Увеличительное стекло — это выпуклая линза , которая используется для создания увеличенного изображения объекта. Линза обычно устанавливается в оправу с ручкой. Помимо своей основной функции увеличения, этот простой, но гениальный инструмент служит различным целям. Его можно использовать для фокусировки солнечного света, используя солнечные лучи для создания концентрированной горячей точки в фокусе линзы , что часто используется для разжигания огня.
В другой инновационной форме увеличительное стекло может проявляться как листовая лупа , использующая многочисленные тонкие, концентрические, кольцеобразные линзы. Они известны как линза Френеля , которая, несмотря на то, что она значительно тоньше, работает эффективно как одна линза. Эта конкретная конструкция находит свое применение в таких приложениях, как экранные лупы для телевизоров, предлагая легкое и эффективное решение для увеличения визуальных образов.
Культурное влияние увеличительного стекла простирается далеко в области литературы и поп-культуры, символизируя стремление к истине и раскрытие секретов. Оно, как известно, связано с расследованием вымышленных детективов, а Шерлок Холмс является самой знаковой фигурой, владеющей им, что закрепляет его статус как эмблемы детективной литературы . Благодаря своим различным формам и функциям увеличительное стекло остается инструментом как практической полезности, так и значительной символической ценности.
«Доказательства указывают на то, что использование линз было широко распространено на Ближнем Востоке и в Средиземноморском бассейне на протяжении нескольких тысячелетий». [1] Археологические находки 1980-х годов в Идейской пещере на Крите обнаружили линзы из горного хрусталя, датируемые архаическим греческим периодом , демонстрирующие исключительное оптическое качество. Эти открытия предполагают, что использование линз для увеличения и, возможно, для разжигания огня было широко распространено в Средиземноморье и на Ближнем Востоке, что указывает на продвинутое понимание оптики в древности . [2] Самым ранним явным письменным свидетельством увеличительного устройства является шутка в «Облаках » Аристофана [3] от 424 г. до н. э., где увеличительные линзы для зажигания трута продавались в аптеке, и «линза» Плиния Старшего [4] стеклянный шар, наполненный водой, используемый для прижигания ран. ( Сенека писал, что его можно использовать для чтения букв «независимо от того, насколько они малы или тусклы». [5] [6] ) Выпуклая линза, используемая для формирования увеличенного изображения, была описана в « Книге оптики» Ибн аль-Хайсама в 1021 году. [7] [ требуется проверка ] После того, как книга была переведена во время латинских переводов XII века , Роджер Бэкон описал свойства увеличительного стекла в Англии XIII века . За этим последовало развитие очков в Италии XIII века . [7] Основываясь на этой основе, в конце 1500-х годов два голландских мастера по изготовлению очков Якоб Метиус и Захариас Янссен создали составной микроскоп, собрав несколько увеличительных линз в трубке, что ознаменовало значительный прогресс в области оптических приборов. Вскоре после этого, в 1608 году, Ганс Липпергей представил телескоп , а в 1609 году Галилео Галилей усовершенствовал устройство, применив увеличительную линзу инновационным способом, что еще больше расширило применение оптических технологий, разработанных на протяжении веков. [8]
Увеличение увеличительного стекла зависит от того, где оно расположено между глазом пользователя и рассматриваемым объектом, а также от общего расстояния между ними. Увеличительная сила эквивалентна угловому увеличению ( это не следует путать с оптической силой , которая является другой величиной). Увеличительная сила — это отношение размеров изображений, сформированных на сетчатке пользователя с линзой и без нее. [9] Для случая «без» обычно предполагается, что пользователь поднесет объект как можно ближе к одному глазу, не становясь при этом размытым. Эта точка, известная как ближняя точка аккомодации , меняется с возрастом. У маленького ребенка она может быть на расстоянии всего 5 см, в то время как у пожилого человека она может быть на расстоянии одного или двух метров. Лупы обычно характеризуются с использованием «стандартного» значения 0,25 м.
Увеличительное стекло работает как простейшая форма оптического прибора. По сути, это ручная линза, которая собирает свет для создания увеличенного, вертикального изображения, которое кажется стоящим там, где свет на самом деле не сходится, известное как «виртуальное» изображение. Чтобы рассмотреть предмет более подробно, его располагают между линзой и его фокусной точкой, и оптимальное наблюдение происходит, когда изображение находится на самом близком расстоянии, на котором глаз может комфортно сфокусироваться. Увеличение линзы — это отношение видимой высоты изображения к фактической высоте объекта, коррелирующее с пропорцией расстояний от изображения до линзы и от объекта до линзы. Перемещение объекта ближе к линзе усиливает этот эффект, увеличивая увеличение. [10]
Наибольшая увеличительная способность достигается при размещении линзы очень близко к одному глазу и перемещении глаза и линзы вместе для получения наилучшего фокуса . Затем объект обычно также будет находиться близко к линзе. Увеличительная способность, полученная в этом состоянии, составляет MP 0 = (0,25 м)Φ + 1, где Φ — оптическая сила в диоптриях , а коэффициент 0,25 м представляет предполагаемую ближнюю точку (¼ м от глаза). Это значение увеличительной способности обычно используется для характеристики луп. Обычно оно обозначается как « m ×», где m = MP 0 . Иногда это называют полной силой лупы (опять же, не путать с оптической силой).
Однако лупы не всегда используются так, как описано выше, поскольку удобнее расположить лупу близко к объекту (на расстоянии одного фокусного расстояния). Тогда глаз может находиться на большем расстоянии, и хорошее изображение может быть получено очень легко; фокус не очень чувствителен к точному положению глаза. Увеличительная способность в этом случае составляет примерно MP = (0,25 м)Φ.
Типичное увеличительное стекло может иметь фокусное расстояние 25 см, что соответствует оптической силе 4 диоптрии. Такая лупа будет продаваться как лупа "2×". При реальном использовании наблюдатель с "типичными" глазами получит увеличительную силу от 1 до 2, в зависимости от того, где удерживается линза.
Увеличительное стекло может служить инструментом для разжигания огня в ситуациях выживания. Любая прозрачная линза со значительной увеличительной способностью, например, стандартное увеличительное стекло или ювелирная лупа, может концентрировать солнечный свет для воспламенения трута. Метод заключается в размещении линзы так, чтобы сфокусировать небольшое, интенсивное пятно света на труте, терпеливо ожидая воспламенения. Преимуществом этого метода является простота линзы и минимальные требуемые усилия. Однако его эффективность зависит от ясного, сильного солнечного света, который может быть непостоянным в зависимости от географического положения и времени года. [11]
Помимо использования в целях выживания, увеличительные стекла являются бесценными инструментами для ювелиров и любителей. Ювелиры полагаются на них, чтобы тщательно изучить качество и подлинность драгоценных камней, гарантируя точную оценку. Любители, от тех, кто занимается шитьем и рукоделием до коллекционеров марок, полагаются на увеличительные стекла для детальной работы, повышая как точность, так и удовольствие. Эта универсальность подчеркивает неизменную полезность увеличительного стекла в спектре деятельности, от профессиональных оценок до досуга. [8]
Современные цифровые лупы и приложения появились как современные альтернативы традиционным увеличительным стеклам, предлагая такие функции, как изменяемые уровни увеличения, высококонтрастные режимы и преобразование текста в речь для пользователей с нарушениями зрения. Эти инструменты не только увеличивают текст и объекты, но и повышают читаемость и доступность, что делает их бесценными для повседневной жизни и образовательных целей. [12] [13]
Увеличительные стекла обычно имеют низкую увеличительную способность: 2×–6×, причем типы с меньшей кратностью встречаются гораздо чаще. При более высоком увеличении качество изображения простого увеличительного стекла ухудшается из-за оптических аберраций , в частности сферической аберрации . Когда требуется большее увеличение или лучшее изображение, обычно используются другие типы ручных луп. Лупа Коддингтона обеспечивает большее увеличение с улучшенным качеством изображения. Еще более качественные изображения можно получить с помощью многолинзовой лупы, такой как триплет Гастингса . Лупы с высокой кратностью иногда устанавливаются в цилиндрическом или коническом держателе без ручки, часто предназначенном для ношения на голове; это называется лупой .
Такие лупы могут достигать примерно 30-кратного увеличения, и при этих увеличениях апертура лупы становится очень маленькой, и ее нужно располагать очень близко как к объекту, так и к глазу. Для более удобного использования или для увеличения свыше примерно 30-кратного увеличения необходим микроскоп .
Линзы Френеля используются в качестве увеличительных приборов, например, для чтения печатного текста.
Значок увеличительного стекла (🔍), представленный U+1F50D в Unicode, превратился в универсальный символ для функций поиска и масштабирования в цифровых интерфейсах. Возникнув из его практического использования для детального изучения и обнаружения, он был принят современным компьютерным программным обеспечением и веб-сайтами для обозначения инструментов, позволяющих пользователям находить информацию или внимательно изучать контент. [9] [10] Версия с правым указателем, U+1F50E (🔎), продолжает эту тему, часто используемую для инициирования поиска. Интеграция этих значков в дизайн пользовательского интерфейса отражает интуитивную связь между физическим актом увеличения для более четкого просмотра и метафорическим актом поиска информации в цифровом пространстве. [14]
Помимо своей цифровой символики для функций поиска, увеличительное стекло также занимает место в образовательной символике, часто представляя любопытство, исследование и стремление к знаниям. Образовательные учреждения и программы часто используют увеличительное стекло в логотипах и материалах, чтобы подчеркнуть важность исследования и открытия в обучении. [15]
