Что такое перископ в физике
ПЕРИСКО́П
Том 25. Москва, 2014, стр. 694-695
Скопировать библиографическую ссылку:
ПЕРИСКО́П (от греч. περισϰοπέω – смотреть вокруг, осматривать), оптич. прибор для наблюдения из укрытий (окопов, блиндажей и др.), танков, подводных лодок. Простейшая форма П. – труба, на обоих концах которой закреплены зеркала, наклонённые относительно оси трубы на 45° для изменения хода световых лучей (рис. 1, а ), или, в более сложных вариантах, для отклонения лучей вместо зеркал используются призмы (рис. 1, б ), а получаемое наблюдателем изображение увеличивается с помощью системы линз. Наиболее известные виды П. – на подводных лодках, ручные и стереотрубы (их также можно использовать как П.) – широко применяются в воен. деле. С помощью П. определяют направление (пеленг) с ПЛ на цель, курсовой угол корабля противника, расстояние до цели, её скорость, а также момент торпедного залпа. Состоит из трёх отдельно расположенных механизмов и частей: трубы с оптикой, подъёмного устройства и тумбы с сальниками. Обычно подводные лодки имеют два П.: П. атаки (командирский) и П. зенитный. П. атаки служит для обнаружения противника, определения расстояния до цели, пеленга и наблюдения за ним во время торпедной атаки в светлое время суток при хорошей видимости. С помощью зенитного П. можно вести наблюдение за воздухом и поверхностью моря в сумерках и ночью. Чтобы противник не заметил П., габариты выступающей из-под воды головки должны быть минимальными (рис. 2). Совр. П. – оптико-электронный прибор, имеющий множество вспомогат. устройств. К ним относятся: дальномерные устройства (напр., лазерные, которые почти мгновенно определяют с большoй точностью дистанцию до объекта); приборы, служащие для определения курсовых углов цели, ночного видения, телеметрии, радиолокации и гидроакустики; светофильтры; фото- и видеокамеры; приспособления для осушки П. и др.
Что такое перископ в физике
В 19 веке в Париже на набережной недалеко от Лувра прохожим демонстрировались магические зеркала, с помощью которых можно было беспрепятственно смотреть сквозь толстые каменные стены.
Это устройство состояло из зрительной трубы, разъятой по середине (куда был помещен толстый камень) и содержащей четыре плоских зеркала под углом 45.
Так впервые рекламировался новый оптический прибор – перископ.
Перископ ( «смотрю вокруг») – это вытянутая оптическая система для наблюдения, заключенная в длинную трубу, по концам которой под углом 45° расположены зеркала, дважды преломляющие световой луч под прямым углом и смещающие его.
Величина смещения (перископический вынос) определяется расстоянием между зеркалами.
Перископ нашел широкое применение в военной технике. Через перископ можно следить за неприятелем, не высовываясь из окопа. Изображение, пойманное верхним зеркальцем, передается на нижнее, в которое смотрит наблюдатель.
Перископы позволяют вести круговое наблюдение за местностью при минимальных размерах смотровых отверстий.
В зависимости от назначения вынос (высота) перископа может быть различным, доходя, например, в специальном мачтовом перископе для наблюдения в лесу до десятков метров. Используется перископ и на подводных лодках для визуального наблюдения за противником. Перископ телескопически выдвигается над поверхностью воды, а сама подводная лодка в это время находится под водой.
Перископы установлены также и на современной танковой технике. В военных перископах чаще используются не зеркала, а призмы, также способные изменять ход световых лучей, а кроме того получаемое наблюдателем изображение увеличивается с помощью системы линз.
А вот как используют перископы полицейские!
Перископ (оптический прибор)
Перископ (оптический прибор)
Периско́п (от греч. peri — «вокруг» и греч. scopo — «смотрю») — оптический прибор для наблюдения из укрытия. Простейшая форма перископа — труба, на обоих концах которой закреплены зеркала, наклоненные относительно оси трубы на 45° для изменения хода световых лучей. В более сложных вариантах для отклонения лучей вместо зеркал используются призмы, а получаемое наблюдателем изображение увеличивается с помощью системы линз.
Наиболее известные виды перископа — такие, как перископы на подводных лодках, ручные перископы и стереотрубы (их также можно использовать как перископ) — широко применяются в военном деле.
История технологии
Полезное
Смотреть что такое «Перископ (оптический прибор)» в других словарях:
оптический прибор — ▲ оптическое устройство ↑ для (чего), улучшение, способность, зрение оптические приборы расширяют возможности зрения. ▼ зеркало позволяет видеть по другую сторону поля зрения, например свое лицо. поляризатор. очки оптический прибор для коррекции… … Идеографический словарь русского языка
ПЕРИСКОП — оптический прибор, позволяющий наблюдать за горизонтом моря и воздухом с подводной лодки, идущей под водой на некоторой небольшой глубине (около 5 м). Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза… … Морской словарь
ПЕРИСКОП — ПЕРИСКОП, оптический прибор, состоящий из ряда ЗЕРКАЛ или ПРИЗМ, предназначенный для наблюдений за окрестностями из укрытия. Принцип действия основан на изменении направления луча обзора наблюдателя. Со Второй мировой войны перископ обычно… … Научно-технический энциклопедический словарь
ПЕРИСКОП — оптический прибор, состоящий из зрительной (см.) и системы зеркал или призм и служащий для наблюдения из укрытия за наземным, воздушным пространством либо за поверхностью моря, когда прямое наблюдение невозможно, напр. из окопов, блиндажей,… … Большая политехническая энциклопедия
Перископ (значения) — Эта статья предлагается к удалению. Пояснение причин и соответствующее обсуждение вы можете найти на странице Википедия:К удалению/2 августа 2012. Пока процесс обсуждения не завершён, статью можно попытаться улучшить, однако следует… … Википедия
ПЕРИСКОП — (греч., от peri, и skopeo исследую). Аппарат в подводных лодках для осмотра окружающего. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. перископ (гр. periskopeo смотрю вокруг, осматриваю) оптический прибор с… … Словарь иностранных слов русского языка
перископ — а, м. périscope m. <гр. periscopeo смотрю. Оптический прибор для наблюдения предметов, расположенных вне непосредственного поля зрения наблюдателя. БАС 1. <лейтенант> Калюжный стоял перед матовой доской, в которую перископ отражал… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
ПЕРИСКОП — ПЕРИСКОП, перископа, муж. (от греч. periskopeo смотрю вокруг) (спец.). Оптический прибор, коленчатая зрительная труба для наблюдения из за закрытий, из подводной лодки. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
ПЕРИСКОП — ПЕРИСКОП, а, муж. Оптический прибор для наблюдений из укрытий (из блиндажа, с подводной лодки, из броневой башни). Артиллерийский, танковый, окопный, корабельный п. | прил. перископный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова … Толковый словарь Ожегова
Работа к НОУ «Перископ»
Муниципальное бюджетное образовательное учреждение «Школа 51»
Г. Нижнего Новгорода
Выполнил: ученик 8 а класса:
Руководитель проекта: учитель физики
2017-2018 учебный год.
1.3. Физические законы, применяемые для изготовления перископа……………7
1.5. История создания перископа…………………………………………………. 10
1.6. Область применения перископов……………………………………………..11
2.1. Методика проведения практической части……..……………………………16
2.1.3.Принцип действия моего перископа……………………………………….. 18
2.1.4. Вывод по практической части……………………………………………. 19
Список используемой литературы……………………………………………….. 20
Список используемой литературы……………………………………………….. 21
Цель данной работы: собрать действующую модель перископа и оценить возможность ее практического применения.
Для этого необходимо решить следующие задачи:
изучить физические законы, лежащие в основе работы перископа;
изучить принцип работы и устройство перископа;
познакомиться с возможностями применения перископических систем в различных областях техники.
Обоснование выбора: перископы применяются не только для наблюдений из укрытий, но и для освещения комнаты светом, для получения информации об объектах, находящихся в недоступных для человека местах и даже для … фокусов!
Гипотеза: используя знания, как распространяется в окружающей среде свет, можно самостоятельно сконструировать разнообразные оптические приборы.
1. Теоретическая часть .
1.1. Геометрическая оптика.
Оказалось, что законы распространения светового луча в прозрачных средах описываются физикой в разделе «Геометрическая оптика». Геометри́ческая о́птика — раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах, отражения света от зеркально-отражающих поверхностей и принципы построения изображений при прохождении света в оптических системах без учёта его волновых свойств.
Основное понятие геометрической оптики — это световой луч. Светово́й луч в геометрической оптике — линия, вдоль которой переносится световая энергия. Менее чётко, но более наглядно, можно назвать световым лучом пучок света малого поперечного размера. Законы эти применяются для создания и расчета всевозможных оптических приборов: очков, микроскопов, фотоаппаратов, перископов и проч.
Во всех этих приборах используется отражение света – физическое явление, при котором свет, падающий из одной среды (например, воздух) на границу раздела с другой средой (например, зеркальной поверхностью), возвращается назад в первую среду.
Когда мы слышим слово «отражение», прежде всего нам вспоминается зеркало. В быту мы чаще всего используем плоские зеркала. С помощью плоского зеркала можно провести простой эксперимент, чтобы установить закон, по которому происходит отражение света.
Наверняка все обращали внимание, что наше отражение в зеркале поднимает левую руку, когда мы перед зеркалом поднимаем правую. Часы, показывающие пятнадцать минут первого, в зеркальном отражении показывают без пятнадцати двенадцать, а текст на странице в отражении выглядит какой-то абракадаброй.
При отражении от плоской зеркальной поверхности световых лучей, исходящих от некоторого предмета, возникает мнимое изображение предмета(рис.2). Предмет и его мнимое изображение располагаются симметрично относительно зеркальной поверхности. Изображение предмета в плоском зеркале равно по размеру самому предмету.
Мнимое изображение пространственного (трехмерного) предмета в плоском зеркале отличается от самого предмета как правая система координат отличается от левой (т.е. как правая рука отличается от левой) – рис. 3.
1.2. Плоское зеркало.
Плоским зеркалом называется предмет способный зеркально отражать падающие на него лучи света. В обычном понимании зеркало представляет собой плоское стекло на одну сторону которого нанесено специальное покрытие, содержащее серебро. В остальном же, зеркалом может считаться любой предмет, имеющий гладкую плоскую поверхность. Основным свойством зеркала является формирование мнимых изображений предметов. Мнимых, потому что этих предметов нет там, где мы их видим. Если какой-либо предмет имеет несколько точек, то строить каждый раз падающие и отраженный лучи очень сложно, да и не нужно. При построении изображений можно пользоваться следующими свойствами:
— точка-источник и точка-изображение лежат на одной воображаемой линии, которая перпендикулярна плоскости зеркала;
— расстояние от точки-источника до зеркала равно расстоянию от зеркала до точки-изображения.
Плоским зеркалом называется предмет способный зеркально отражать падающие на него и отраженный лучи очень сложно, да и не нужно.
Когда два зеркала расположены под углом друг к другу, то образуется множество изображений предмета (рис. 4).
Уголковый отражатель обладает тем свойством, что под каким бы углом ни падал на него луч света, отраженный луч всегда будет параллелен падающему лучу (рис. 5).
Это свойство плоских зеркал используют в таком приборе как перископ.
1.3. Физические законы, применяемые для изготовления перископа.
Для изготовления перископа применяются законы геометрической оптики, которые известны ещё с древних времен. Так, Платон (430 г. до н.э.) установил закон прямолинейного распространения света. В трактатах Евклида формулируется закон прямолинейного распространения света и закон равенства углов падения и отражения. Аристотель и Птолемей изучали преломление света. Но точных формулировок этих законов геометрической оптики греческим философам найти не удалось.
закон прямолинейного распространения света;
закон независимости световых лучей;
закон преломления света.
А теперь рассмотрим вышеупомянутые законы подробнее.
Закон независимости световых пучков : воздействие отдельного пучка не зависит от присутствия или отсутствия остальных пучков.
— угол падения α равен углу отражения γ : α = γ.
4. Закон преломления ( закон Снелиуса ) :
— луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости;
— отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред.
1.4. Устройство перископа .
Простейший перископ представляет собой вытянутую оптическую систему для наблюдения, заключенная в длинную трубу, по концам которой под углом 45 о к оси трубы расположены зеркала, дважды преломляющие световой луч под прямым углом и смещающие его. Величина смещения (перископическийвынос) определяется расстоянием между зеркалами (рис. 6).
Рис. 6
Свет на верхнее плоское зеркало или отражающую грань призмы падает под углом 45° и поэтому отражается также под углом 45°, отклоняясь, следовательно, на 90° в направлении по часовой стрелке. Затем свет отклоняется на 90° в направлении против часовой стрелки на нижнем плоском зеркале или призме.
Таким образом, изображение является прямым мнимым и появляется на более низком уровне, чем тот, на котором находится предмет. Первое отражение создает зеркальный переворот изображения с одной стороны на другую, но второе отражение это компенсирует.
Недостатками применения зеркал в перископах являются их потускнение и отслаивание амальгамы. Поэтому в точных приборах применяются призмы, например, в перископе подводной лодки (рис. б). Стеклянные призмы не подвержены влиянию погоды, и их не так легко повредить. Более того, призма полностью внутренне отражает свет, в то время как при каждом отражении от зеркала происходит потеря 9% света.[4 ]
В более сложных вариантах для отклонения лучей вместо зеркал используются призмы, а получаемое наблюдателем изображение увеличивается с помощью системы линз.
Наиболее распространены призменные перископы, в трубе которых вместо зеркал установлены прямоугольные призмы, а также телескопическая линзовая система и оборачивающая система, с помощью которых можно получать увеличенное прямое изображение. Поле зрения перископов при малом увеличении (до 1,5 раза) составляет около 40 о ; оно обычно уменьшается с ростом увеличения. Некоторые типы перископов позволяют вести круговой обзор.
1.5. История создания перископа.
оптический прибор, включающий зеркала и окуляр.
В 1834 г. русский генерал Карл Шильде установил на своей подводной лодке простейший зеркальный перископ. Он состоял из короткой медной трубы, в каждом конце которой находились металлические зеркала, расположенные под углом 45 градусов по отношению к горизонту. Изобретение перископа Шильдером держалось в строгом секрете.
Французский ученый Ипполит Мария-Дэви в 1854 году заново изобрёл зеркальный перископ, состоящий из трубы и двух развернутых под углом 45° зеркал.
В 1872 г. инженер бельгийской армии Доденар создал более совершенный призматический перископ, установив его на примитивной подводной лодке.
В годы первой мировой войны солдаты иногда использовали перископы, прикреплённые к стволам ружей, поскольку данный способ позволял стрелку находиться в траншее и в то же время вести огонь без риска поражения противником. ( Приложение 1, рис.1).
В годы второй мировой войны перископы использовались также и на танках, чтобы обзор для водителя или наводчика сделать более безопасным. В частности, такие приборы были установлены на немецких танках «Тигр». На подводных лодках перископы использовались для наблюдения обстановки над поверхностью моря.
1.6. Область применения перископов.
Область применения перископов очень разнообразна.
Перископ нашел широкое применение в военной технике. Через него можно следить за неприятелем, не высовываясь из окопа. Изображение, пойманное верхним зеркальцем, передается на нижнее, в которое и смотрит наблюдатель. Перископы установлены также и на современной танковой технике.
В перископах военного назначения чаще используются не зеркала, а призмы , также способные изменять ход световых лучей. Кроме того, получаемое наблюдателем изображение увеличивается с помощью системы линз. Перископы позволяют вести круговое наблюдение за местностью при минимальных размерах смотровых отверстий. (Приложение 2, рис.1).
На подводных лодках.
Перископ подводной лодке необходим в такой же мере, как человеку глаза. С помощью перископа командир ведёт из лодки, находящейся под водой, наблюдение за обстановкой на поверхности моря. Также он определяет направление на цель, расстояние до неё и момент пуска торпеды.
Перископ телескопически выдвигается над поверхностью воды, а сама подводная лодка в это время находится под водой (Приложение 2, рис.2).
Перископы на подводных лодках, ручные перископы и стереотрубы, используемые как перископ, применяются в военном деле.
Чтобы противник не заметил перископа, габариты его выступающей из-под воды головки должны быть минимальными. Но для успешного наблюдения за воздушными целями, головку прибора вынужденно делают утолщённой, чтобы можно было разместить в ней оптические компоненты зенитного наблюдения. Поэтому в настоящее время на подводной лодке устанавливают два перископа: атаки (командирский) и зенитный. В интересах маскировки перископ поднимается из-под воды периодически.
Интервалы между подъёмами перископа зависят от условий видимости, дальности и скорости обнаруживаемых объектов.
Появление новых технических средств наблюдения на подводных лодках – радиолокации и гидроакустики – не заменило перископа. Эти средства только дополнили его. Особенно это касается условий плохой видимости (туман, снег).
3. Для наблюдений в лесу.
В ынос (высота) перископа в специальном мачтовом перископе для наблюдений в лесу доходит до десятков метров.
Так впервые рекламировался новый оптический прибор – перископ.
Они прячутся за углами зданий, при этом наблюдая окружающую обстановку и оставаясь сами невидимыми (Приложение 2, рис. 4).
6. Для обзора входной двери
7. Для освещения помещения естественным светом.
8. Для просматривания помещений, в которые нельзя заходить (например, с опасным содержанием вредных веществ в воздухе).
9. Для обзора труднодоступных мест (узкого чердака, колодца).
10. В металлургии для обследования отверстий, высверленных в длинных поковках (валах, каналах орудий и др.), для проверки наличия раковин, трещин, а также других дефектов.
12. В современном искусстве.
13. В настоящее время также используется перископическая система зеркал для праворульных автомобилей, упрощающая обгон слева (Приложение 2, рис. 6). В информационном зеркале системы водитель видит ситуацию на соседней левой полосе, и спереди, на встречном участке.
14. Развитие волоконной оптики привело к созданию других видов перископов, которые позволяют врачам осмотреть человеческое тело изнутри без необходимости выполнения хирургических операций. Такие типы перископы называются эндоскопами и просто незаменимы в медицине для диагностики или эндоскопических операций.
Перископ — это один из простейших, но при этом интереснейших оптических приборов. Применяется для смещения линии зрения наблюдателя. Он удобен для «видения» через головы толпы на гонках и соревнованиях, на спортивных играх.
+ 1.7. Недостатки перископа.
Несмотря на положительные качества перископа, есть у этого оптического средства есть и недостатки. Как и любое другое оптическое средство наблюдения, он не пригоден к использованию ночью и при плохой видимости.
Кроме того, это средство наблюдения невозможно полностью скрыть. Выдвинутый из-под воды перископ может быть обнаружен зрительно и радиолокационными станциями противника. Этот прибор не позволяет точно определить дистанцию до цели, что снижает вероятность поражения объекта торпедой. И, наконец, дальность обнаружения целей в перископ невелика.
Также головка перископа при движении вызывает на поверхности моря волнообразования, которые позволяют установить присутствие подводной лодки.
Для уменьшения видимости головную часть перископа делают возможно меньшего диаметра, что уменьшает светосилу перископа и требует преодоления значительных оптических затруднений. Обычно узкой устраивают лишь верхнюю часть трубы, постепенно расширяя ее книзу.
2.1. Методика проведения практической части.
Цель практической работы: на основе изученных материалов изготовить простейший перископ.
План практической работы :
пошагово описать ход работы;
описать принцип действия моего перископа;
сделать вывод по практической части.
Для перископа нам понадобится:
— два прямоугольных зеркала размером 6 см на 8 см;
— плотный картон для трубы;
— скотч для склеивания элементов;
— декоративная клеящаяся плёнка. (рис. 7)
Зная размеры зеркала, рассчитал размеры выкройки для перископа, начертил её на картоне.
Очень важно, правильно рассчитать боковые стенки перископа: их высота должна соответствовать наименьшей длине зеркала, а ширина трубы соответствовать длине квадрата, диагональ, которой будет равна наибольшей длине зеркала. Почему диагональ? Диагональ делит углы квадрата на 45 градусов, а если зеркала установить по линии этой диагонали, то наши зеркала встанут чётко под углом 45 градусов. (рис. 8)
Так как картон твёрдый, чтобы легче было его сгибать, надрезал места сгибов и линии, по которым нужно вырезать выкройку, ножичком. (рис. 9, 10)
Р
ис. 9 Рис. 10
Внутреннюю часть перископа покрасил чёрной краской. (рис. 11, 12)
Р
ис. 11 Рис. 12
С помощью двухстороннего скотча склеил перископ и прикрепил зеркала. Главное, чтобы зеркала были направлены под углом 45 градусов к трубе и навстречу друг другу. (рис. 13, 14)
Р
ис. 13 Рис. 14
Получившийся перископ обклеил декоративной самоклеящейся бумагой .
Принцип действия моего перископа.
Свет на верхнее плоское падает под углом 45° и поэтому отражается также под углом 45°, отклоняясь, следовательно, на 90° в направлении по часовой стрелке. Затем свет отклоняется на 90° в направлении против часовой стрелки на нижнем плоском зеркале или призме. Таким образом, изображение является прямым мнимым и появляется на более низком уровне, чем тот, на котором находится предмет.
Вывод по практической части.
В своей практической части мной был изготовлен простейший перископ.
Испытав его на практике, а именно наблюдая из-за угла комнаты за мамой, как она проверяет тетради, я был крайне удивлён, что мой самодельный перископ действующий. А значит, моя гипотеза, что используя знания, как распространяется в окружающей среде свет, можно самостоятельно сконструировать разнообразные оптические приборы, подтвердилась.
Я думаю, что моему изготовленному прибору я найду практическое применение, а именно: на спортивных соревнованиях, стадионах в большой толпе для «видения» над головами.
В дальнейшем хочется попробовать изготовить телескоп из труб большого сечения, который может быть использован для дополнительного освещения темных бытовых подсобных помещений (подвалы, сараи, кладовые и т. п.) солнечным светом, тем самым сэкономить на дополнительных затратах на электроэнергию.
На мой взгляд, физика – потрясающе интересная наука, которая позволяет просто и понятно объяснить невероятные на первый взгляд явления. Знание законов физики может помочь в быту и повседневной жизни, и даже организовать интересный досуг. Я думаю, что теперь изучать физику мне станет намного интереснее.
Работая над проектом, я изучил следующие аспекты:
— познакомился с оптической оптикой;
— изучил физические законы, лежащие в основе работы перископа;
— изучить принцип работы и устройство перископа;
— познакомиться с возможностями применения перископических систем в различных областях техники;
— своими руками сконструировал действующий простейший перископ.
Считаю, что задачи, которые перед собой ставил выполнил в полном объёме, а значит цель достигнута.