Máy ảnh, kính hiển vi, kính viễn vọng

Seminar môn Quang học kỹ thuật Viện Vật lý kỹ thuật ĐH Bách Khoa HNChủ đề: Máy ảnh, Kính hiển vi, Kính viễn vọng Nguyên lý, cấu tạo và ứng dụngTác giả: Vũ Tiến LâmViện Vật lý kỹ thuậtĐại học Bách Khoa Hà NộiSố 01, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà NộiNăm 2018

Trang 1

QUANG HỌC KỸ THUẬT

Năm 2018

Nội dung Content

Máy ảnh

Lịch sử ra đời

Cấu trúc máy ảnh

Nguyên tắc hoạt động

Kính hiển vi

Lịch sử ra đời Phân loại, cấu tạo Nguyên tắc hoạt động

Kính viễn vọng

Lịch sử ra đời Phân loại, cấu tạo Nguyên tắc hoạt động

Trang 2

Phần I Máy ảnh Part I Camera

PHẦN I

Máy ảnh

q Giới thiệu về sự ra đời

q Lịch sử phát triển của máy ảnh

q Cấu trúc máy ảnh cơ học

q Nguyên lý hoạt động

Những chiếc máy ảnh cổ trong bảo tàng Louvre

(Paris, Pháp).

Phần I Máy ảnh Giới thiệu chung

Máy ảnh

Phát hiện

Mặc tử là người đầu tiên khai thác để tạo ảnh đảo ngược

Cấu tạo

Buồng tối máy ảnh; Ống kính máy ảnh; Tốc độ chớp (màn chập); Khẩu quang (cửa điều sáng); Phim ảnh

Nguyên lý chung

Dùng ống kính gắn ở phía trước để gom ánh sáng lại và hội tụ thành ảnh trên bề mặt ghi ảnh

Khái niệm

Dụng cụ dùng để thu ảnh

thànhảnh tĩnh hay video

Trang 3

Phần I Máy ảnh Lịch sử phát triển

Chiếc máy ảnh đầu tiên vào thế kỷ 11

Sơ đồ cấu tạo buồng tối

Phần I Máy ảnh Lịch sử phát triển

1568

1802

1816

1835

Danielo Barbaro

Chế ra chiếc máy ảnh có thể

thay đổi đường kính để tăng

độ nét của ảnh

Toms Erdward, Gamphri Devid

In tiếp xúc cho ra ảnh trên một loại giấy đặc biệt (tuy nhiênnhững ảnh này không bền)

Zozep Nips

Sáng chế ra một chiếc máy ảnh kiểu hộp cho phép thu được ảnh âm bản

William Tabot

Cho ảnh dương bản từ âm bản

1839

Luis Dage

Công bố phát minh quá trình định vị ảnh trên các miếng bạc

Trang 4

Máy ả nh số

Được chụp đầu tiên vào năm 1975 bằng máy của hãng Eastman Kodak;

Dùng bộ cảm biến CCD; máy nặng 3,6kg, chụp ảnh đen trắng có độ phân giải

10.000 pixel, ghi bằng băng từ; thời gian chụp 23 giây/ tấm.

Máy chụp ảnh điện tử analog

Giá thành đắt; chất lượng hình kém hơn ảnh phim, và máy in không có sẵn.

Máy ảnh số màn hình tinh thể lỏng

Ra đời năm 1995 Máy chụp ảnh số loại bình dân đầu tiên đạt đến độ phân

giản 1MP vào năm 1997

Máy ảnh DSLR

Máy ảnh DSLR hay Máy ảnh phản xạ ống kính đơn kỹ thuật số, ra đời năm

1999

Phần I Máy ảnh Lịch sử phát triển máy ảnh số

Máy ảnh mới nhất của Canon với khả năng quay video 4K 60p

Phần I Máy ảnh Cấu trúc máy ảnh

Gương phản xạ và và hệ thống gương phức hợp ngắm chụp (relex mirror and prism)

Hệ gương quang học

Giúp người chụp nhìn được hình ảnh trước khi

bấm chụp

Ống ngắm (view finder)

Bản phim

Cửa chập có màn

chập (shutter/ shutter

curtains)

Cửa chập

Ống kính được cấu tạo bởi nhiều thấu kính

Ống kính (lens)

Được bố trí sau cùng trong máy ảnh tính theo hướng đi của ánh sáng phản xạ từ hình ảnh được chụp

Trang 5

Phần I Máy ảnh

Hệ thống quang học

Mặt cắt ngang hệ thống DSLR.

1 - Hệ thấu kính

2 - Gương phản xạ

3 - Cửa sập mặt phẳng lấy nét

4 - Sensor (cảm biến)

5 - Màng mờ

6 - Ống kính condenser

7 - Lăng kính 5 mặt

8 - Lỗ ngắm

Cơ chế phản xạ của lăng kính 5 mặt

Sơ đồ cơ chế lấy nét

Phần I Máy ảnh Nguyên lý máyảnh KTS

Trang 6

Phần II Kính hiển vi

Part II Microscope

PHẦN II

q Lịch sử phát triển kính hiển vi

q Cấu trúc và phân loại

Phòng thí nghiệm Kính hiển vi điện tử truyền qua

(TEM) tại Đại học KHTN – ĐH Quốc gia HN

Khái niệm

Làthiết bị quan sát các vật thể có kích thước nhỏ bé mà mắt thường

không thể quan sát được

Tạo ra các hình ảnh phóng đại của vật thể cần quan sát Kính hiển vi

có thể gấp độ phóng đại bình thường lên từ 40 - 3000 lần

Phân loại

Gồm nhiều loại từ các kính hiển vi quang học sử dụng ánh sáng khả

kiến, cho đến các kính hiển vi điện tử, hay các kính hiển vi quét đầu

dò, hoặc các kính hiển vi phát xạ quang

Lĩnh vực sử dụng

Được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành như vật lý, hóa học, sinh

học, khoa học vật liệu, y học và được phát triển không chỉ là công cụ

quan sát mà còn là một công cụ phân tích mạnh

Giới thiệu chung

Kính hiển vi quang học

Kính hiển vi lực nguyên tử (AFM)

Trang 7

Lịch sử phát triển

1619

1590

1660

1625

1611

Sử dụng để nghiên cứu cấu trúc sinh học ở phổi Leeuwenhoek phát triển kính hiển vi để tìm ra tế bào hồng cầu và tinh trùng…

Phát triển cấu trúc

Giovanni Faber là người xây dựng

một kính hiển vi hoàn chỉnh đặt tên

là Galileo Galilei

Kính hiển vi hoàn chỉnh

Cornelius Drebbel chế tạo kính hiển

vigồm: hệ 2 thị kính lồi, hệ vật kính phẳng và kính lồi, có màn chắn; ảnh nhìn qua kính hiển vi là ảnh ngược

Kính hiển vi phức tạp

Johan Kepler bỏ nhiều thời gian

nghiêncứu và cải tiến tổ hợp thấu

kínhhội tụ và phân kỳ

Cải tiến tổ hợp

Những kính hiển vi ban đầu được phát minhở Hà Lan

Phát minh sơ khai

Đầu TK 20

Kínhhiển vi điện tử quét

Kínhhiển vi điện tử quét truyền qua

TK 20 Kínhhiển vi quét đầu dò

Kínhhiển vi quang học trường gần

Kính hiển vi điện tử

Phânloại

Kính hiển vi tia X

Sử dụng chùm tia X để tạo hình ảnh

Cóthể quan sát được các tế bào sống

Kính hiển vi quét đầu dò

Tạo ảnh bằng cách quét một

mũi dò nhỏ trên bề mặt của

mẫu vật

Kính hiển vi điện tử quét

Sử dụng chùm điện tử hẹp quét trên bề

mặt vật mẫu

Dễ sử dụng, phổ biến

Kính hiển vi quang học

Sử dụng ánh sáng khả kiến để quan sát

Làloại kính hiển vi đơn giản, lâu đời, phổ biến nhất

Kính hiển vi quang

học quét trường gần

Lợi dụng song suy biến để tạo hìnhảnh các cấu trúc nano Dùng trong sinhhọc, bán dẫn,…

Kính hiển vi điện tử truyền

qua

Sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao vàthấu kính từ để tạo ảnh vi cấu trúc vật rắn

Tạo ảnh có độ tương phản và độ phân giải rất cao

Trang 8

Kínhhiển vi quang học

Kính hiển vi quang học.

1 - Thị kính

2 - Giá điều chỉnh vật kính

3 - Vật kính

4,5 - Giá vi chỉnh

6 - Giá đặt mẫu vật

7 - Hệ thống đèn, gương

8 - Khẩu độ và thấu kính hội tụ

9 - Vi chỉnh.

Các bộ phận chính của kính hiển vi quang học:

• Nguồn sáng;

• Hệ hội tụ và tạo chùm sáng song song;

• Giá mẫu vật;

• Vật kính (có thể là một thấu kính hoặc một hệ thấu kính) là bộ phận chính tạo nên

sự phóng đại;

• Hệ lật ảnh (lăng kính, thấu kính);

• Thị kính là thấu kính tạo ảnh quan sát cuối cùng;

• Hệ ghi ảnh.

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của một kính hiển vi quang học.

Nguyên lý chung

Sơ đồ so sánh nguyên lý một số loại kính hiển vi phổ biến hiện nay.

Trang 9

Phần III Kính viễn vọng

Part III Telescope

PHẦN III

q Lịch sử phát triển

q Cấu trúc và phân loại

Ảnh chụp kính viễn vọng không gian Hubble (NASA).

Giới thiệu chung

Khái niệm

Là dụng cụ giúp quan sát các vật thể nằm ở khoảng cách xa so với kích thước của con người

Ứng dụng các dụng cụ quang học để thu nhận ánh sáng đến từ vật thể ở xa và tạo

ra hình ảnh phóng đại dễ dàng quan sát bởi mắt người

Ứng dụng

Quan sát thiên văn học;

Công tác hoa tiêu của ngành hàng hải, hàng không;

Công nghệ vũ trụ;

Quan sát và do thám quân sự;

Ứng dụng thiên văn (kính thiên văn)

Phân loại

Theo cơ chế:

Kínhviễn vọng khúc xạ; phản xạ; giao thoa;

quangphổ; tổng hợp

Theo bước sóng:

Kínhviễn vọng quang học; vô tuyến; hồng

ngoại; tử ngoại; tia X; tia gamma

Trang 10

Kínhviễn vọng khúc xạ

Kính viễn vọng khúc xạ là loại kính viễn vọng dùng các thấu kính để thay đổi đường truyền của các bức xạ điện từ, thông qua hiện tượng khúc xạ, tạo ra ảnh rõ nét của vật thể ở xa

Ø Hoạt động theo cơ chế khúc xạ

Ø Kính viễn vọng khúc xạ có trở ngại chính là sự tán sắc

Nguyên lý hoạt động

Kính viễn vọng khúc xạ ở Đài thiên văn

Aachen, Đức.

Sơ đồ một kính viễn vọng khúc xạ.

Kínhviễn vọng phản xạ

Nguyên lý

Kính viễn vọng phản xạ hoạt động dựa trên sự tảo ảnh của vật ở xa bằng các gương, thông qua hiện tượng phản xạ các bức xạ điện từ

01 Tránhhiện tượng tán sắc

02 Số photon thu được tỷ lệ thuận với diện tích phần thu;

Đồng thời độ phân giải tỷ lệ với đường kính của phần thu

03 Phục vụ cho quan sát thiên văn, đều là kính viễn vọng phản xạ.

Đặc điểm

Trang 11

Phânloại theo bước sóng

Kính viễn vọng vô tuyến

Hoạt động với cơ chế giao thoa

hoặc phản xạ, trong dải sóng vô

tuyến

Ứng dụng chủ yếu trong quan

sát thiên văn, liên lạc thông tin

trong công nghệ vũ trụ

Kính viễn vọng hồng ngoại

Ápdụng thiết kế cơ bản của

kính viễn vọng phản xạ, nhưng

có một bộ phận ở tiêu điểm để

chỉ ghi nhận tia hồng ngoại

Ứng dụng quan sát ban

đêm, do thám quân sự

Kính viễn vọng quang học

Thu thập và tập trung ánh sáng, chủ yếu từ phần quang phổ điện

từ nhìn thấy và lân cận, tạo ra một hình ảnh phóng to để xem trực tiếp, hoặc chụp ảnh, thu thập dữ liệu qua cảm biến hình ảnh điện tử

Kính viễn vọng tử ngoại

Kính viễn vọng tia X

Được đặt trên những vệ tinh phóng vào không gian

để bắt lấy tia X phát ra từ những vật thể trong không gian

Kính viễn vọng tia gamma

Tương tự như kính viễn vọng phản

xạ, các mặt gương được tráng những lớp đặc biệt để phản chiếu tia tử ngoại, có các đầu thu nhạy với tia tử ngoại đặt tại phặt phẳng tạo ảnh của hệ gương

Ứng dụng quan sát sao nóng

Gồm 2 hoặc nhiều hơn bộ phận phát hiện tia gamma đặt thẳng hàng Một

bộ phận được kích động khi có một tia gamma chiếu đến

Dùng trong quan sát cáclỗ đen

Tài liệu tham khảo

Reference

[1] Hirsch, Robert, Seizing the Light: A History of Photography, New York: McGraw-Hill

Companies, Inc, 2002

[2] Microscopes, Time Line

[3] David, "see Wootton," p 119, 2006

[4] Ernst Ruska, "The Early Development of Electron Lenses and Electron Microscopy.,"

translation my T Mulvey

[5] U D a other, "Near-field optical scanning microscopy," J Appl Phys, vol 59, no 3318, 1986

[6] "Learn to use TEM," [Online] Available: http://www.rodenburg.org/guide/index.html.

[7] Heinz Herbert Mann, Optische Instrumente, In: Erkenntnis, Erfindung, Konstruktion Studien

zur Bildgeschichte von Naturwissenschaften und Technik vom 16 bis zum 19 Jahrhundert Hrsg

von Hans Holländer

[8] Stephen G Lipson, Ariel Lipson, Henry Lipson, Optical Physics 4th Edition, Cambridge

University

Trang 12

9/16/2018 23

Định dạng
Số trang	12
Dung lượng	2,62 MB