تتميز دقة الأجهزة البصرية بالقدرة على توفير صور منفصلة لنقطتين لجسم قريب من بعضهما البعض. تسمى أصغر مسافة خطية أو زاوية بين نقطتين، والتي تندمج منها صورهما، بحد الدقة الخطية أو الزاوية. كل نظام له فتحة محدودة، تنحني حولها موجة كروية تنبعث من الجسم، مما يسبب الحيود. بسبب حيود الضوء عند حواف الأجزاء البصرية، حتى في النظام البصري المثالي، فإن صورة النقطة ليست نقطة، بل دائرة ذات بقعة ضوئية مركزية محاطة بحلقات (بالتناوب داكنة وخفيفة في ضوء أحادي اللون، قزحي الألوان في الضوء الأبيض). يتم فصل الحد الأقصى المركزي بواسطة الحد الأدنى المطلق عن الحد الأقصى الآخر الأقل كثافة. هذه الحدود القصوى ذات الترتيب الأعلى ليس لها تأثير كبير على نمط الحيود. تعتمد جودة صورة النظام البصري على عرض هذا الحد الأقصى، أي على المسافة التي يقع عندها الحد الأدنى المطلق الأول من مركز شكل الحيود. كلما كانت المساحة القصوى أصغر، كانت جودة الصورة أفضل. عرض الحد الأقصى المركزي هو دالة لزاوية الفتحة على جانب الصورة والطول الموجي للضوء. كلما كانت زاوية الفتحة أصغر وطول الموجة أطول، كان الحد الأقصى أوسع.

يمكن تقسيم العوامل في قوة العين على التحليل إلى عوامل "عصبية"، والتي تشمل طرق معالجة الإشارات في شبكية العين والأجزاء المغطاة من المحلل البصري، وعوامل "بصرية" وهي في المقام الأول الحيود على القزحية، وهو انحرافات العين الخاصة ، تشتت الضوء على أسطح بيئة العين، وتأثير عدم انتظام القرنية، ولا مركزية النظام البصري للعين، والتركيز غير السليم، وتباين الأشياء في ظل ظروف مختلفة من العمل البصري، وبالتالي تؤثر هذه العوامل بشكل مختلف مع النهار الرؤية، نظراً لصغر حجم حدقة العين، يزداد تأثير الحيود، أما الانحرافات يكون تأثيرها أقل ولا تؤثر على الإطلاق في انحراف الصورة الشبكية للمنطقة الطرفية للقرنية عن الشكل الصحيح في الرؤية الليلية. عندما يتم توسيع حدقة العين ولا تعمل المنطقة المركزية فحسب، بل أيضًا المنطقة المحيطية للقرنية، فإن الانخفاض الرئيسي في جودة الصورة ودقتها يرجع إلى الشكل غير المنتظم للقرنية وتشتت الضوء على الوسائط العينية.

تكوين الصورة على الشبكية من وجهة نظر الطبيعة الموجية للضوء.

في العين، كما هو الحال في معظم الأنظمة البصرية الأخرى، يقتصر سقوط موجة كروية من جسم ما على الحجاب الحاجز ذو الفتحة الدائرية - بؤبؤ العين، الذي يحدد قطره عرض الحد الأقصى المركزي. شكل الحيود من ثقب دائري هو دائرة الحيود. الحد الأقصى المركزي، الذي يُنظر إليه على أنه "صورة" النقطة، في هذه الحالة له نصف قطر:

وبما أن نصف القطر هذا يعتمد على الطول الموجي، فإن حجم الحد الأقصى المركزي ونصف القطر الأقصى الجانبي ليسا متساويين بالنسبة للألوان المختلفة. ولذلك، فإن صورة النقطة في الضوء الأبيض تكون ملونة. يؤدي وجود انحرافات كبيرة إلى حد ما في النظام البصري للعين إلى إعادة توزيع الإضاءة في شكل الحيود - تنخفض الإضاءة في الحد الأقصى المركزي وتزداد في حلقات الحيود. يظل قطر الحد الأقصى المركزي كما هو، ولكن في الجوانب الجانبية يتغير بدرجة أكبر أو أقل. العين البشرية هي نظام بصري بيولوجي يتميز بدقة معينة، أي أصغر مسافة بين عناصر الجسم المرصود (يتم إدراكها كنقاط أو خطوط)، حيث لا يزال من الممكن تمييزها عن بعضها البعض. بالنسبة للعين العادية، عند الابتعاد عن الجسم بما يسمى. أفضل مسافة رؤية (D = 250 مم)، متوسط ​​الدقة العادية هو 0.176 مم.

المجاهر الضوئية والإلكترونية.ميكروسكوب الكترونيوعناصره الفردية متشابهة في الغرض مع المجهر الضوئي. في المجهر الضوئي، يكون حامل المعلومات حول جسم ما هو الفوتون، الضوء. مصدر الضوء عادة ما يكون مصباحا متوهجا. بعد التفاعل مع كائن ما (الامتصاص، والتشتت، والحيود)، يتحول تيار الفوتون ويحتوي على معلومات حول الكائن. يتم تشكيل تدفق الفوتون باستخدام الأجهزة البصرية، وخاصة العدسات: المكثف , عدسة , العدسة , يتم تسجيل الصورة بالعين (أو لوحة فوتوغرافية، أو شاشة مضيئة، وما إلى ذلك).

في المجهر الإلكتروني، يكون حامل المعلومات حول جسم ما هو الإلكترون، ومصدر الإلكترونات هو كاثود ساخن . يتم تسريع الإلكترونات وتكوين الشعاع بواسطة قطب كهربائي مركزي وأنود - وهو نظام يسمى مدفع الإلكترون . بعد التفاعل مع جسم ما (التشتت في الغالب)، يتحول تدفق الإلكترونات ويحتوي على معلومات حول الجسم. يحدث تكوين تدفق الإلكترونات تحت تأثير المجال الكهربائي (نظام الأقطاب الكهربائية والمكثفات) والمجال المغناطيسي (نظام الملفات الحالية). تسمى هذه الأنظمة العدسات الإلكترونية قياسا على العدسات البصرية التي تشكل تدفق الضوء (مكثف؛ الإلكترونية، بمثابة عدسة، الإسقاط). يتم تسجيل الصورة على لوحة فوتوغرافية حساسة للإلكترون أو شاشة مضيئة كاثودية .

تقع الحدود القصوى الرئيسية بشكل متماثل في أزواج، بالنسبة إلى الحد المركزي، وإلى حد ما تتكرر بعضها البعض. مجموعة الحدود القصوى الموجودة على جانب واحد من المركز، إلى جانب الجانب المركزي، تكفي لنقل معلومات حول الموضوع. وبالتالي، فإن حجب الأشعة القادمة من الحد الأقصى الموجود على الجانب الآخر من المركز لن يؤدي إلا إلى تقليل سطوع صورة الجسم.

كما يتبين من الصيغة (حيث A هي الفتحة العددية؛ وn هو معامل الانكسار للوسط الموجود بين الجسم والعدسة الشيئية)، فإن إحدى الطرق لتقليل حد دقة المجهر هي استخدام الضوء مع طول موجي أقصر. يمكن زيادة الفتحة العددية باستخدام وسط سائل خاص - الغمر - في المسافة بين الهدف وزجاج غطاء المجهر. لا تؤثر العدسة العينية على دقة المجهر على الإطلاق؛ فهي تقوم فقط بإنشاء صورة مكبرة للعدسة.

التحليل الطيفي عبارة عن مجموعة من الطرق لتحديد تكوين الجسم نوعيًا وكميًا، استنادًا إلى دراسة أطياف تفاعل المادة مع الإشعاع، بما في ذلك أطياف الإشعاع الكهرومغناطيسي والموجات الصوتية وتوزيعات الكتلة والطاقة للجسيمات الأولية وما إلى ذلك. اعتماداً على أغراض التحليل وأنواع الأطياف، يتم تمييز عدة طرق للتحليل الطيفي. تتيح التحليلات الطيفية الذرية والجزيئية تحديد التركيب العنصري والجزيئي للمادة، على التوالي. في طرق الانبعاث والامتصاص، يتم تحديد التركيب من أطياف الانبعاث والامتصاص ويتم إجراء التحليل الطيفي الشامل باستخدام أطياف الكتلة للأيونات الذرية أو الجزيئية ويسمح للمرء بتحديد التركيب النظائري لجسم ما.

استقطاب الضوء هو ظاهرة تعديل خاص لأشعة الضوء الطبيعية المنبعثة من مصدر ضوء عادي، حيث تكتسب الأشعة خصائص مختلفة في اتجاهات مختلفة متعامدة مع اتجاه الشعاع؛ يمكن أن تحدث خاصية الأشعة هذه في مصدر الضوء نفسه، إذا تم وضع الأخير تحت ظروف معينة، ولكن يمكن أيضًا نقلها بشكل مصطنع إلى الأشعة الخارجة من مصدر الضوء في حالتها الطبيعية.
الضوء الذي يتم فيه ترتيب اتجاهات تذبذبات ناقل الضوء بطريقة ما يسمى مستقطبًا. لذلك، إذا ظهر الاتجاه السائد لتذبذبات المتجه E، نتيجة لأي تأثيرات خارجية، فإننا نتعامل مع ضوء مستقطب جزئيًا. الضوء الذي يتأرجح فيه المتجه E في اتجاه واحد فقط، عموديًا على الحزمة، يسمى مستقطبًا مستويًا.
الانكسار الثنائي عبارة عن أجسام ليفية لها محور بصري واحد. على الرغم من أن هذا يعتبر تبسيطًا مفرطًا، إلا أنه من المناسب للعديد من الدراسات البيولوجية افتراض أن المحور الطويل للألياف يتزامن مع المحور البصري للهيكل.
في أجهزة الاستقطاب - المستقطبات، يتم استخدام واحدة من ثلاث ظواهر فيزيائية لإنتاج ضوء مستقطب كليًا أو جزئيًا: الاستقطاب عندما ينعكس الضوء أو ينكسر عند السطح البيني بين وسطين شفافين؛ ثنائية اللون الخطية. الانكسار المزدوج.

عند إنشاء الصور في البصريات الهندسية، يتم استخدام التقريبات التالية: 1. ينتشر الضوء في وسط متجانس بشكل مستقيم (أي يتم إهمال ظواهر الحيود). 2. تنتشر الأشعة الفردية بشكل مستقل عن بعضها البعض (أي يتم إهمال تداخل الأشعة 3. عندما يمر الشعاع من وسط له معامل انكسار n). إلى وسط مع معامل الانكسار n" في الواجهة يحمل العلاقة ti sin i = n" sin t بين زاوية السقوط i وزاوية الانكسار r. ويعتبر الانعكاس حالة خاصة من الانكسار مرة أخرى في الوسط الأول ويتم تحديد مسار الأشعة عن طريق الاستبدال البسيط في الانكسارات التي تم الحصول عليها من الأسطوانة أثناء الانكسار ولا يتم أخذ امتصاصها الجزئي أثناء الانعكاس في الاعتبار.4 للتبسيط، يتم إجراء الحساب فقط للأشعة الساقطة والمنعكسة عند زوايا صغيرة جدًا بحيث يمكن استخدام العلاقات التقريبية لها: sin a « tg a » a.
النظام البصري المركزي هو نظام تقع مراكز جميع أسطحه على نفس الخط المستقيم. ويسمى هذا الخط المستقيم بالمحور البصري للنظام. دعونا نفكر في انكسار الأشعة المجاورة للمحور (أي الأشعة التي تمر بالقرب من المحور البصري بشكل لا نهائي) على سطح كروي واحد. وفي حالة وجود سطح كروي واحد، يمكن أن يكون المحور البصري أي خط مستقيم عابر.
تستخدم الألياف الضوئية على نطاق واسع للإضاءة. يتم استخدامها كدليل ضوئي في التطبيقات الطبية وغيرها من التطبيقات حيث يجب توصيل الضوء الساطع إلى منطقة يصعب الوصول إليها من خلال مركز السطح.
المنظار هو مجموعة من الأجهزة البصرية لأغراض مختلفة. هناك مناظير طبية وفنية. تستخدم المناظير الداخلية التقنية لفحص تجاويف الآلات والمعدات التي يصعب الوصول إليها أثناء الصيانة وتقييم الأداء (شفرات التوربينات، أسطوانات محركات الاحتراق الداخلي، تقييم حالة خطوط الأنابيب، وما إلى ذلك)، بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام المناظير الداخلية التقنية في الأنظمة الأمنية لفحص التجاويف المخفية (بما في ذلك فحص خزانات الغاز في الجمارك). تم إنتاج المناظير الداخلية التقنية في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في خاركوف. تُستخدم المناظير الداخلية الطبية في الطب لفحص وعلاج الأعضاء البشرية الداخلية المجوفة (المريء والمعدة والشعب الهوائية والإحليل والمثانة والأعضاء التناسلية الأنثوية والكلى وأعضاء السمع) وكذلك. تجاويف البطن وغيرها من الهيئات.

انحرافات النظم البصرية(باللاتينية - الانحراف) - التشوهات وأخطاء الصورة الناتجة عن عيوب في النظام البصري. جميع العدسات، حتى أغلىها، معرضة للانحرافات بدرجات متفاوتة. ويعتقد أنه كلما زاد نطاق الأطوال البؤرية للعدسة، كلما ارتفع مستوى انحرافاتها. تفاصيل التحقيق- انحراف الأنظمة البصرية. انتهاك تماثل مركزية حزم الأشعة من مصدر نقطي مرت عبر النظام البصري دون الإخلال بتماثل بنية هذه الحزم (على عكس الغيبوبة والاستجماتيزم). مسافة δs"على طول المحور البصري بين نقطتي التلاشي للصفر والأشعة المتطرفة يسمى انحراف كروي طولي.قطر الدائرة δ" يتم تحديد دائرة التشتت (القرص) بواسطة الصيغة

أين2 ح 1 - قطر فتحة النظام؛ أ"- المسافة من النظام إلى نقطة الصورة؛ δs"- الانحراف الطولي للأشياء الموجودة في اللانهاية حيث F"- البعد البؤري الخلفي من أجل الوضوح، يتم عرض الانحراف الكروي عادة ليس فقط في شكل جداول، ولكن أيضًا بيانيًا. تتركز الأشعة الضوئية التي تمر عبر العدسة بالقرب من المحور البصري (الأقرب إلى المركز) في المنطقة في، بعيدًا عن العدسة. تتركز الأشعة الضوئية التي تمر عبر مناطق حافة العدسة في المنطقة أ، أقرب إلى العدسة. وهكذا يتبين أن حواف العدسة لها طول بؤري أقصر من ذلك، فالانحراف اللوني (CA) هو ظاهرة ناجمة عن تشتت الضوء المار عبر العدسة، أي. تحلل شعاع الضوء إلى مكوناته. تنكسر الأشعة ذات الأطوال الموجية المختلفة (الألوان المختلفة) بزوايا مختلفة، فيتكون قوس قزح من الشعاع الأبيض. الانحرافات اللونية تؤدي إلى انخفاض وضوح الصورة وظهور هامش اللون، وخاصة على الأجسام المتناقضة. الاستجماتيزم(من اليونانية أ - جسيم سلبي ونقطة وصمة عار)، وهو عيب في النظام البصري ناتج عن الانحناء غير المتساوي للسطح البصري في مستويات مقطعية مختلفة لشعاع الضوء الساقط عليه. يتشوه سطح الموجة الكروية، بعد المرور عبر النظام البصري، ويتوقف عن أن يكون كرويًا. الاستجماتيزم(طب) - عيب في الرؤية يرتبط بانتهاك شكل العدسة أو القرنية أو العين، ونتيجة لذلك يفقد الإنسان القدرة على الرؤية بوضوح. مع العدسات البصرية الكروية، لا يتم تعويض الخلل بشكل كامل. إذا ترك الاستجماتيزم دون علاج، فإنه يمكن أن يؤدي إلى الحول وانخفاض حاد في الرؤية. وبدون تصحيح، يمكن أن يسبب الاستجماتيزم الصداع وألم العين. لذلك، من المهم جدًا زيارة طبيب العيون بانتظام. العدسات الأسطوانية لها شكل إطار السيارة، منحنية في اتجاه واحد أكثر من الآخر. المجهر الضوئييعتمد على قوانين البصريات الهندسية والنظرية الموجية لتكوين الصورة، وتستخدم مصادر الضوء الطبيعية أو الاصطناعية كإضاءة. المجهر الكلاسيكي عبارة عن حامل ثلاثي الأرجل مزود بحامل أنبوب متحرك وإضاءة ومسرح. الأنبوب (الأنبوب المجوف) الملحق بها مجهز بنظام عدسات. مرآة مرفقة بجدول الكائنات أدناه. من خلال تغيير موضع المصباح والمرآة وسطح العمل للمسرح باستخدام صمامات خاصة، من الممكن تحقيق تركيز دقيق لأشعة الضوء على الجسم قيد الدراسة وظهور صورة واضحة في العدسة. يوجد في الطرف السفلي من الأنبوب 2-3 عدسات متحركة بدرجات متفاوتة من التكبير، وفي الطرف العلوي توجد عدسة عينية. ينقسم المجهر الضوئي إلى تباين الطور، والتداخل، والاستقطاب، والتألق، والأشعة تحت الحمراء، والمجسم ويعتمد على استخدام خصائص مختلفة للضوء والجسم قيد الدراسة.

الإشعاع الشمسي (الإشعاع) -الإشعاع الكهرومغناطيسي والجسيمي من الشمس. النطاق الطيفي للإشعاع الكهرومغناطيسي القادم من الشمس واسع جدًا - من موجات الراديو إلى الأشعة السينية - لكن شدته القصوى تقع على الجزء المرئي (الأصفر والأخضر) من الطيف. يخضع الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الأرض لتنقية صارمة في طبقات الغلاف الجوي للأرض. يبدأ الغلاف الجوي للأرض بتدمير الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية على ارتفاع 350 كم. تنعكس موجات الراديو الطويلة على نفس الارتفاع. يتم امتصاص الأشعة فوق البنفسجية الناعمة على ارتفاع 30-35 كم، حيث يتكون الأوزون. أما الإشعاع المتبقي الذي يصل إلى سطح الغطاء الأرضي فتمتصه البحار والمحيطات، وكذلك الأرض. الثابت الشمسي- هي كمية الطاقة الشمسية التي تسقط على سطح مساحته متر مربع وتنتشر بشكل متعامد مع أشعة الشمس عند حدود الغلاف الجوي للأرض. الأشعة تحت الحمراء- الإشعاع الكهرومغناطيسي، الذي يشغل المنطقة الطيفية بين الطرف الأحمر للضوء المرئي (بطول موجة 0 = 0.74 ميكرومتر) وإشعاع الموجات الدقيقة (1-2 ~ مم). يُطلق على الأشعة تحت الحمراء أيضًا اسم الإشعاع "الحراري" لأن جلد الإنسان ينظر إلى الأشعة تحت الحمراء الصادرة عن الأجسام الساخنة على أنها إحساس بالحرارة. تستخدم الأشعة تحت الحمراء في العلاج الطبيعي. يؤدي اختراق موجات الأشعة تحت الحمراء إلى عمق الجسم (حتى 7 سم) إلى تدفئة الأنسجة والأعضاء والعضلات والعظام والمفاصل وتسريع تدفق الدم والليمفاوية. كما أن الأشعة تحت الحمراء تجعل من الممكن إضعاف تأثير المبيدات الحشرية والأشعة السينية، مما يساعد على زيادة المناعة غير المحددة. تعمل الأشعة تحت الحمراء على تجفيف الجلد، وبالتالي يمكن استخدامها لعلاج بعض الأمراض الجلدية أو الحروق. الأشعة فوق البنفسجية- الإشعاع الكهرومغناطيسي، الذي يشغل النطاق بين الحد البنفسجي للإشعاع المرئي وإشعاع الأشعة السينية (380 - 10 نانومتر، 7.9 1014 - 3 1016 هرتز). الخواص: نشاط كيميائي عالي، غير مرئي، قدرة اختراق عالية، يقتل الكائنات الحية الدقيقة، بجرعات صغيرة له تأثير مفيد على جسم الإنسان (الدباغة)، ولكن بجرعات كبيرة له تأثير بيولوجي سلبي: تغيرات في تطور الخلايا والتمثيل الغذائي، تأثير على العيون. يرجع استخدام الأشعة فوق البنفسجية في الطب إلى حقيقة أن لها تأثيرات مبيد للجراثيم ومطفرة وعلاجية (طبية) ومضادة للفطريات ووقائية وتطهير ؛ الطب الحيوي بالليزر. يؤدي نقص الأشعة فوق البنفسجية إلى نقص الفيتامينات وانخفاض المناعة وضعف أداء الجهاز العصبي وظهور عدم الاستقرار العقلي. للأشعة فوق البنفسجية تأثير كبير على استقلاب الفوسفور والكالسيوم، وتحفز تكوين فيتامين د وتحسن جميع عمليات التمثيل الغذائي. داخل الجسم.

الإشعاع الحراريأو الإشعاع - نقل الطاقة من جسم إلى آخر على شكل موجات كهرومغناطيسية بسبب طاقتها الحرارية. يقع الإشعاع الحراري بشكل رئيسي في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف، أي عند أطوال موجية تتراوح من 0.74 ميكرون إلى 1000 ميكرون. من السمات المميزة للتبادل الحراري الإشعاعي أنه يمكن إجراؤه بين الأجسام الموجودة ليس فقط في أي وسط، ولكن أيضًا في الفراغ. خصائص الإشعاع الحراري- لمعان حيويةهي كمية طاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي في النطاق الكامل للأطوال الموجية للإشعاع الحراري التي ينبعثها الجسم في جميع الاتجاهات من وحدة مساحة السطح لكل وحدة زمنية: R = E/(S t), [J/(m2s) ] = [W/m2 ] يعتمد لمعان الطاقة على طبيعة الجسم ودرجة حرارة الجسم وحالة سطح الجسم والطول الموجي للإشعاع. ومن الخصائص الكمية للإشعاع الحراري الكثافة الطيفية لمعان الطاقة (الانبعاثية) للجسم (R)- الطاقة الإشعاعية لكل وحدة مساحة سطح الجسم في نطاق ترددي لعرض الوحدة:

- معامل الامتصاص- نسبة الطاقة التي يمتصها الجسم إلى الطاقة الساقطة. لذلك، إذا سقط الإشعاع من تدفق dFpad على الجسم، فإن جزءًا منه ينعكس من سطح الجسم - dFotr، ويمر الجزء الآخر إلى الجسم ويتحول جزئيًا إلى حرارة dFpogl، والجزء الثالث، بعد عدة الانعكاسات الداخلية، تمر عبر الجسم نحو الخارج dFpr: α = dFag/dFd.معامل الامتصاص α يعتمد ذلك على طبيعة الجسم الممتص، والطول الموجي للإشعاع الممتص، ودرجة الحرارة وحالة سطح الجسم. - معامل الامتصاص أحادي اللون- معامل امتصاص الإشعاع الحراري لطول موجي معين عند درجة حرارة معينة: αл,T = f(α,T) من بين الأجسام هناك أجسام يمكنها امتصاص كل الإشعاع الحراري لأي طول موجي يقع عليها. تسمى هذه الأجسام الممتصة بشكل مثالي أجسام سوداء تمامًا.بالنسبة لهم α = 1. هناك أيضا الأجسام الرمادية,من أجل ألف<1, но одинаковый для всех длин волн инфракрасного диапазона.قانون كيرتشوف. الإشعاع الحراري هو التوازن - كمية الطاقة المنبعثة من الجسم هي مقدار امتصاصه له. بالنسبة للأجسام الثلاثة الموجودة في تجويف مغلق يمكننا أن نكتب:

قانون كيرتشوف:إن نسبة الكثافة الطيفية للضوء النشط لجسم ما إلى معامل امتصاصه أحادي اللون (عند درجة حرارة معينة ولطول موجي معين) لا تعتمد على طبيعة الجسم وهي تساوي لجميع الأجسام الكثافة الطيفية للطاقة لمعان في نفس درجة الحرارة والطول الموجي. قانون ستيفان بولتزمان.يتناسب إجمالي سطوع الطاقة على كامل نطاق الطول الموجي مع القوة الرابعة لدرجة حرارة الجسم المطلقة:

قانون النبيذ.الطول الموجي max، الذي يمثل الكثافة الطيفية القصوى لضياء طاقة الجسم الأسود، يتناسب عكسيًا مع درجة حرارته المطلقة T:

lmax = v/t،حيث b = 2.9*10-3 m·K هو ثابت فيينا. صيغة بلانك.تتناسب الطاقة الكمومية مع تردد الإشعاع: E = حν = ح ج/ ,أين ح= 6.63*10-34 J ث ثابت بلانك.

طبيعة الأشعة السينية ومن المعروف الآن أن الأشعة السينية هي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي له طول موجي أقصر من الموجات الكهرومغناطيسية فوق البنفسجية. يتراوح الطول الموجي للأشعة السينية من 70 نانومترما يصل إلى 10-5 نانومتر. كلما كان الطول الموجي للأشعة السينية أقصر، زادت طاقة فوتوناتها وزادت قدرتها على الاختراق. الأشعة السينية ذات الطول الموجي الطويل نسبيًا (أكثر من 10 نانومتر)، وتسمى ناعم. الطول الموجي 1 - 10 نانومتريميز صعبالأشعة السينية. لديهم قوة اختراق هائلة. أناالأشعة السينية – الموجات الكهرومغناطيسية بطول من 80 إلى 10-5 نانومتر. يتداخل إشعاع الأشعة السينية طويل الموجة مع إشعاع الأشعة فوق البنفسجية قصير الموجة، ويتداخل إشعاع الأشعة السينية قصير الموجة مع إشعاع g طويل الموجة. يتم إنتاج الأشعة السينية في أنابيب الأشعة السينية. رسم بياني 1.

ك – الكاثود

1 – شعاع الالكترون

2 – الأشعة السينية

أرز. 1. جهاز أنبوب الأشعة السينية.

الأنبوب عبارة عن دورق زجاجي (يحتمل أن يكون به فراغ عالٍ: يبلغ الضغط فيه حوالي 10-6 مم زئبق) مع قطبين كهربائيين: الأنود A والكاثود K، حيث يتم تطبيق الجهد العالي U (عدة آلاف فولت). الكاثود هو مصدر للإلكترونات (بسبب ظاهرة الانبعاث الحراري). الأنود عبارة عن قضيب معدني له سطح مائل لتوجيه إشعاع الأشعة السينية الناتج بزاوية إلى محور الأنبوب. وهي مصنوعة من مادة موصلة للحرارة للغاية لتبديد الحرارة الناتجة عن القصف الإلكتروني. يوجد في الطرف المشطوف صفيحة من المعدن المقاوم للحرارة (على سبيل المثال، التنغستن).
يرجع التسخين القوي للأنود إلى حقيقة أن العدد الرئيسي من الإلكترونات في شعاع الكاثود، الذي يضرب الأنود، يتعرض للعديد من الاصطدامات مع ذرات المادة وينقل إليها طاقة كبيرة، تحت تأثير الجهد العالي، المنبعثة من الإلكترونات بواسطة خيوط الكاثود الساخن يتم تسريعها إلى طاقات عالية. الطاقة الحركية للإلكترون هي mv 2/2. وهي تساوي الطاقة التي تكتسبها أثناء التحرك في المجال الكهروستاتيكي للأنبوب: mv 2 /2 = eU (1) حيث m وe هي كتلة وشحنة الإلكترون، وU هو الجهد المتسارع. تحدث العمليات التي تؤدي إلى ظهور إشعاع الأشعة السينية bremsstrahlung بسبب التباطؤ الشديد للإلكترونات في مادة الأنود بواسطة المجال الكهروستاتيكي للنواة الذرية والإلكترونات الذرية. ويمكن تمثيل آلية الحدوث على النحو التالي. الإلكترونات المتحركة هي تيار معين يشكل مجالًا مغناطيسيًا خاصًا به. تباطؤ الإلكترونات هو انخفاض في قوة التيار، وبالتالي تغيير في تحريض المجال المغناطيسي، مما سيؤدي إلى ظهور مجال كهربائي متناوب، أي. ظهور موجة كهرومغناطيسية، وبالتالي، عندما يطير جسيم مشحون إلى مادة ما، فإنه يتباطأ، ويفقد طاقته وسرعته، وينبعث منه موجات كهرومغناطيسية. أجهزة الأشعة السينية (مرادفها: تركيبات الأشعة السينية) هي أجهزة لإنتاج واستخدام الأشعة السينية للأغراض التقنية والطبية. حسب الغرض منها، تنقسم أجهزة الأشعة السينية الطبية إلى تشخيصية وعلاجية. يتكون جهاز الأشعة السينية من المكونات الرئيسية التالية. 1. جهاز الجهد العالي يشتمل على محول الجهد العالي (ما يسمى بالمحول الرئيسي) ومحول فتيل أنبوب الأشعة السينية ونظام تصحيح التيار المغذي لأنبوب الأشعة السينية (في الطاقة المنخفضة) الأجهزة، قد يكون جهاز المعدل غائبا). 2. مولد الأشعة السينية - أنبوب الأشعة السينية. 3. Switchgear - لوحة تحكم تنظم أوضاع تشغيل الجهاز. 4. حامل ثلاثي القوائم أو مجموعات من الحوامل الثلاثية لتثبيت الأشعة السينية

الطيف هو تراكب لطيف مستمر، محدود على جانب الأطوال الموجية القصيرة بحد معين l min، يسمى حدود الطيف المستمر,والطيف الخطي - مجموعة من الخطوط الفردية التي تظهر على خلفية طيف مستمر. وقد أظهرت الأبحاث أن طبيعة الطيف المستمر مستقلة تمامًا عن مادة الأنود، ولكنها تتحدد فقط من خلال طاقة الإلكترونات التي تقصف الأنود. وأظهرت دراسة تفصيلية لخصائص هذا الإشعاع أنه ينبعث من قصف الإلكترونات للأنود نتيجة تباطؤها أثناء تفاعلها مع الذرات المستهدفة. ولذلك يسمى طيف الأشعة السينية المستمر طيف الكبح. يتفق هذا الاستنتاج مع النظرية الكلاسيكية للإشعاع، لأنه عندما تتباطأ الشحنات المتحركة، يجب أن ينشأ بالفعل إشعاع ذو طيف مستمر. ومع ذلك، فإن النظرية الكلاسيكية لا تعني وجود حدود موجة قصيرة من الطيف المستمر. ويترتب على التجارب أنه كلما زادت الطاقة الحركية للإلكترونات المسببة لكسر الأشعة السينية، قل عدد l دقيقة. يتم تفسير هذا الظرف، وكذلك وجود الحدود نفسها، من خلال نظرية الكم. من الواضح أن الطاقة الحدية للكم تتوافق مع حالة الكبح التي يتم فيها تحويل كل الطاقة الحركية للإلكترون إلى طاقة كمية، أي. أين ش-فرق الجهد الناتج عن نقل الطاقة إلى الإلكترون هالأعلى، نالحد الأقصى - التردد المقابل لحدود الطيف المستمر. ومن ثم فإن الطول الموجي المقطوع، والذي يتوافق تمامًا مع البيانات التجريبية. من خلال قياس حدود طيف الأشعة السينية المستمر باستخدام الصيغة (229.1)، يمكن تحديد القيمة التجريبية لثابت بلانك ح، والذي يتزامن بدقة مع البيانات الحديثة مع وجود طاقة عالية بما فيه الكفاية من الإلكترونات التي تقصف الأنود، تظهر خطوط حادة فردية على خلفية طيف مستمر - طيف خطي تحدده مادة الأنود ويسمى. طيف الأشعة السينية المميز (الإشعاع)كان سبب استخدام الأشعة السينية في التشخيص هو قدرتها العالية على الاختراق. في الأيام الأولى بعد اكتشافها، تم استخدام الأشعة السينية في الغالب لفحص كسور العظام وتحديد موقع الأجسام الغريبة (مثل الرصاص) في جسم الإنسان. حاليًا، يتم استخدام العديد من طرق التشخيص باستخدام الأشعة السينية (تشخيص الأشعة السينية). الأشعة السينية . يتكون جهاز الأشعة السينية من مصدر الأشعة السينية (أنبوب الأشعة السينية) وشاشة الفلورسنت. وبعد مرور الأشعة السينية عبر جسم المريض، يلاحظ الطبيب صورة ظلية له. يجب تركيب نافذة رصاصية بين الشاشة وعيني الطبيب لحماية الطبيب من التأثيرات الضارة للأشعة السينية. تتيح هذه الطريقة دراسة الحالة الوظيفية لبعض الأعضاء. على سبيل المثال، يمكن للطبيب أن يراقب بشكل مباشر حركات الرئتين ومرور عامل التباين عبر الجهاز الهضمي. تتمثل عيوب هذه الطريقة في عدم كفاية صور التباين والجرعات الكبيرة نسبيًا من الإشعاع التي يتلقاها المريض أثناء الإجراء. التصوير الفلوري . تتكون هذه الطريقة من التقاط صورة لجزء من جسم المريض. يتم استخدامها عادةً للفحص الأولي لحالة الأعضاء الداخلية للمرضى باستخدام جرعات منخفضة من الأشعة السينية. التصوير الشعاعي. (التصوير الشعاعي). هذه طريقة بحث تستخدم الأشعة السينية حيث يتم تسجيل الصورة على فيلم فوتوغرافي. يتم التقاط الصور عادة في طائرتين متعامدتين. هذه الطريقة لها بعض المزايا. تحتوي صور الأشعة السينية على تفاصيل أكثر من شاشة الفلورسنت، وبالتالي فهي أكثر إفادة. ويمكن حفظها لمزيد من التحليل. الجرعة الإشعاعية الإجمالية أقل من تلك المستخدمة في التنظير الفلوري. . يعد ماسح التصوير المقطعي المحوري المجهز بتكنولوجيا الكمبيوتر هو أحدث جهاز تشخيص بالأشعة السينية الذي يسمح لك بالحصول على صورة واضحة لأي جزء من جسم الإنسان، بما في ذلك الأنسجة الرخوة للأعضاء.

تعتمد طريقة التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية على إعادة بناء صورة لقسم معين من جسم المريض من خلال تسجيل عدد كبير من إسقاطات الأشعة السينية لهذا القسم، والتي يتم إجراؤها بزوايا مختلفة. وتدخل المعلومات الواردة من أجهزة الاستشعار التي تسجل هذه الإسقاطات إلى جهاز الكمبيوتر، والذي يستخدم برنامجًا خاصًا، يحسبتوزيع كثافة العينةفي القسم قيد الدراسة وعرضه على شاشة العرض. تتميز الصورة المقطعية لجسم المريض التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة بالوضوح الممتاز ومحتوى المعلومات العالي. ويسمح البرنامج، إذا لزم الأمر، زيادة تباين الصورةعشرات وحتى مئات المرات. وهذا يوسع القدرات التشخيصية لهذه الطريقة. التصوير المقطعي بالأشعة السينية . يعد ماسح التصوير المقطعي المحوري، المجهز بتكنولوجيا الكمبيوتر، أكثر أجهزة التشخيص بالأشعة السينية تقدمًا والذي يسمح لك بالحصول على صورة واضحة لأي جزء من جسم الإنسان، بما في ذلك أعضاء الأنسجة الرخوة، بما في ذلك الجيل الأول من ماسحات التصوير المقطعي المحوسب (CT). أنبوب أشعة سينية خاص متصل بإطار أسطواني. يتم توجيه شعاع رفيع من الأشعة السينية نحو المريض. يتم تثبيت كاشفين للأشعة السينية على الجانب الآخر من الإطار. يكون المريض في وسط الإطار الذي يمكن أن يدور 180 درجة حول جسمه. ويمر شعاع الأشعة السينية عبر جسم ثابت. تقوم أجهزة الكشف بالحصول على قيم الامتصاص للأنسجة المختلفة وتسجيلها. يتم إجراء التسجيلات 160 مرة بينما يتحرك أنبوب الأشعة السينية خطيًا على طول المستوى الممسوح ضوئيًا. ثم يتم تدوير الإطار 1 0 ويتم تكرار الإجراء. يستمر التسجيل حتى يدور الإطار بمقدار 180 0 . يسجل كل كاشف 28800 إطارًا (180 × 160) أثناء الدراسة. تتم معالجة المعلومات بواسطة الكمبيوتر، ويتم تكوين صورة للطبقة المختارة باستخدام برنامج كمبيوتر خاص. يستخدم الجيل الثاني من الأشعة المقطعية عدة حزم من الأشعة السينية وما يصل إلى 30 كاشفًا لها. وهذا يجعل من الممكن تسريع عملية الفحص لمدة تصل إلى 18 ثانية. يستخدم الجيل الثالث من التصوير المقطعي مبدأً جديدًا. يغطي شعاع واسع من الأشعة السينية على شكل مروحة الجسم قيد الدراسة، ويتم تسجيل إشعاع الأشعة السينية الذي يمر عبر الجسم بواسطة عدة مئات من أجهزة الكشف. يتم تقليل الوقت اللازم للفحص إلى 5-6 ثواني، ويتميز التصوير المقطعي المحوسب بالعديد من المزايا مقارنة بطرق التشخيص السابقة بالأشعة السينية. ويتميز بدقة عالية، مما يجعل من الممكن التمييز بين التغيرات الطفيفة في الأنسجة الرخوة. يتيح لك التصوير المقطعي اكتشاف العمليات المرضية التي لا يمكن اكتشافها بطرق أخرى. بالإضافة إلى ذلك، فإن استخدام التصوير المقطعي المحوسب يجعل من الممكن تقليل جرعة الأشعة السينية التي يتلقاها المرضى أثناء عملية التشخيص. عند معالجة الصور، يمكن لمصوري الفيديو:الحصول على صور إيجابية وسلبية، وصور زائفة الألوان، وصور بارزة، وزيادة التباين وتكبير جزء الصورة محل الاهتمام. تقييم التغيرات في كثافة أنسجة الأسنان وهياكل العظام، والتحكم في تجانس حشو القناة قناة بأي انحناء، وفي الجراحة، حدد حجم الزرعة بدقة 0.1 مم. نظام كشف التسوس الفريد مع عناصر الذكاء الاصطناعي عند تحليل الصورة يسمح لك باكتشاف التسوس في مرحلة البقعة، تسوس الجذر. والتسوس الخفي.

التأثير البيولوجي للإشعاع هو تعطيل الوظائف الحيوية، وخاصة الخلايا التي تتكاثر بسرعة. يتميز التفاعل الأساسي بين الأشعة السينية والمادة بثلاث آليات: 1. التشتت المتماسك. يحدث هذا النوع من التفاعل عندما تكون لدى فوتونات الأشعة السينية طاقة أقل من طاقة ربط الإلكترونات بالنواة الذرية. وفي هذه الحالة لا تكون طاقة الفوتون كافية لتحرير الإلكترونات من ذرات المادة. ولا تمتص الذرة الفوتون، ولكنه يغير اتجاه انتشاره. وفي هذه الحالة يبقى الطول الموجي للأشعة السينية دون تغيير. التأثير الكهروضوئي (التأثير الكهروضوئي). عندما يصل فوتون الأشعة السينية إلى ذرة مادة ما، فإنه يمكن أن يطرد أحد الإلكترونات. يحدث هذا إذا تجاوزت طاقة الفوتون طاقة ربط الإلكترون بالنواة. في هذه الحالة، يتم امتصاص الفوتون ويتحرر الإلكترون من الذرة. إذا كان الفوتون يحمل طاقة أكثر مما هو مطلوب لإطلاق إلكترون، فإنه سينقل الطاقة المتبقية إلى الإلكترون المتحرر في شكل طاقة حركية. تحدث هذه الظاهرة، التي تسمى التأثير الكهروضوئي، عندما يتم امتصاص الأشعة السينية ذات الطاقة المنخفضة نسبيًا. 3. التشتت غير المتماسك (تأثير كومبتون). تم اكتشاف هذا التأثير من قبل الفيزيائي الأمريكي كومبتون. ويحدث ذلك عندما تمتص المادة الأشعة السينية ذات الطول الموجي القصير. وتكون طاقة الفوتون لهذه الأشعة السينية دائمًا أكبر من طاقة التأين لذرات المادة. ينشأ تأثير كومبتون من تفاعل فوتون الأشعة السينية عالي الطاقة مع أحد الإلكترونات الموجودة في الغلاف الخارجي للذرة، والتي لها اتصال ضعيف نسبيًا مع نواة الذرة. الأشعة السينية قادرة على "تفكيك" الجزيئات والذرات المعقدة في جسم الإنسان إلى جزيئات مشحونة وجزيئات نشطة. كما هو الحال مع أنواع الإشعاع الأخرى، فإن الأشعة السينية ذات الشدة المحددة التي تؤثر على جسم الإنسان لفترة طويلة بما فيه الكفاية هي التي تعتبر خطيرة. تشمل الآثار الناجمة عن عمل الأشعة السينية، وكذلك الإشعاعات المؤينة الأخرى، ما يلي: 1) تغييرات مؤقتة في تكوين الدم بعد إشعاع زائد صغير نسبيا؛ 2) تغييرات لا رجعة فيها في تكوين الدم (فقر الدم الانحلالي) بعد التشعيع المفرط لفترة طويلة. 3) حدوث إعتام عدسة العين. 4) زيادة الإصابة بالسرطان (بما في ذلك سرطان الدم)؛ 5) الشيخوخة السريعة والموت المبكر

معلومات ذات صله.

الدقة هي عدد العناصر في منطقة معينة. وينطبق هذا المصطلح على العديد من المفاهيم، مثل:

دقة الصورة الرسومية

دقة الطابعة كجهاز إخراج؛

دقة الماوس كجهاز إدخال.

على سبيل المثال، يمكن ضبط دقة طابعة الليزر على 300 نقطة في البوصة (نقطة في البوصة)، مما يعني أن الطابعة يمكنها طباعة 300 نقطة فردية على قطعة بحجم بوصة واحدة. في هذه الحالة، تكون عناصر الصورة عبارة عن نقاط ليزر، ويتم قياس حجم الصورة بالبوصة.

يتم قياس دقة الصورة الرسومية بالبكسل في البوصة. دعونا نتذكر أن البكسل الموجود في ملف الكمبيوتر ليس له حجم محدد، لأنه يقوم فقط بتخزين معلومات حول لونه. يكتسب البكسل حجمه الفعلي عند عرضه على جهاز إخراج محدد، على سبيل المثال، على شاشة أو طابعة.

دقة تبلغ 72 نقطة في البوصة كافية للنسخ على الشاشة، و150-200 نقطة في البوصة للطباعة على طابعة ملونة أو ليزر، و200-300 نقطة في البوصة للإخراج على جهاز تعريض للصور. تم وضع قاعدة أساسية مفادها أنه عند الطباعة، يجب أن تكون دقة النسخة الأصلية أكبر بمقدار 1.5 مرة من الخطجهاز الإخراج النقطية.

دقة الصورة المطبوعة ومفهوم الخط. يعتمد حجم الصورة النقطية سواء على نسخة مطبوعة (ورق أو فيلم أو ما إلى ذلك) وعلى الشاشة على الطريقة المستخدمة ومعلمات التنقيط الخاصة بالأصل. عند التنقيط، يتم فرض شبكة من الخطوط على الأصل، وتشكل خلاياها عنصرًا نقطيًا. يتم قياس تردد الشبكة النقطية بعدد الخطوط في البوصة ويسمى الخط.

تؤثر دقة الأجهزة التقنية على إخراج الرسومات المتجهة والنقطية بشكل مختلف.

وبالتالي، عند إخراج رسم متجه، يتم استخدام الحد الأقصى لدقة جهاز الإخراج. في هذه الحالة، الأوامر التي تصف الصورة تخبر جهاز الإخراج بموضع الكائن وأبعاده، ويستخدم الجهاز أقصى عدد ممكن من النقاط لرسمه. وبالتالي، فإن الكائن المتجه، على سبيل المثال، دائرة، مطبوعة على طابعات ذات جودة مختلفة، لها نفس الموضع والأبعاد على قطعة من الورق. ومع ذلك، تبدو الدائرة أكثر سلاسة عند طباعتها على طابعة ذات دقة أعلى، لأنها تتكون من عدد أكبر من نقاط الطابعة.

دقة جهاز الإخراج لها تأثير أكبر بكثير على إخراج الصورة النقطية. إذا لم يحدد ملف الصورة النقطية عدد وحدات البكسل لكل بوصة التي يجب أن ينتجها جهاز الإخراج، فسيتم تعيين الحد الأدنى للحجم لكل بكسل بشكل افتراضي. في حالة طابعة الليزر، الحد الأدنى للعنصر هو نقطة ليزر في الشاشة، وهي بكسل فيديو. نظرًا لأن أجهزة الإخراج تختلف في حجم الحد الأدنى من العناصر التي يمكن إنشاؤها بواسطتها، فإن حجم الصورة النقطية عند الإخراج إلى أجهزة مختلفة سيكون مختلفًا أيضًا.

1. نماذج الألوان

بعض الأجسام تكون مرئية لأنها تبعث الضوء، وبعضها الآخر تكون مرئية لأنها تعكسه. عندما تبعث الأشياء الضوء، فإنها تكتسب في إدراكنا ذلك الكيس الذي تراه العين البشرية. عندما تعكس الأجسام الضوء، فإن لونها يتحدد من خلال لون الضوء الساقط عليها واللون الذي تعكسه الأجسام. يأتي الضوء المنبعث من مصدر نشط، مثل شاشة العرض. يرتد الضوء المنعكس عن سطح جسم ما، مثل قطعة من الورق.

هناك طريقتان لوصف اللون؛ نظام الألوان المضافة والطرحية.

نظام الألوان المضافة يعمل مع الضوء المنبعث. يتم الحصول على اللون الإضافي من خلال الجمع بين ثلاثة ألوان أساسية: الأحمر والأخضر والأزرق (الأحمر والأخضر والأزرق - RGB). وغياب هذه الألوان يمثل اللون الأسود في النظام. يظهر خلط الألوان بشكل تخطيطي في الشكل. 2، أ.

أ) اللون المضاف ب) اللون الطرحي

أرز. 2. نظام خلط الألوان

في نظام الألوان الطرحية، تحدث العملية العكسية: يتم الحصول على اللون عن طريق طرح ألوان أخرى من شعاع الضوء المشترك. وفي هذه الحالة يتم الحصول على اللون الأبيض نتيجة غياب جميع الألوان، ووجود جميع الألوان سيؤدي إلى اللون الأسود. يعمل نظام الألوان الطرحي مع اللون المنعكس، على سبيل المثال، من ورقة. فالورق الأبيض يعكس كل الألوان، والورق الملون يمتص بعضها ويعكس الباقي.

في نظام الألوان الطرحية، الألوان الرئيسية هي السماوي والأرجواني والأصفر (سماوي، أرجواني، أصفر - CMY). وهي مكملة للأحمر والأخضر والأزرق عندما يتم خلط هذه الألوان على الورق بنسب متساوية، يتم الحصول على اللون الأسود. وتوضح هذه العملية في الشكل 2 ب، نظراً لأن أحبار الطباعة لا تمتص الضوء بشكل كامل ، يبدو مزيج من ثلاثة ألوان أساسية باللون البني الداكن، لذلك، لضبط درجات اللون والحصول على لون أسود حقيقي، تتم إضافة القليل من الحبر الأسود إلى الطابعات ، أصفر، بلاك).

وهناك أنظمة أخرى لترميز الألوان، على سبيل المثال، تمثيلها على شكل درجة اللون والتشبع والسطوع (Hue, Saturation, Brightness - HSB).

النغمة هي درجة محددة من الألوان تختلف عن الألوان الأخرى: الأحمر والأزرق والأخضر وما إلى ذلك. التشبع يميز الكثافة النسبية للون.

من خلال تقليل تشبع اللون الأحمر، على سبيل المثال، فإنه يصبح أكثر باستيلًا أو باهتًا. يقيس سطوع (أو إضاءة) اللون مقدار الصبغة السوداء المضافة إلى اللون، مما يجعله أغمق. يتناسب نظام HSB بشكل جيد مع النموذج البشري لإدراك الألوان. اللون هو ما يعادل الطول الموجي للضوء، والتشبع هو شدة الموجة، والسطوع هو الكمية الإجمالية للضوء. ومن عيوب هذا النظام ضرورة تحويله إلى أنظمة أخرى؛ RGB – عند عرض صورة على الشاشة؛ CMYK – عند الإخراج إلى طابعة بأربعة ألوان.

تعمل الأنظمة المدروسة مع مجموعة كاملة من الألوان - ملايين الظلال الممكنة. ومع ذلك، لا يحتاج المستخدم غالبًا إلى أكثر من بضع مئات من الألوان. في هذه الحالة أنها مريحة للاستخدام لوحات مفهرسة - مجموعات الألوان التي تحتوي على عدد ثابت من الألوان، على سبيل المثال 16 أو 256، يمكنك من خلالها تحديد اللون المطلوب. ميزة هذه اللوحات هي أنها تستهلك ذاكرة أقل بكثير من أنظمة RGB وCMYK الكاملة.

عند العمل مع صورة، يقوم الكمبيوتر بإنشاء لوحة ويعين رقمًا لكل لون، ثم عند تحديد لون بكسل أو كائن فردي، فإنه يتذكر ببساطة الرقم الموجود في اللوحة بهذا اللون. لتخزين رقم من 1 إلى 16، هناك حاجة إلى 4 بتات من الذاكرة، ومن 1 إلى 256 - 8 بت، لذلك تسمى الصور التي تحتوي على 16 لونًا 4 بت، وتسمى 256 لونًا 8 بت. عند مقارنتها بـ 24 بت المطلوبة لتخزين الألوان الكاملة في RGB، أو 32 بت في CMYK، يكون توفير الذاكرة واضحًا.

عند العمل مع لوحة، يمكنك استخدام أي ألوان، على سبيل المثال، نظام RGB، ولكن عددهم محدود. وبالتالي، عند استخدام لوحة مكونة من 256 لونًا، أثناء إنشائها وترقيمها، يتم وصف كل لون في اللوحة على أنه لون RGB عادي 24 بت. وعند الإشارة إلى لون ما، يتم الإشارة إلى رقمه بالفعل، وليس البيانات المحددة لنظام RGB الذي يصف هذا اللون.

صفحة 1

دقة الأجهزة البصرية، وخاصة المجاهر، محدودة بظاهرة الحيود. سيكون لصورة الجسيمات الأصغر شكل دائرة حيود، يكون شكلها مستقلاً عمليا عن شكل الجسيمات. ومع ذلك، باستخدام طريقة خاصة للمراقبة، يمكن ملاحظة أنماط الحيود هذه، وبالتالي يمكن تحديد حقيقة وجود الجسيمات وموقعها وحركتها. تشكل مراقبة ودراسة هذه الجزيئات الصغيرة في المحاليل الغروية والهباء الجوي موضوع الفحص المجهري الفائق.  

ترتبط القيود في دقة الأجهزة البصرية بظواهر الحيود وانحرافات عناصر الأنظمة البصرية.  

بالإضافة إلى دقة العين، تتأثر دقة الجهاز البصري بدرجة تصحيح النظام.  

ما الذي يحدد دقة الأجهزة البصرية؟  

على زيادة دقة الأجهزة البصرية: Dokl.  

يُفهم عادةً دقة الجهاز البصري على أنها القدرة على التمييز (تحليل) عنصرين قريبين في صورة كائن - نقطتان مضيئتان قريبتان في جهاز بصري تقليدي أو خطين قريبين أحادي اللون في الطيف يتم الحصول عليهما باستخدام جهاز طيفي .  

ما المقصود بدقة الجهاز البصري وعلى ماذا يعتمد.  

لماذا تحد ظاهرة الحيود من دقة الأجهزة البصرية، مثل التلسكوب؟  

وفقًا لمعيار رايلي، تتوافق الدقة القصوى لجهاز بصري مع الحالة التي يتطابق فيها الحد الأقصى الرئيسي لنمط الحيود من كائن نقطي تمامًا مع الحد الأدنى الأول لنمط الحيود من كائن نقطي آخر قريب من الأول. يتم استيفاء هذا الشرط من خلال الحد الأدنى من الدقة الزاويّة للجهاز البصري.  

يتضح من الصيغة (183.2) أنه لزيادة دقة الأجهزة البصرية من الضروري إما زيادة قطر العدسة أو تقليل طول العدسة. ولذلك، لمراقبة التفاصيل الدقيقة لجسم ما، يتم استخدام الأشعة فوق البنفسجية، ويتم ملاحظة الصورة الناتجة في هذه الحالة باستخدام شاشة الفلورسنت أو تسجيلها على لوحة التصوير الفوتوغرافي. ويمكن الحصول على دقة أكبر باستخدام الأشعة السينية، ولكنها تتمتع بقدرة اختراق عالية وتمر عبر المادة دون انكسار؛ لذلك، في هذه الحالة من المستحيل إنشاء عدسات انكسارية. تمتلك تيارات الإلكترون (عند طاقات معينة) تقريبًا نفس الطول الموجي للأشعة السينية.  

يتضح من الصيغة (183.2) أنه لزيادة دقة الأجهزة البصرية، من الضروري إما زيادة قطر العدسة أو تقليل الطول الموجي. ولذلك، لمراقبة التفاصيل الدقيقة لجسم ما، يتم استخدام الأشعة فوق البنفسجية، ويتم ملاحظة الصورة الناتجة في هذه الحالة باستخدام شاشة الفلورسنت أو تسجيلها على لوحة التصوير الفوتوغرافي. ويمكن الحصول على دقة أكبر باستخدام الأشعة السينية، ولكنها تتمتع بقدرة اختراق عالية وتمر عبر المادة دون انكسار؛ لذلك، في هذه الحالة من المستحيل إنشاء عدسات انكسارية. تمتلك تيارات الإلكترون (عند طاقات معينة) تقريبًا نفس الطول الموجي للأشعة السينية.  

سؤال آخر مثير للاهتمام، مهم جدًا من الناحية الفنية: ما هو دقة الأجهزة البصرية. عندما نصنع مجهرًا، نريد رؤية الجسم بأكمله الموجود في مجال رؤيتنا. وهذا يعني، على سبيل المثال، أننا عندما ننظر إلى بكتيريا لها نقطتان على جانبيها، فإننا نريد التمييز بين البقعتين في صورة مكبرة. قد يظنون أنك لهذا تحتاج فقط إلى الحصول على التكبير الكافي، لأنه يمكنك دائمًا إضافة المزيد من العدسات وتحقيق تكبير أكبر، وإذا كان المصمم ماهرًا فإنه سيتخلص من الانحرافات الكروية واللونية؛ يبدو أنه لا يوجد سبب لعدم تكبير الصورة المطلوبة إلى أي حجم. لكن حدود قدرات المجهر لا ترجع إلى استحالة تحقيق التكبير أكثر من 2000 مرة.  

حتى باستخدام نظام بصري مثالي (نظام خالٍ من العيوب والانحرافات)، من المستحيل الحصول على صورة وصمة عار لمصدر نقطي، وهو ما يفسره الطبيعة الموجية للضوء. إن صورة أي نقطة مضيئة في الضوء أحادي اللون هي نمط حيود، أي أن مصدر النقطة يتم عرضه كنقطة مضيئة مركزية محاطة بحلقات داكنة وخفيفة متناوبة.

وفق معيار رايلي,صور مصدرين نقطيين متطابقين قريبين أو خطين طيفيين قريبين بكثافة متساوية وخطوط محيطية متماثلة قابلة للحل (منفصلة للإدراك) إذا كان الحد الأقصى المركزي لنمط الحيود من مصدر واحد (خط) يتزامن مع الحد الأدنى الأول لنمط الحيود من الآخر (الشكل 265، أ ). عند استيفاء معيار رايلي، تكون شدة "الانخفاض" بين الحد الأقصى 80% من الشدة عند الحد الأقصى، وهو ما يكفي لحل الخطين  1 و  2. إذا تم انتهاك معيار رايلي، فسيتم ملاحظة سطر واحد (الشكل 265، ب).

1. دقة العدسة.إذا سقط الضوء من مصدرين متباعدين على العدسة س 1 و س 2 (على سبيل المثال، النجوم) بمسافة زاويّة معينة d، ثم بسبب حيود موجات الضوء عند حواف الفتحة التي تحد العدسة، بدلاً من نقطتين، يتم ملاحظة الحد الأقصى في المستوى البؤري، محاطًا بالظلام المتناوب وحلقات خفيفة (الشكل 266).

يمكن إثبات أن نجمين قريبين يتم رصدهما من خلال عدسة في ضوء أحادي اللون يمكن حلهما إذا كانت المسافة الزاوية بينهما

>=ل,22/د, (183.1)

حيث أنا هو الطول الموجي للضوء، د- قطر العدسة.

قوة التحليل (قوة التحليل) للعدسةتسمى الكمية

حيث d هي أصغر مسافة زاوية بين نقطتين لا يزال يتم حلهما عندهما بواسطة جهاز بصري.

وفقًا لمعيار رايلي، تكون صور نقطتين متماثلتين قابلة للحل عندما يتطابق الحد الأقصى المركزي لنمط الحيود لنقطة واحدة مع الحد الأدنى الأول لنمط الحيود.

الطين للآخر (الشكل 266). يستنتج من الشكل أنه عند استيفاء معيار رايلي، يجب أن تكون المسافة الزاوية بين النقطتين d مساوية لـ ، أي مع الأخذ في الاعتبار (183.1)

د==1.22/د.

وبالتالي دقة العدسة

R=1/د=D/(ل,22), (183.2)

أي أن ذلك يعتمد على قطر الضوء وطوله الموجي.

يتضح من الصيغة (183.2) أنه لزيادة دقة الأجهزة البصرية، من الضروري إما زيادة قطر العدسة أو تقليل الطول الموجي. ولذلك، لمراقبة التفاصيل الدقيقة لجسم ما، يتم استخدام الأشعة فوق البنفسجية، ويتم ملاحظة الصورة الناتجة في هذه الحالة باستخدام شاشة الفلورسنت أو تسجيلها على لوحة التصوير الفوتوغرافي. ويمكن الحصول على دقة أكبر باستخدام الأشعة السينية، ولكنها تتمتع بقدرة اختراق عالية وتمر عبر المادة دون انكسار؛ لذلك، في هذه الحالة من المستحيل إنشاء عدسات انكسارية. تمتلك تيارات الإلكترون (عند طاقات معينة) تقريبًا نفس الطول الموجي للأشعة السينية. لذلك، يتمتع المجهر الإلكتروني بدقة عالية جدًا (انظر الفقرة 169).

قرار الجهاز الطيفيتسمى كمية بلا أبعاد

ر=  / ( ل), (183.3)

حيث  هي القيمة المطلقة لأدنى اختلاف في الطول الموجي لخطين طيفيين متجاورين يتم تسجيل هذه الخطوط عندهما بشكل منفصل.

2. حل صريف الحيود.لنلاحظ الحد الأقصى للترتيب m للطول الموجي  2 عند الزاوية ، أي وفقًا لـ (180.3)، دالخطيئة=م2 . عند الانتقال من الحد الأقصى إلى الحد الأدنى المجاور، يتغير فرق المسار بمقدار  /ن(انظر (١٨٠.٤)) حيث ن-عدد فتحات الشبكة. وبالتالي فإن الحد الأدنى  1 , لوحظ بزاوية  دقيقة، يفي بالشرط دالخطيئة  مين = م  1 +  1 /ن.وفقًا لمعيار رايلي، =t min، أي. م 2=م 1 +  1 /ن،أو  2 /( 2 -  1)= مليون.بما أن  1 و  2 قريبان من بعضهما البعض، أي.  2 -  1 =  ، فوفقاً لـ (183.3) ،

فرق R. ريش = مليون.

وبالتالي، فإن دقة محزوز الحيود تتناسب طرديًا مع الترتيب تالأطياف والعدد نالشقوق، أي لعدد معين من الشقوق، فإنه يزيد عند الانتقال إلى أطياف ذات ترتيب أعلى. تتمتع شبكات الحيود الحديثة بدقة عالية إلى حد ما (تصل إلى 2 10 5).

دقة(قوة التحليل) للأجهزة البصرية هي قيمة تميز قدرة هذه الأجهزة على تقديم صورة منفصلة لنقطتين لجسم قريب من بعضهما البعض. تسمى أصغر مسافة خطية (أو زاوية) بين نقطتين، والتي تبدأ منها صورهما وتتوقف عن التمييز. حد الدقة الخطية (أو الزاوي). قيمتها المتبادلة بمثابة مقياس كمي لـ R. s. بصري الأجهزة. يمكن الحصول على صورة مثالية لنقطة كعنصر لجسم ما من موجة كروية. الأسطح. بصري حقيقي الأنظمة لها مدخل ومخرج للتلاميذ (انظر.الحجاب الحاجز ) ذات أبعاد محدودة، مما يحد من سطح الموجة. شكرا لحيود الضوء ، حتى في الغيابانحرافات النظم البصرية

وأخطاء التصنيع الضوئية يصور النظام نقطة أحادية اللون. ضوء على شكل بقعة مضيئة محاطة بحلقات داكنة وخفيفة بالتناوب. باستخدام النظرية، يمكنك حساب naim. المسافة المسموح بها بصريا النظام، إذا كان معروفًا عند توزيع الإضاءة، يرى جهاز الاستقبال (العين، طبقة الصورة) الصورة بشكل منفصل. وفقًا للشرط الذي قدمه جي دبليو رايلي (1879)، يمكن رؤية صور نقطتين بشكل منفصل إذا كان مركز الحيود تتقاطع بقع كل منهما مع حافة الحلقة المظلمة الأولى للأخرى (الشكل). توزيع الإضاءةه

في صورة مصدرين ضوئيين نقطيين يقعان بحيث تكون المسافة الزاوية بين الحد الأقصى للإضاءة Df مساوية للقيمة الزاوية لنصف قطر نقطة الحيود المركزية Dq (Df = Dq - حالة رايلي). دإذا كانت نقاط الجسم مضيئة ذاتياً وتصدر أشعة غير متماسكة، فإن التنفيذ يتوافق مع ما يسمى. ستكون الإضاءة بين صور النقاط التي تم حلها 74% من الإضاءة في مركز البقعة والزاوية. المسافة بين مراكز الحيود يتم تحديد البقع (الإضاءة القصوى) بالتعبير Df = 1.21l/ د، حيث l هو الطول الموجي للضوء، - قطر المدخل البصري لحدقة العين أنظمة. إذا بصرية النظام له طول بؤري /، ثم القيمة الخطية لحد الدقة d = 1.21l/د F د. يتم التعبير عن حد دقة التلسكوبات ونطاقات الإكتشاف بالقوس. ثانية وتحددها الصيغة د = 140/ د(عند l = 560 نانومتر و مم) (حول المجاهر R. s، انظر الفن.. الصيغ المعطاة صالحة للنقاط الموجودة على محور العدسات البصرية المثالية. الأجهزة. وجود الانحرافات وأخطاء التصنيع يقلل من R.s. بصري حقيقي أنظمة ر.س. بصري حقيقي يتناقص النظام أيضًا عند الانتقال من مركز مجال الرؤية إلى حوافه. ر.س. بصري جهاز رالمرجع، بما في ذلك مجموعة من البصرية. النظام وجهاز الاستقبال (الطبقة الضوئية، الكاثود المحول الإلكتروني البصريإلخ)، المرتبطة بـ R. s. بصري أنظمة صوالمتلقي ر n تقريبي f-loy