособлением должен лишь слегка прищуриться, зажав лицевыми мышцами лупу.
4. Текстильные лупы позволяют разглядеть мельчайшие дефекты на материи, определить плотность плетения нитей. Для удобства корпус таких луп может раскладываться. Они часто используются филателистами.
5. Приспособления для просмотра кадров снабжены удобными пазиками, которые направляют и передвигают плёнку. Для отметки выбранного кадра такие лупы имеют специальное устройство, делающее насечки на краях плёнки.
6. Лупы-насадки закрепляют на очки. Они дают увеличение в 2 или 3 раза, оставляя свободными руки. Налобные лупы незаменимы во время многих работ. Таковыми обычно пользуются при рукоделии: выпиливании, чеканке, выжигании и других видах ручного творчества.
7. При вышивании, бисероплетении, плетении кружев нужно увеличении более сильное, чем у лупы-насадки. В этих случаях следует обратить внимание на лупу на штативе.
8. Электронный видеоувеличитель позволяет слабовидящим людям читать, рассматривать фотографии и рисунки в плоскопечатном формате. Жидкокристаллический экран позволяет получать качественное цветное изображение. Функция «стоп-кадр» даёт возможность сохранять в памяти устройства до 15 кадров.

Итак, можно сделать вывод: выбор приспособлений для зрительного увеличения объекта сегодня достаточно широк. Лупы необходимы как людям, занимающимся профессиональной деятельностью, связанной с мелкими деталями, так и обычными обывателями. А уж для тех, чьё зрение ниже нормы, они – настоящая находка.

Наблюдаемый предмет помещают от лупы на расстоянии, немного меньшем её фокусного расстояния. В этих условиях лупа даст прямое увеличенное и мнимое изображение предмета. Лучи от изображения попадают в глаз под углом, большим, чем лучи от самого предмета этим и объясняется увеличивающее действие лупы.

Основными параметрами лупы являются диаметр лупы и фокусное расстояние (применяются лупы с фокусным расстоянием

>