Energia cinetica

Se numeşte energie cinetică sau energie de mişcare a unui corp de masă m, aflat în mişcare de translaţie cu viteza în raport cu un sistem de referinţă inerţial, mărimea fizică scalară E_c definită de relaţia:

Telescopul

Telescopul este un instrument optic care permite observarea obiectelor îndepărtate şi neclare ca şi cum ar fi mult mai luminoase şi mai apropiate de observator. Telescoapele sunt folosite în astronomie pentru observarea corpurilor cereşti îndepărtate.
Pentru sute de ani , telescoapele au fost singurele instrumente
folosite pentru observarea planetelor şi a galaxiilor. Chiar şi azi navetele cosmice pot ajunge doar vecinii noştri apropiaţi din sistemul nostru solar , oamenii de ştiinţă continuând să se bazeze pe telescop în studierea stelelor , nebuloaselor şi galaxiilor aflate la mare distanţă .
Majoritatea telescoapelor funcţionează colectând lumina emisă de stele sau reflectată de suprafaţa planetelor . Acestea se numesc telescoape optice . Ele folosesc o lentilă curbă sau o oglindă sferică sau parabolică pentru a colecta razele de lumină şi a le trimite spre o lentilă mică plasată în focar care face posibilă observarea obiectului . În cercetările astronomice se aşează lângă focar camere de luat vederi pentru a înregistra imaginile adunate de telescop . Lumina vizibilă adunată de telescop e descompusă în radiaţiile componente cu ajutorul unui spectroscop , în acest fel obţinându-se informaţii despre temperatura obiectului , mişcare , compoziţie chimică sau prezenţa unor câmpuri magnetice .
Multe telescoape sunt construite în observatoare astronomice în jurul Pamântului dar numai undele radio , lumina vizibilă şi radiaţia infraroşie pot penetra atmosfera Pământului şi pot ajunge la suprafaţa planetei . Pentru a depăşi această problemă au fost lansate în spaţiu telescoape care pot colecta unde din alte regiuni ale spectrului electromagnetic.

I. Telescoape Optice
Sunt două feluri principale de telescoape optice : reflectătoare şi refractatoare .

Telescoape refractatoare

Acestea folosesc o lentilă de sticlă pentru a forma imaginea
în focar . Lentila este convexă iar puterea de a aduna razele de lumină a unui astfel de telescop este proporţională cu mărimea obiectivului . Aceste telescoape sunt împiedicate de aberaţii cromatice care cauzează venirea fiecărei culori într-un focar diferit pentru că fiecare culoare are propriul său unghi de refracţie . Aberaţia cromatică face ca imaginea unei stele sau planete să fie înconjurată de cercuri de diferite culori.
O altă limitare fundamentală a acestor telescoape este faptul că lentilele cu diametre mai mari de 1 metru sunt impractice deoarece cântăresc mai mult de jumătate de tonă şi se prăbuşesc sub propria lor greutate . Acestea nu pot fi sprijinite de dedesupt ca oglinzile .

Telescoape reflectătoare

Acestea folosesc o oglindă concavă pentru a aduna razele de luzmină şi formează imaginea într-un focar aflat deasupra oglinzii.
Telescoapele reflectătoare sunt în special folositoare pentru a aduna lumina de la obiecte intunecate. Sensibilitatea luminii unui astfel de telescop creşte cu pătratul diametrului oglinzii telescopului . Deci dacă se dublează diametrul oglinzii puterea de a aduna razele de lumină creşte de 4 ori . Telescoapele mari pot detecta obiecte a căror strălucire este de un miliard de ori mai mică decât cea mai slab vizibilă stea cu ochiul liber . Oglinda telescopului este făcută dintr-o sticlă specială care nu se contractă şi măreşte la diferite temperaturi . Oglinda e polizată cu ajutorul calculatorului pentru că diferenţele de grosime de pe suprafaţă trebuie să fie mai mici decât o fracşiune din grosimea unui fir de păr . Pentru a crea un strat reflectător se acoperă suprafaţa oglinzii cu un strat subţire de aluminiu . Principalul dezavantaj al acestor oglinzi este greutatea . Telescopul Hale de pe muntele Palomar din California cântăreşte 14 tone .
În 1990 un plan îndrăzneţ şi inovativ a depăşit bariera mărimii oglinzilor. Fiecare din telescoapele identice de la observatorul Manua Kea din Hawaii combină 36 de oglinzi hexagonale de 183 cm ca plăcuţele de gresie aşezate pe jos comportându-se ca o oglindă imensă de 1016 cm cu puterea de a aduna razele de lumină de 4 ori mai mare decât cea de la Palomar.

La unele telescoape construite după 1990 greutatea oglinzii a fost redusă prin punerea între o oglindă concavă subţire şi a unei plăci a unui strat de nervuri de sticlă.

Rezoluţia

Rezoluţia unui telescop optic creşte cu mărimea oglinzii sau a lentilei dar atmosfera terestră impune o limită acestei rezoluţii pentru că înceţoşează razele de lumină . Acest efect face ca stelele să licărească noaptea. Cu ajutorul calculatoarelor astronomii pot filtra aceste raze .

Interferenţa optică

O noua tehnică în astronomie combină semnale de la diferite telescoape astfel ca imaginea rezultată să fie identică cu cea obţinută de la un telescop gigant . Această tehnică se numeşte interferenţă optică . Observatorul sudic european a început construcţia a celui mai mare interferometru în 1996. Cel mai mare telescop este situat în deşertul Atacama din nordul statului Chile . Acesta combină lumina de la 4 telescoape de 800 cm producând o imagine egală cu cea a unui telescop de 1600 cm . Primul telescop a fost instalat în 1998 şi întregul proiect va fi terminat în 2002 .
Interferometrele optice sunt folositoare pentru a vedea obiecte stralucitoare dar foarte apropiate cum ar fi stelele duble . Astronomii speră ca această tehnică va face posibilă observarea planetelor de mărimea Pământului care orbitează în jurul stelelor îndepărtate.

Înregistrarea imaginilor

Imediat după inventarea fotografiei în 1800 astronomii au ataşat un aparat fotografic la un telescop pentru a fotografia luna .
Acest lucru le-a permis să înregistreze ceea ce văd . Astăzi filmul fotografic din telescoape a fost înlocuit cu cipuri de silicon de mărimea ungiei de la deget care sunt divizaţi în milioane de elemente de imagine numite pixeli care convertesc razele de lumină în sarcini electrice preluate de un calculator . Mozaicul rezultat format din pixeli întunecaţi şi coloraţi formează imaginea .
Aceste imagini sunt mult mai clare decât cele făcute cu aparatul de fotografiat şi imaginea este imediat salvată pe HDD – ul calculatorului .

II. Telescoape radio

Radio astronomia a fost inventată în 1931 când inginerul Karl Jansky de la laboratoarele “ Bell Telephones “ a descoperit cu ajutorul unei antene că din centrul galaxiei noastre sunt emise unde radio . Aceasta a fost prima dată când cercetătorii au realizat că undele radio pot veni de la surse neaflate pe Pământ . În anii care au urmat multe descoperiri majore în radio astronomie s-au produs similar prin coincidenţă sau din întâmplare de exemplu descoperirea galaxiilor active şi a pulsarilor. Designul unui telescop radio e similar cu cel al unui telescop optic dar telescoapele radio trebuie să fie mai mari pentru că funcţionează cu lungimi de undă mai lungi a radiaţiei electromagnetice. Undele radio sunt de fapt între 1 m şi 1 km în lungime în timp ce undele de lumină vizibile sunt de numai 1 micrometru . Undele radio pot fi adunate într-un punct mai uşor decât cele vizibile datorită lungimii lor . Ca un rezultat suprafaţa telescoapelor radio nu trebuie să fie aşa de fină ca a celor optice . Telescoapele radio au un avantaj faţă de cele optice : semnalele radio pot fi detectate pe tot parcursul unei zile în timp ce radiaţia electromagnetică a soarelui face imposibilă observarea altor lungimi de undă în timpul zilei . Energia pe care o primesc telescoapele radio de la surse îndepărtate este mai mică decât energia eliberată când un fulg de zăpadă loveşte pământul , de aceea aceste telescoape trebuie să fie construite în văi unde nu pot ajunge undele radio artificiale .
Cel mai mare telescop radio construit într-o vale din Arecibo , Puerto Rico are un vas parabolic cu un diametru de 305 m .
Observatorul Arecibo este cel mai mare telescop staţionar de pe Pământ . Pentru că nu se mişcă acesta foloseşte rotaţia Pământului pentru a recepţiona unde dintr-un alt loc .

Radio – interferometria

Pentru a vedea obiecte la fel de detaliat ca vizionarea acestora cu telescopul optic un telescop radio ar trebui să fie de 50 de ori mai mare mare decât cel de la Arecibo . Coordonând simultan semnale de la două telescoape radio din diferite locaţii astronomii crează un telescop gigantic a cărui putere este egală cu cea a unui telescop a cărui diametru este distanţa dintre cele două telescoape . Dacă se adaugă mai multe telescoape puterea va creşte şi mai mult .
Unul dintre cei mai mari interferometri radio se află langă Socorro , New Mexico . Este format dintr-un şir în formă de Y din 27 antene parabolice de 25 m diametru , formând 3 şiruri a câte 21 km fiecare în lungime . Acest interferometru poate detecta obiecte de 1000 de ori mai clar decât un telescop optic care vede doar sursele care emit lumină . Un alt interferometru sunt şi cele 10 antene parabolice diametrul de 25 m din Hawaii . Puterea acestuia este echivalentă cu un singur telescop de aproape 8000 km în diametru .

III.Telescoapele cu infraroşu

Telescoapele cu infraroşu permit explorarea regiunii intunecate şi pline cu praf a spaţiului atât în interiorul galaxiri noastre cât şi în afara acesteia . Ele permit dezlegarea misterelor despre naşterea stelelor , formarea sistemelor planetare , observarea cometelor şi a atmosferelor a altor planete , observarea centrului galaxiei noastre şi naşterea unor galaxii foarte îndepărtate. În ciuda faptului că vaporii atmosferici tereştri absorb o parte din lumina roşie , cercetările pot fi efectuate din locuri uscate aflate la altitudini mari sau din avioane . Cel mai bun loc pentru amplasarea unui astfel de telescop e în spaţiu unde nu există atmosferă .
Telescoapele cu infraroşu folosesc designul de bază a unui telescop optic reflectător dar au un detector în focar care vede doar

lumina infraroşie . Pentru că radiaţia infra- roşie e produsă de căldură , semnalul unui telescop cu infraroşu poate fi contaminat de căldura atmosferei dacă acesta e aflat pe pământ sau chiar de căldura produsă de el . Pentru a corecta aceste defecte telescoapele cu infraroşu au sisteme de răcire sau iau date din locuri îndepărtate de obiectul studiat pentru a înregistra radiaţia din fundal pe care apoi să o scoată din imaginea finală .

Telescoapele cu infraroşu detectă radiaşie cu lungimi de undă mai lungi decât lumina vizibilă cu ochiul liber . Radiaţia intră în telescop şi se reflectă pe o oglindă mare aşezată la baza telescopului şi apoi pe una mai mică . Detectoarele şi instrumentele de sub telescop înregistreză radiaţia .
Imagine obţinută cu ajutorul telescopului cu infraroşu . imaginea nu se poate vedea cu un telescop optic pentru că lumina vizibilă e blocată de praful din jurul stelelor care se nasc iar radiaţia infraroşie nu.
IV. Telescopul cu ultraviolete

Telescoapele cu ultraviolete sunt similare cu telescoapele optice reflectătoare dar oglinzile lor au învelişuri speciale care reflectă lumina ultravioletă foarte bine . Aceste telescoape dau informaţii despre gazul interstelar , stele tinere şi regiunile gazoase ale galaxiilor active .

Unele dintre cele mai fierbinţi stele din univers sunt vizibile în regiunea ultravioletă a spectrului . Totuşi această lumină e blocată de atmosfera terestră şi poate fi studiată numai din spaţiu . Intre 1980 şi 1990 o serie de observatoare care orbitau Pământul au explorat universul ultraviolet . Printre acestea a fost şi telescopul Hubble .
Telescopul Hubble e un observator care orbitează în jurul planetelor . A fost lansat pe orbită în 1990 de către naveta Discovery . Efectele atmosferei sunt îndepărtate de faptul că orbitează la 610 km deasupra Pământului. A fost numit după astronomul american Edwin P. Hubble care a descoperit că uiversul e în expansiune.

V. Telescopul cu raze x

Astronomia cu raze x a fost înfiinţată în 1960 când au fost montaţi pe rachete de mare altitudine detectori cu raze x . Astronomii au fost surprinşi să afle că multe obiecte astronomice energetice emit raze x . Astronomia cu raze x a fost mult îmbunătăţită în 1970 de către satelitul “ U. S. Explorer 42 “ care a făcut o hartă a razelor x a cerului.
Unele telescoape cu raze x sunt construite ca nişte telescoape optice reflectătoare. Oglinda principală a acestora trebuie să fie cilindrică . Razele x de la obiect ating oglinda la un unghi foarte mic încât abia îl ating pt a fi reflectate în detector . Pentru a bloca raze x care nu vin de la sursa observată majoritatea detectorilor sunt înconjuraţi de un cilindru din lumb care le absoarbe.

Imagine în raze x a soarelui. Gazele fierbinţi din soare produc raze x care sunt detectate de telescoape cu raze x.

VI. Telescopul cu raze gama

Razele gama sunt radiaţii electromagnetice cu lungimi de undă chiar mai scurte decât razele x . Unele dintre cele mai catastrofice evenimente din univers cum ar fi coliziunile între stele neutronice sau găurile negre emit în spaţiu raze gama de mare energie. Acestea nu pot penetra atmosfera terestră trebuie să fie observate din spaţiu . La începutul anilor 90 obsevatorul cu raze gama Compton a descoperit că razele gama sunt distribuite simetric in spaţiu. De aceea se crede că acestea provin de la evenimente astronomice foarte puternice care au loc în interiorul galaxiilor.
Telescoapele cu raze gama sunt construite din 2 sau mai mulţi detectori cu raze gama în linie . Un detector e activat oricând o rază gama trece prin el indoferent de direcţia în care trece raza .
Pentru a observa razele gama de la o anumită sursă se pun cel puţin 2 detectori în linie îndreptaţi spre sursă şi numai o rază gama de la acea sursă va trece prin amândoi .

Razele gama intră prin detectorul de particule încpcate şi trec prin straturi de materiale care transformă raza în electroni şi pozitroni. Aceştia au sarcini electrice care produc scântei când particulele trec prin camerele de scântei . Detectoarele de lumină de sub telescop înregistrează aceste scântei. Istoria telescopului .

Principiul optic fundamental al telescopului a fost descris pentru întâia oară de cercetătorul britanic Roger Bacon în secolul 13 . Magicianul olandez Hans Lippershey e creditat pentru invenţia telescopului în anul 1608 când a descoperit că un obiect distant apărea mult mai apropiat când era vizionat printr-o lentilă concavă şi o lentilă convexă ţinută în faţa ei .El a montat lentilele într-un tub pentru a construi primul telescop .
Primele telescoape nu erau folosite pentru observarea cerului ci erau folosite în scopuri militare , pentru a detecta armatele care avansau sau vapoarele . Ştirea despre descoperirea telescopului a fost s-a răspândit rapid în Europa . Tehnicile de lustruire a sticlei cunoscute încă din secolul 13 au făcut uşoară construirea şi dezvoltarea telescopului . Istoricii îl creditează pe omul de ştiinţă italian Galileo Galilei cu prima folosire a telescopului pentru observarea obiectelor cereşti. Acesta a folosit în 1609 un telescop făcut de el îsuşi cu care putea mări obiectele de 20 de ori . El a descoperit 4 luni care orbitau în jurul planetei Jupiter . În anul următor el a descoperit că Calea
Lactee are milioane de stele , a vazut petele negre de pe suprafaţa Soarelui şi a făcut o hartă a Lunii .

Astronomul Galileo Galilei susţinea că Pământul se roteşte în jurul Soarelui , idee care era în contradicţie cu cea a Bisericii Romano – Catolice care credea că Pământul e centrul universului .
În 1984 biserica a recunoscut că a greşit în privinţa acestui lucru.

Telescopul a făcut un important pas în secolul 17 când astronomul scoţian James Gregory a inventat telescopul reflectător. Matematicianul englez Isac Newton a fost primul care a construit un astfel de telescop în 1688 . Astronomii au descoperit că telescoapele reflectătoare produc imagini mai clare pentru că oglinzile folosite de acestea puteu fi mult mai mari decât lentilele telescoapelor refractaoare . Primele oglinzi de telescop erau acoperite cu un aliaj de cupru şi cositor. În curând au început să fie construite oglinyi din ce în ce mai mari . La mijlocul secolului 18 astronomul irlandez William Parson a construit un telescop de 180 cm în Irlanda cu care putea vedea nebuloasele ca nişte pete neclare de lumină care conţineau indicii despre un univers mult mai complex decât se credea în vremea lui. Telescopul lui Parson a rămas cel mai mare telescop din lume până la construirea telescopului Hooker de 254 cm de pe muntele Wilson în S.U.A. în 1917. Acesta era destul de puternic pentru a observa stele în galaxii învecinate aducând dovada că galaxia noastră este doar una din galaxiile care umplu universul . În 1950 telescopul Hale a fost deschis şi a rămas cel mai bun telescop al lumii pentru aproape jumătate de secol . A fost folosit pentru a face măsurări ale expansiunii universului şi a descoperit noi fenomene cum ar fi quasarii.
Lansarea de către Japonia a programului de observare a spaţiului a creat un telescop radio mai mare ca Pământul . Satelitul lansat şi cele 40 telescoape aflate pe Pământ combină semnale pentru a forma imagini de 3 ori mai clare decăt era posibil până acum .

Lupa

Relativ puternice, lentilele convexe sunt adesea folosite ca lupe.
Prima intenţie de mărire a unui obiect a apărut acum aproape 2000 de ani in urma . Vechile documente greceşti si romane descriu cum un vas de sticla umplut cu apa poate fi folosit pentru a mari obiecte .
Lentilele de sticla au apărut mult mai târziu si au fost folosite probabil prima data in anii 1000 de călugării care scriau manuscrise. După anii 1000, ochelarii cu lentile slabe au început sa fie folosiţi pentru a corecta hipermetropia. Dar numai prin anii 1400 s-a descoperit tehnica fabricării ochelarilor cu lentile concave pentru a corecta miopia.

Lentilele

Sunt folosite:
In sisteme optice de sticla sau orice alta substanţa transparenta având o forma care le permite sa refracteze lumina orcarui obiect de forma reala sau virtuala. Lentilele de contact si lentilele din ochelarii sunt folosite in scopuri medicinale.
Lentilele mai sunt folosite si la: microscopuri, telescopuri si alte instrumente optice, ele sunt la fel de importante la ochi cat si designul sau.
Fabricarea Lentilelor:
Majoritatea lentilelor sunt formate dintr-un fel de sticla de calitate superioara.
Aceasta se mai numeste si sticla optica care nu au defecte interne bule de aer sau alte imperfectiuni. Procesul de a face o lentila dintr-un bloc de sticla implica mai multe operatiuni. Primul pas este de a trasa o forma de lentila pe blocul de sticla.
Dupa ce este taiata ea este presata de o bucata subtire de metal a carui margini sunt presarate cu praf de diamant.

Microscopul

Plecând de la legile geometrice ale Reflexiei si a Refracţiei, au fost au fost inventate numeroase instrumente optice ( lupă, ochelari, microscop, telescop ) pentru a mari capacitatea de vedere a ochilui liber, cu alte cuvinte, pentru a-l ajuta să vada ceea ce este pre mare sau prea mic. Lentila convexă sau concavă este elementul de bază a tuturor acestor instrumente.Această bucată de sticlă sau de plastic , cu suprafeţele curbate, modifică traiectoria razelor de lumină care o traversează. Lentila redirecţionează razele de lumină venind de la un obiect, formând o imagine.
Lentilele convexe :
Lentila convexă este mai grosă in centru decât pe margini. Lupa este o lentilă convexă. Ea are un efect de convergenţă: concentrează într-un punct razele luminoase paralele care o străbat. Acest efect poate fi demonstrat printr-un experiment foarte simplu. Lumina soarelui se propogă sub formă de raze paralele. Dacă pe traiectoria acestora plasăm o lupă, razele se vor aduna formând o mică pată luminoasă pe care o putem vedea pe o foaie de hartie aşezată la o distanţă potrivită. Această pată nu este altceva decât imaginea soarelui. Atunci când un obiect este situat la mică distantă de o lentilă convexă, aceasta va da o imagine mărita a respectivului obiect. Astfel pe un ecran putem proiecta imaginea mărită a unui diapozitiv. O lentilă convexă se caracterizează prin capacitatea de a mări o imagine.
Lentilele Concave :
Mai subtire în centru decât pe margini, lentila concavă va produce un efect de divergenţă: razele de lumină paralele care o străbat vor fi deviate astfel încât să se depărteze unele de altele, ca şi cum ar proveni dintr-un punct situat în spatele lentilei. Observatorul care priveşte un obiect printr-o lentilă concavă vede o imagine a acestuia mai mică decât este ea în realitate. Această imagine nu poate fi proiectată pe o foaie de hârtie. Ea se formează în ochiul observatorului. O astfel de imagine se numeste imagine virtuală.
Cel mai simplu microscop este format din doua lentile convexe suprapuse, ocular şi obiectiv. Obiectul care trebuie observat este puternic iluminat şi privit prin transparenţă. Lentila convexă a obiectivului produce o imagine a obiectului, care este la rândul ei mărită de lentila convexa a ocularului. Cele doua lentile îşi insumează puterile de mărire, ceea ce produce în final o imagine foarte mărita a respectivului obiect. De când a fost inventat, prin anul 1509 microscopul a fost folosit de biologi şi naturişti pentru observarea obiectelor foarte mici.
În principal, evoluţia microscopului a urmărit:

• obţinerea unor mărimi liniare în domenii cât mai extinse;
• obţinerea unor imagini clare;
• înregistrarea imaginilor observate;
• observarea comodă a imaginilor;

Un microscop este alcătuit din urmatoarele elemente:

• obiectiv;
• ocular;
• sistem de iluminare;
• sistem de înregistrare;

A. Obiectivul
Acest sistem optic este format din mai multe lentile dar, pe ansamblu, este un sistem optic convergent. El este plasat în imediata apropiere a obiectului observat la o distanţă cu puţin mai mare decât distanţa sa focală. Microscoapele de cercetare sunt prevăzute cu mai multe obiective prinse într-o montură care se poate roti. Pentru îmbunatăţirea calităţii imaginii la microscoapele destinate obtinerii unor măriri foarte mari, între obiect şi obiectiv se pune un strat fin de lichid (ex: ulei de cedru). Un astfel de microscop se numeste microscop cu imersie.
B. Ocularul
Şi ocularul este un sistem optic convergent. Atunci când este folosit pentru a furniza imagini virtuale, are o comportare asemănătoare unei lupe. Rolul de obiect îl joacă imaginea furnizată de obiectiv. Unele microscoape sunt prevăzute cu oculare de schimb utilizate pentru a obţine măriri diferite. Majoritatea microscoapelor moderne au o pereche de oculare pentru a permite observarea binoculară. Unele oculare sunt prevăzute cu sisteme care permit măsurarea distanţei între diferitele detalii ale imaginilor observate.

C. Sistemul de iluminare
Sursa de lumină poate fi artificială (lampa separată sau inclusă în microscop) sau naturală. Condensorul este un sistem optic convergent care asigură iluminarea uniformă a probei.

D. Sistemul de înregistrare
Cea mai simplă înregistrare a imaginii se poate face cu ajutor unui aparat de fotografiat montat pe ocular. Un astfel de sistem prezintă dezavantajul că ocularul este astfel ocupat. Pentru a evita aceasta situatie, microscoapele moderne au un sistem de divizare a fascicolului de lumină astfel încat o parte din aceasta se propagă spre ocular, iar cealaltă parte este redirectionată spre un aparat de fotografiat. Marimea furnizată de un microscop optic este limitată teoretic la aproximativ 3000 de ori (se pot distinge astfel detalii de până la aproximativ 0,25µm).

Instrumentele optice

Instrumentele optice au ajutat la intelegerea universului. Telescopul ne-a dezvaluit detalii ale corpurilor indepartate din spatiu, iar microscopul a dezlegat multe din misterele naturii, cum ar fi structura celulelor vii.
Ochii nostri sunt extrem de bine formati ca instrumente optice. Cand ne uitam la un obiect, un sistem de lentile din fata ochiului formeaza o imagine a obiectului pe retina – un tesut din spatele ochiului care contine in jur de 125 de milioane de celule luminoase senzitive. Lumina care cade pe retina impulsioneaza celulele pentru a trimite semnale electrice nervoase spre creier, iar aceasta ne da impresia vizualizarii obiectului.
Functionarea lentilelor
Sistemul de lentile al ochiului este alcatuit din lentile convexe cristaline, iar in fata acestora se afla o membrana transparenta numita cornee. Corneea are un rol important in focalizare. Ajustarea finala este facuta de lentile, forma lor fiind schimbata de un inel de muschi din jurul lor. Cand din cauza unor probleme cu acesti muschi ochiul nu mai poate realiza forma necesara, obiectul vizualizat este neclar.
O simpla lentila de ochelari impreuna cu sistemul de lentile al ochiului formeaza o combinatie care da posibilitatea ochiului sa focalizeze majoritatea obiectelor. Miopii poarta ochelari cu lentile concave (subtiri la mijloc) care ofera posibilitatea focalizarii obiectelor la distanta. Hipermetropii poarta lentile convexe (groase la mijloc) care permit vizualizarea clara a obiectelor din apropiere.
Lupa
Relativ puternice, lentilele convexe sunt adesea folosite ca lupe. Prima intentie de marire a unui obiect a aparut acum aproape 2000 de ani in urma. Vechile documente grecesti si romane descriu cum un vas rotund de sticla umplut cu apa poate fi folosit pentru a mari obiecte. Lentilele de sticla au aparut mult mai tarziu si au fost folosite probabil prima data in anii 1000 de calugarii care scriau manuscrise. Dupa anii 1200 , ochelarii cu lentile slabe au inceput sa fie folositi pentru a corecta hipermetropia. Dar numai prin anii 1400 s-a descoperit tehnica fabricarii ochelarilor cu lentile concave pentru a corecta miopia.
Telescopul
Cand lupele au ajuns la indemana oricui s-a incercat sa se foloseasca cate doua lupe, una peste alta, pentru a obtine o marire mai mare. In timp ce se experimenta acest lucru, cineva a descoperit ca o distanta corespunzatoare intre lentile pot determina imagini marite ale obiectelor de la distanta. Un asemenea aranjament de lentile a pus baza primului telescop. Inventia telescopului se datoreaza filozofului englez Roger Bacon, care a trait in anii 1200. Dar este posibil ca aceasta inventie sa fi fost facuta mai devreme de oameni de stiinta arabi.
Refractorul lui Galileo
Un telescop constrit in 1608 de opticianul olandez Hans Lippershey a atras atentia omului de stiinta italian Galileo, care a realizat cat de util ar fi acesta in astronomie. Galileo a imbunatatit rapid modelul lui Lippershey si a inceput sa construiasca o serie din ce in ce mai mai buna de telescoape. Cu ele, el a facut o serie de descoperiri, incluzand muntii si vaile de pe luna si patru din lunile lui Jupiter.
Dupa ce descoperirea lui Galileo a aratat cat de important este telescopul, modelul folosit de el a devenit cunoscut ca fiind telescopul lui Galileo. Lentilele lui convexe adunau lumina de la obiecte, facandu-le astfel vizibile. Iar lumina concava a ocheanului inclina razele de lumina incat forma o imagine marita si verticala. Lentilele erau montate in tuburi, una alunecand in cealalta. Aceasta a permis ca separarea dintre lentile sa poata fi ajustata pentru focalizarea imaginii. Acest tip de telescop sta la baza binoclului modern.
Reflectorul lui Newton
Una din problemele telescopului refractar era ca din cauza unui defect de lentila numit aberatie cromatica, se producea o margine colorata nedorita in jurul imaginii. Ca sa elimine aceasta problema omul de stiinta englez Isaac Newton a proiectat un telescop reflectiv, in 1660. In locul lentilei obiective a folosit o lentila concava care colecta lumina si forma o imagine care nu mai avea acea margine colorata nedorita. O oglinda plata reflecta lumina intr-o lentila convexa aflata in ochean si montata pe latura tubului principal. Acest tip de telescop este cunoscut ca telescopul lui Newton si este folosit de astronomii amatori.
Microscopul
Lupa este adeseori numita microscop simplu, pentru ca este utila in observarea obiectelor mici. Pentru o marire accentuata cu un minimum de deformare a imaginii este folosit un sistem de doua sau mai multe lentile. Un astfel de dispozitiv este numit microscop compus.
Cel mai simplu microscop compus contine doua lentile convexe. Imaginea marita de lentilele obiective este marita mai departe de lentilele ocheanului. Ca si la telescopul astronomic, imaginea este rasturnata, dar acest lucru nu este important la vizualizarea unor monstre minuscule. Multe microscoape compuse au o gama de lentile obiective de diferite puteri.
Fotografia
La inceputurile fotografiei, expunera unei fotografii dura aproximativ o zi. Noua tehnologie a devenit populara atunci cand materialele fotosensibile imbunatatite au permis realizarea instantaneelor.
Cand se face o fotografie, o lentila proiecteaza o imagine a scenei pe o suprafata care este invelita intr-o substanta chimica fotosensibila. Lumina provoaca schimbari in materialul sensibil, iar modelul acestora este transferat intr-o imagine vizibila prin prelucrarea chimica.
Inginerul francez Nicephore Niepce a facut prima fotografie in 1826. A durat aproximativ opt ore ca sa inregistreze o scena in aer liber pe placa fotosensibila. Niepce a murit in 1833, inainte sa-si fi perfectionat procedeul, care utiliza bitumul ca material fotosensibil. Partenerul sau, Louis Daguerre, a continuat sa experimenteze si, in ianuarie 1839, si-a dezvaluit procedeul de tip Daguerre. Initial acesta utiliza placi de argint invelite cu iodura de argint. Desi relativ insensibile dupa standardele moderne, aceste placi puteau sa inregistreze o imagine in doar 15-30 de minute.
Inainte, asemenea tablouri ale unei scene tineau de domeniul artistilor, introducerea fotografiei practice insemna ca oricine putea realiza o imagine realista, astfel incat noua tehnica a atras foarte mult atentia. In sistemul lui Daguerre, placa expusa in aparatul de fotografiat era prelucrata chimic pentru a forma fotografia finala. De aceea, daca era nevoie de mai multe fotografii, trebuiau sa fie expuse mai multe placi in aparatul de fotografiat.
Acest neajuns urma sa fie curand inlaturat, cand englezul William Henry Fox Talbot a demonstrat primul proces negativ-pozitiv la mai putin de trei saptamani dupa dezvaluirea procesului de tip Daguerre.
Cea mai vehe fotografie ramasa a lui Fox Talbot dateaza din 1835 si prezinta un geam al casei sale din Wiltshire. Materialul sau fotosensibil a constat dintr-o bucata de hartie de scris invelita in clorura de argint, iar expunerea sa a durat circa 30 de minute.