Лупи

Лупата е оптична система, предназначена за наблюдаване на близко разположени предмети с увеличение на образа. Основни характеристики на лупата са нейният диаметър и фокусно  разстояние. Фокусното разстояние представлява разстоянието до мястото пред лупата, където светлинните лъчи, минали през нея, се събират в точка.

Увеличение на лупата

Така нареченото видимо увеличение на лупата се изчислява по формулата:

Г = 250/f

където: Г - увеличение на лупата в пъти; f - фокусно разстояние на лупата в милиметри. В тази формула е прието, че разстоянието на най-ясно виждане за окото е 250 милиметра.

Г, пъти	2	4	5	10	15	20
f, mm	125	62.5	50	25	16.7	12.5

На практика разглежданият предмет се поставя на разстояние от лупата, близко до фокусното разстояние или по-малко. Както се вижда от таблицата, при 2-кратна лупа разстоянието е 125 mm, при 10-кратна лупа предметът се приближава на 25 mm, а при 20-кратна лупа - на 12,5 mm, което вече е прекалено близо и самата лупа започва да пречи на осветяването на предмета. Естествено, с колкото по-голямо увеличение е лупата, толкова по-малка област от предмета може да бъде обхваната в зрителното поле (тъй като лупата се приближава все повече до предмета). Поради тази закономерност, на практика лупите с голямо увеличение имат малък диаметър.

Дълбочина на зрителното поле

Друга важна характеристика на лупата е дълбочината на зрителното поле - разстоянието между най-близката и най-отдалечената точка на предмета, които се виждат ясно:

D = 250/Г²

където: D - дълбочина на зрителното поле в милиметри; Г - увеличение на лупата в пъти.

Г, пъти	2	4	5	10	15	20
D, mm	62.5	15.6	10	2.5	1.1	0.6

Както се вижда от горната таблица, 2-кратната лупа може да обхване в зрителното си поле предмет с дебелина 62,5 mm, през 10-кратната лупа може да се вижда ясно предмет с дебелина максимум до 2,5 mm, а през 20-кратната лупа - максимум до 0,6 mm.

Разделителна способност

Разделителната способност на лупата представлява най-малкото разстояние между две точки на предмета, които все още се виждат разделени:

L = 0,075/Г

където: L - разделителна способност в милиметри; Г - увеличение на лупата в пъти. Тази формула е в сила при нормални характеристики на човешкото око.

Г, пъти	2	4	5	10	15	20
L, μm	37.5	18.8	15	7.5	5	3.8

Значи, през 5-кратната лупа могат да се различат обекти с размер най-малко 15 микрона, а през 20-кратната лупа - най-малко 3,8 микрона.

За човешкото око съществува и ограничение на разделителната способност по цвят. Ако една светла област стане прекалено малка, човешкото око я вижда като светла точка, но вече не може да различи нейния цвят. Ако обаче тази малка област бъде наблюдавана под лупа с увеличение, цветът започва да се вижда.

Тези закономерности определят приложението на лупите с различно увеличение, например:

• 5x - часовникарска лупа за обекти с дебелина до 10 mm;
• 6x - лупа за сортиране на диаманти;
• 10x - бижутерска лупа за оценяване на диаманти;
• 20x - за търсене на малки включения в скъпоценни камъни.

Качество на образа

На практика лупите с различни конструкции имат различно качество на образа. Качеството на образа се влошава от различните аберации, които са присъщи на оптичната система. Най-общо казано, аберациите са дефекти, отклонения във формата, яснотата и цвета на образа.

Лупи от единична леща

Лупата, представляваща една двойноизпъкнала леща има всички видове аберации и най-лошо качество на образа. Тази конструкция се използва при лупите с увеличение около 2 пъти.

Лупата от една плоскоизпъкнала леща с плоска страна, обърната към окото има по-добри качества при линейно зрително поле, не по-голямо от 1/5 от фокусното разстояние. Използва се при увеличение до около 5 пъти.

Лупи - дублети

Лупата на Фраунхофер се състои от две плоскоизпъкнали лещи, монтирани с изпъкналите си части една срещу друга с въздушна междина поне 0,1-0,2 mm между тях. В тази оптична система са коригирани частично сферичната аберация и дисторсията, но има значителна хроматична аберация. Може да се използва при увеличение до 10x за часовникарски, ювелирни и други точни работи, но не за разглеждане на скъпоценни камъни, поради хроматичната аберация. Лупи с такава конструкция се срещат под наименованието "Space Doublet".

Освен класическите лупи-дублети от две лещи, се произвежда и така наречената лупа Coddington, която представлява една леща с врязана пръстеновидна диафрагма в средата.

 Лупи - триплети

Апланатичната лупа на Щайнхел е симетрична и се състои от три слепени лещи - една от стъкло крон (двойноизпъкнала) и две от стъкло флинт (отрицателни мениски) . Тази лупа има добре коригирани хроматична аберация, кома и дисторсия, като освен това има незначителна сферична аберация. Използва се за увеличения от 6 до 15x и даже до 20x. Има зрително поле до 20°.
Такива апланатични и ахроматични триплет-лупи с увеличение 10 пъти и диаметър 18 или 20.5 mm се използват стандартно при оценяването на диаманти. Срещат се под наименованието Hastings-триплет.

Освен истинската лупа-триплет от три слепени лещи, се произвеждат и лупи с увеличение към 10 пъти, които се състоят от една дебела монолитна леща. Тези монолитни лупи са много евтини (няколко долара), но имат много лошо качество на образа - само в средата на зрителното поле се вижда нещо сравнително нормално, а встрани образът е съвсем размазан.

Защита

Една история от коментарите на Ту Му към древнокитайското съчинение "Изкуството на войната" от Сун Дзъ:

Джугъ Лян бил на лагер край Ян Пин и наредил на Юе Йен и няколко генерали да обединят силите си и да настъпят на изток. Джугъ Лян оставил само 10 хиляди души да отбраняват града, докато чакал вести.

Съма И казал: "Джугъ Лян е в града, войските му са малко, той е слаб. Генералите и офицерите му са изплашени."

Но духът на Джугъ Лян бил висок както винаги. Той наредил на войските си да сведат знамена, да не удрят барабаните и не ги пускал да се показват на крепостните стени. Отворил четирите порти на града и наредил да се пометат и напръскат улиците.

Съма И заподозрял засада и се оттеглил към Северните планини.

Джугъ Лян казал на началник-щаба си: "Съма И си помисли, че готвя засада, и избяга в планините."

По-късно Съма И разбрал за това и много съжалявал.