Уроки по технологиям производства печатной продукции
НЕСКОЛЬКО УРОКОВ ПО ТЕХНОЛОГИЯМ ПЕЧАТИ
к списку уроков
УРОК ВТОРОЙ
РАЗРЕШЕНИЕ
Любой оптический прибор создает изображение. Давайте же теперь разберемся, что такое «изображение».
Можно сразу дать определение: «Изображение есть область в пространстве, где все лучи, выходящие из всех светящихся точек, снова собираются в точки.» Мудрёно? Действительно мудрёно. Так что будем разбираться постепенно.
Допустим, у нас имеется пламя свечи АВ (рис. 1). Каждая малюсенькая точка этого светящегося тела испускает во все стороны лучи света. Например, точка А испускает во все стороны лучи. Два из них — AD и AC— попали в линзу, по два раза преломились и снова сошлись в одну точку G. Значит, в точке G появилось изображение точки А. Таже самая история произошла со всеми лучами из точки А, которые попали в линзу: все они сошлись в точке G. А лучи из точки В сошлись в точке Н. В плоскости I сошлись все лучи от всех светящихся точек пламени. И в этой плоскости (кстати, она называется фокальной) появилось изображение пламени. Теперь достаточно поместит в эту плоскость лист белой бумаги, чтобы увидеть это изображение.
Рис. 1
Почему же только линза — кусок стекла, ограниченный с двух сторон сферическими поверхностями — способна создать изображение, а кусок стекла какой-либо иной формы не может?
На очень маленьких участках линзы ее поверхность можно считать плоской (рис. 2). Проследим путь верхнего луча. Два раза преломился — и ушел в направлении А. Нижний же луч, тоже два раза преломившись, ушел в направлении В. И так преломляется каждый луч, которму посчастливилось попасть в линзу. Я специально провел перпендикуляры к поверхности линзы, чтобы вы увидели, как луч сначала прижимается к перпендикуляру, потом отходит от него.
Рис. 2
Настало время поговорить о светочувствительной матрице, которую помещают в фокальную плоскость, чтобы регистрировать изображение.
Обычно матрица представляет собой ряды квадратных светочувствительных элементов. Устройство, анализирующее изображение (анализатор) знает, в КАКУЮ ячейку матрицы (пиксель) попал свет, как много света попало в эту ячейку, но совершенно не в курсе, какой участок ЯЧЕЙКИ засветился.
Предположим, что перед оптическим прибором на расстоянии 10 метров мы расположили шахматку (рис. 3). Её элементарной единицей следует считать комбинацию из двух белых и двух черных квадратов (рис. 4). На таком расстоянии изображение шахматки на светочувствительной матрице настолько мало, что её элементарная единица целиком и полностью помещается на одном пикселе матрицы (рис. 5). Поскольку анализатор не знает, какой участок пикселя засвечен, а какой нет, ему кажется (он делает вывод), что каждый пиксель и вся матрица освещена равномерным 50% серым светом.
Будем приближать нашу шахматку к оптическому устройству, и на каком-то расстоянии, когда единица изображения шахматки на матрице покроет собой 4 пикселя (рис. 6), у оптического устройства «зарябит в глазах» — он начнет различать черные квадратики.
Мы проводили такой эксперимент со студентами. Оказалось, что большинство студентов начинают различать черные кадратики 5 х 5 мм (при этом размер единицы шахматки равен 1 х 1см) с расстояния 12 м.
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6
Каждый оптический прибор независимо от своего устройства и назначения (камера обскура, телескоп, глаз, микроскоп) характеризуется параметром, который называется разрешением или разрешающей способностью. Это угол, под которым прибор видит самую мелкую деталь. В нашем эксперименте это угол, под которым глаз видит элемент шахматки. Определим разрешающую способность глаза студента, который начинает различать элементы шахматки с расстояния 12 м.
1. Отношение противолежащего катета к прилежащему есть тангенс угла. Это отношение равно
1см / 1 200см = 0,000 8.
Тогда угол = примерно 3'.
Известно, что угловой диаметр Луны = 0,5° или 30'. Т. е. студент, у которого разрешающая способность глаза равна 3', неспособен различить на Луне более 10 деталей по диаметру. Для него Луна выглядит так: (рис. 7).
Рис. 7
Результат явно расходится со здравым смыслом. Скорее всего студенты неправльно «засекали» момент различения шахматки.
