O’ptika” fanidan “O’ptik asboblar” mavuzidan kurs ishi

Kurs ishi mavzusini dolzarbligi: Prezidentimiz aytganlaridek taraqqiyotning zamini bu ilm-fan va innovatsiyalardir. Shu sababdan hozirgi kunda fizika fani uni boʻlimlarini oʻrganishga boʻlgan eʼtibor yanada kuchaydi. Ushnu kurs ishdia optic asboblar mukamal yoritilgan.Masalan teleskop,Mirkroskop,Spektoraskop va kameralarga alohida reja va boblar to’liq ravishda yoritilgan.O’zbekistonda optic asboblar Germaniyadan eksport qilib olib kelinadi.Hozirda ushbu asbob uskunalarni ishlab chiqarish dolzarb bolib qolmoqda.
Kurs ishi maqsadi: Optika soxalaridagi zamonaviy fan yutuqlariga tayangan holda optic asboblarni yorqin yortib berishdan iborat.
Kurs ishi vazifasi:Ushbu kurs ishini asosiy vazifasi optic asboblarni mavzulardan chetlashmagan xolda yoritib berishdan iborat.
Kurs ishining predmeti: Mavzuga oid ilmiy adabiyotlar, o‘quv qo‘llanmalar, metodik adabiyotlarni o‘rganish va tahlil qilish, mavzuni o‘rganish davomida bilim va ko‘nikmalarni oshirish.
Kurs ishining obekti: Optik asboblarni har bir turini tahlil qilib o’rganishdan iborat.
Kurs ishining tuzilmasi: Ushbu kurs ishi optikasboblar tuzilmasini o’rganishdan iborat. Mavzusidagi kurs ishim kirish, 2ta bob, 4ta reja, xulosa va foydalanilgan aabiyotlar ro‘yxatidan iborat.

6. 
   

I BOB OPTIK ASBOBLAR.
1.1.Optik asboblarning rivojlanish tarixi
Optik asbob – bu nur to‘lqinlari harakatiga asoslanib, optik tizim (linza, prizma, oyna va h.k) yordamida oriyentirlar aksini olish mumkin bo‘lgan texnik qurilma. Ob’ektiv va okulyar optik asbobning asosiy qismlariga kiradi.
Hech kimga sir emaski, insoniyatning ko'rish qobiliyati mukammal emas. Misol uchun mushuklar odamlarga nisbatan aniqroq ko'ra olishadi. Mushuklar yorug'likda ham, qorong'ulikda ham narsalarni birdek ajrata olishadi. Turli sabablar oqibatida ko'rish qobiliyati susaygan odamlar nima qilishsin? Bunda birinchi navbatda yordamga optika asboblari keladi. Dastlabki ko‘zoynaklar 1280 yilda Italiyalik fizik Salvino Del Armati tomonidan ishlab chiqilgan. Armati yaratgan ko'zoynaklar ikkita qavariq shishali linzalardan iborat bo'lib, ular buyumlarni kattalashtirib ko'rsatardi. Natijada yanada aniqroq ko'rish imkoniyati yuzaga kelgan. Linzalar shikastlanmasdan uzoq saqlanishi uchun doiralar ichiga joylashtirilib ikkisini o'rtada birlashtirilgan.Bir qarashda ko'zoynak taqib yurish juda osondek tuyuladi,lekin tuzuvchi olimlar 300 yil tinmay, uni taqishning yanada qulay usullarini izlashgan. Avval monoklyar bir oynali, uzun dastakli ko'zoynaklar, keyin esa katta ikki qavat shishali durbin paydo bo'lgan. Bunday durbinni burun ustiga taqish mumkin bo'lgan. Keyinroq ko'zoynakni shlyapa bilan birlashtirib ko'rishdi. Oxir-oqibat hozirgilarga o'xshash quloqqa Kо‘zoynak xiralashgan kо‘rish qobiliyatini tuzatadi. Shishani eritish usulini insonlar ancha vaqt ilgari o'rganishgan. Biroq qalin shisha ko'zoynak uchun mos kelmasdi. Buning uchun yupqa, rangsiz va shaffof shisha bo'lishi kerak edi. Bunday shishaning siri XIII asrdaVenetsiyada aniqlandi. Biroq XVI asrga qadar bu o'ta maxfiysir sifatida saqlab kelingan. Taqiladigan ko'zoynaklar ishlab chiqildi. Kontakt linzalari yordamida ko'z nurini oshirish g'oyasi buyuk rassom va olim Leonardo Da Vinchiga tegishli. XVIII asrda sinovchi olimlar Tomas Yung va Vilyam Gershel linzalarni amalda qo'llab ko'rishdi. Gershelning ko'zlariga shisha linzalar kabi shaffof gel surtib ko'rib sinovdan o'tkazishdi. Ko'zoynak va linzalar kо‘rish qobiliyati sust bo'lgan odamlarga yordam bersa, durbin va binokllar sog'lom ko'zlarga jismlarni kattalashtirib ko'rsatadi. Durbinlar teleskop singari tuzilishga ega.Lekin, jismga ikkala ko'z bilan qarash jismni o'zimizgacha bo'lgan oraliqdagi masofani qancha ekanligini taxminan aniqlash imkonini beradi. Uzoqni ikkala ko'z bilan ko'ra olish imkoniyatini kengaytirish maqsadida ikki kanalli ko'rish vositasi durbin ixtiro qilindi. Inson yaqinlashtirib ko'rsatadigan ko'zoynaklarsiz 1350 metrgacha masofani ko'ra oladi. 6 marta kattalashtirilgan durbinlarda 20 kilometr masofa uzoqlikdagi jismlarni ko'rish mumkin. Durbin sog'lom ko'zlar o'tkirligini oshiradi Ma’lumki, hozirgi paytda to‘lqin optikasini boshlang‘ich qismi bo‘lgan infraqizil nurlarning fan va texnikada qo‘llanilishi qator asboblarning va sistemalarning ixtiro qilinishiga sabab bo‘ldi. Infraqizil texnika, optika (spektrning ko‘rinadigan qismi), radiotexnik va radiolokasiya stansiyalariga solishtirilganda, afzalliklari ega bo‘lishi so‘nggi yillarda asboblarda, texnikada, sanoatda va harbiy sohada ishlatilishini kengayishiga olib keldi.
Infraqizil asboblar - deb, infraqizil nurlarni enersiyalovchi, nurlanish manbasi ma’lumotlarining signallarini payqovchi va ishlab chiquvchi qurilmalariga aytiladi. Bunday manbalar xususiy va sun’iy nurlanishga ega bo‘lishi mumkin. Nurlanishdan foydalanish usuli aktiv va passiv bo‘ladi.Aktiv turdagi asboblarda tadqiq qilanayotgan yoki kuzatilayotgan ob’ekt infraqizil manbadan nurlantiriladi. Ularni parametrlarini operator boshqaradi. Bunday asboblarning ishlash prinsipi radiolokasiya qurilmalarning ishlash prinsipiga o‘xshash.Passiv turdagi asboblarda kuzatilyotgan ob’ektning xususiy nurlanishi yoki tabiiy nurlanish manbalaridan qaytgan nurlanishdan foydalaniladi.Vazifasi bo‘yicha infraqizil texnika asboblari quyidagi turlarga bo‘linadi: pirometrlar, radiometrlar, tasvir beradigan asboblar teplovizorlar, aloqa sistemalari, infraqizil nur manbalari va analizatorlar, izlovchi asboblar va kuzatuvchi sistemalar.Passiv tipdagi asboblarga, yerning tabiiy resurslarini tadqiq qilishda foydalanuvchi ko‘p kanalli skanerlar, inson tanasining yuzasidagi temperaturalarning anomaliyasini topishda foydalanuvchi medisina tamograflari va teplovizorlari, elektron texnika nosozliklarini payqovchi infraqizil defektoskoplar, qizdirilgan va sovuq jismlarning temperaturalarini masofadan o‘lchovchi radiometrlar, hisoblash texnikasida, aloqada, kriminalistikada, texnologik jarayonlarni avtomatik boshqarishda, qo‘riqlash qurilmalarida foydalanuvchi har xil asboblar kiradi. Infraqizil sistemalarini aktiv tiplari o‘ta qattiq materiallarni lazer nuri bilan ishlash jarayonlarini nazorat qilishda, tibbiyotda tixsiz operasiya o‘tkazishda, o‘ta uzoq optik aloqa sistemalarida va uzoqlikni o‘lchashda,ob’ektlarni lazer nuri bilan boshqarishda qo‘llaniladi.[3]
Kosmik texnikaning rivojlanishi va kosmik fazoni o‘zlashtirilishi infraqizil texnika asboblarini mukammallashtirilishga olib keldi. Sochilish, yutilish muhitining yo‘qligi va bir xil fonning mavjudligi sababli, kosmosda infraqizil nurlarni tarqalishi uchun ideal sharoit yaratilgan. Bugungi kunda kosmosdagi va kosmosdan issiqlik nurlantiruvchi, issiqlik qaytaruvchi ob’ektlarni izlash, ularni payqash va tanib olish, kosmik optik aloqa va kosmik apparatlarni boshqarish (navedeniye), yerning tabiiy resurslarini tadqiq qilish, meteorologik razvedka, sayyoralarning atmosferasining spektrlarini tahlil qilish va boshqa ko‘pgina masalalarni yechishni infraqizil texnika hal qilmoqda.
Lekin, infraqizil texnikaning ko‘p sonli qo‘llanilishida yetakchi joyni harbiytexnika sohasi egallaydi. Hozirgi paytda, infraqizil sistemalar yer usti, suv usti va suv osti nishonlarni payqashda va kuzatishda keng qo‘llanilmoqda, ular tungi ko‘rish asboblarida va hududni issiqlik razvedkasida, uchuvchi apparatlar va piyodalarning jangovar mashinalarining oldingi obzor sistemalarida, mina izlashda va lazerli masofa o‘lchagichlarida, qurolni va o‘q-dorilarni boshqarish sistemalarida, maxfiy aloqa sistemalarida va optik –elektron teskari ta’sirlashishida va boshqa harbiy texnikalarda. Jismlarning issiqlik nurlanishi bevosita ularning energetik holatiga bog‘liq. U o‘zining manba temperaturasi va uning nurlanish xususiyatlari to‘g‘risidagi ma’lumotga ega. Bundan temperaturadan tashqari nurlanishni spektral tarkibi materialga va nurlanish manbasining yuzasidagi holatiga bog‘liq. Infraqizil nurlanish o’lkan ma’lumotga ega. Bu esa, nurlanish ob’ektlarining ichki xususiyatlari to‘g‘risidagi ma’lumotlarni olish, materiallarning ichki jarayonlarni chuqur kuzatish imkoniyatlarini yuzaga chiqaradi. Infraqizil nurlanishdan bunday ma’lumotlarni olish imkoniyatlari boshqa usullarda mavjud emas. Bu esa, kelajakda infraqizil texnikaning maxsus maqsadli optikradioelektron apparaturalarini ishlab chiqishga katta qiziqish uyg‘otadi.
Bugungi kunda, infraqizil texnika asboblari va sistemalarini ishlab chiqish, rivojlangan davlatlarda o’lkan hajmga yetdi va sanoatning mustaqil tarmoqlariga aylanib bo‘ldi. Chet el matbuot manbalarining materiallari bo‘yicha harbiy sanoat komplekslarida infraqizil asboblarni yaratishga va ishlab chiqishga ketayotgan sarf-xarajatlar yiliga milliardlab dollardan oshib ketmoqda. Yuzlab elektron, kosmik, mashinalar ishlab chiqish, aviasiya, kimyo konsernlari bu yo‘nalishda ishlamoqdalar.
Ko‘rinmas nurlardan, tungi ko‘rishdan foydalanish sxemasi bunday bo‘ladi: nishonlar ko‘rinmas infraqizil nurlar bilan yoritilib, lyuminessent ekrandan ko‘rinmas nurlarni qaytishi hisobiga ko‘rinuvchi tasvir hosil qilinadi. Agarda, bunday sxemada ultrabinafsha nurlardan foydalanilsa, bu nurlarning kvantlarini katta energiyasi hisobiga nafaqat lyuminessentsiya, balki fotoeffekt hodisasi ham kuzatiladi. Lekin, ultrabinafsha nurlar oddiy shishadan o‘tganda to‘laligicha yutiladi, havodan o‘tganda esa, kuchli yutiladi va sochiladi. Demak, ultrabinafsha nurlar uchun maxsus kvars optikasi kerak, tarqalish masofasi esa bir-necha 10 metrga to‘g‘ri keladi. Shuning uchun, kechasi ko‘radigan ultrabinafsha asboblaridan foydalanish tarqalmadi. Hozirgi paytda infraqizil nurlaridan
foydalanib ishlaydigan tungi ko‘rish asboblar keng qo‘llanilmoqda.
Teplovizor (Issiqlikni ko’ruvchi)- issiqlik ko’rish sensori bo’lib odatda u balometr asosida yaratiladi. Texnik ko’rish tizimi va tungi ko’rish asboblari uchun balometrlar to’lqin uzunligining 3-14 mkm (o’rta IQ diapazoni) diapazonida sezgirdir. Bu esa -50⁰ C dan + 500⁰ C gacha qizdirilgan jismlarning nurlanishiga mos keladi. Shunday qilib, balometrik asboblar buyumlarning o’zlarining xususiy nurlanishini temperatura farqi manzarasini hosil qilgan holda qayd qilib tashqi yoritilishni talab qilmaydi. Infraqizil nurlanish inson ko‘zi ilg‘amaydigan past energiya hisoblanadi. Uni o‘rganish uchun bu nurlanishni sezadigan, o‘lchaydigan va ko‘z ko‘radigan maxsus asboblar, XX – asrning 30 yillarning oxirida, teplovizorlar yaratilgan.
Tungi ko’rish asboblari haqida umumiy tushuncha
Tunda ko’rish asboblari (TKA) -yetarlicha yoritilmagan sharoitlarda joylarning (ob’ektiv nishon va h.o) tasviri operatorni ta’minlovchi optik-elektronli asboblar sinfiga kiradi. Mazkur tipdagi asboblar sutkaning qorong’i davrlarida va qorong’u binolarda yashirin kuzatish (razvedka) olib borishda hamda avtomobilning yorug’lik faralaridan foydanilmaganida mashinalarni haydashda keng qo’llanilmoqda. O’zining egasiga bera oladigan qator yutuqli tomonlari mavjud modellarning ko’p qismi yon tomonlarini ko’rishga imkon beraolmasligi qayd qilib o’tilgan.Bu esa ulardan samarali foydalanish uchun maxsus mashqlar qilish zaruriyatini tug’dirdi. Elektron-optik qayta kuchaytirgichlar ko’rinadigan va yaqin IQ spektr yorug’likni kuchaytiruvchi vakuumli fotoelektron asbobdir. Yuqori sezgirlikka ega va juda ham past yoritilishda ham tasvirni berish qobiliyatiga ega. Tunda ko’rish asboblaridan tarixan birinchi bo’lib, arzon TKA sifatida hozirgi paytda ham keng qo’llaniladi. Ma’lumki spektrning IQ diapazonida faqat yaqin IQ sohada sezgirdir. Demak yarim o’tkazgichli videokameralar kabi yoritilishning mavjud bo’lishini talab qiladi (masalan: yettinchi osmon yorug’ligi yoki IQ projektorning yoritishini). EOP ning kuchaytirish koeffitsiyenti bir necha mingdan bir necha o’n ming marta katta. Unda nurlanish, vizual va miqdoriy baholanishi uchun, elektr signaliga aylantirilib, kuchaytirilib va avtomatik qayta ishlanib, issiqlik ob’ekti ko‘rinadigan ob’ektga aylantiriladi. Infraqizil nurlanish diapazoni bir-necha qismga bo‘linadi: To‘lqin uzunligi 0,76÷1,5 mkm bo‘lganlari yaqin infraqizil nurlanish; 1,5÷5,5 mkm bo‘lganlari qisqa to‘lqinli infraqizil nurlanish; 5,6÷25 mkm bo‘lganlari uzun to‘lqinli infraqizil nurlanish; 25÷100 mkm bo‘lganlari uzoq infraqizil nurlanish deyiladi. Infraqizil nurlanish, maxsus linzalar tizimida bir nuqtaga yig‘iladi va infraqizil spektrning ma’lum chastotasini sezishga sozlangan foto qabul qilgichga tushadi. Bu nurlanish foto qabul qilgichning elektr xususiyatlarini o‘zgarishga olib keladi va elektron sxemada qayd qilinadi va kuchaytiriladi. Olingan signal qayta ishlanib raqamli kodga aylantiriladi va unga biror rang mos keltiriladi. Shundan so‘ng, ekranda rangi infraqizil nurlanishning biror qiymatiga to‘g‘ri kelgan nuqta paydo bo‘ladi. Skanerlovchi tizim asbobga ko‘ringan maydoning hamma nuqtalarni aylanib chiqadi. Natijada, ob’ektning infraqizil nurlanish ko‘rinishdagi tasviri hosil qilinadi. Teplovizorlarning yuqori sezgirligi yarim o‘tkazgichli indiy-antimodli InSb, simob-kadmiy-tellur Hg-Cd-Te va boshqa qabul qilgich asboblarning nurlanishni sezgirligi bilan aniqlanadi. Issiqlikni ko‘rish metodlarini qo‘llanilish sohalari. Teplovizorlar harbiy razvedkada va ob’ektlarni qo‘riqlashda ishlatiladi. Qo‘lda olib yuriladigan issiqlik asbobi bilan odamni 300 m masofadan ko‘rish mumkin. Odatda harbiy texnikalar 2-3 km dan ko‘rinib turadi. Bugungi kunda, sezgirligi yuzlab gradus ulushlarida ishlaydigan, berilgan mikroto‘lqin diapazonida kompyuter ekraniga tasvirni chiqarib beradigan videokameralar yaratilgan. Misol: Eshikni ochadigan dasta ushlanganda, undagi issiqlik ushlanib qolishi 0,5 soatgacha davom etadi. Metroga yangi kirgan odamlar yaqqol bilinadi. Odamning tumovga uchraganini bir-necha yuz metrdan bilsa bo‘ladi. Yaqinda o‘chirilgan mashinani bilish yoki kresloda kim va qachon o‘tirganini aniqlash mumkin.Teplovizorni tanlashda asbobning quyidagi muhim xarakteristiklarga e’tibor beriladi:

• 
  matrisaning o‘lchami;
  
• 
  termosezgirlik (0,08 °C gacha eng yaxshi modellarda);
  
• 
  o‘lchanadigan temperatura diapazoni (o‘rtacha – 20 dan +350 °C gacha);
  
• 
  payqash masofasi;
  
• 
  ob’ektivning ko‘rish maydoni;
  
• 
  tasvirni taqdim qilish formati;
  
• 
  ma’lumotlarni xotirada saqlash imkoniyati (o‘rnatilgan flesh-xotira, karta SD, USB bo‘yicha ulanish).
  

Portativniy teplovizor "Сычь-3" oddiy va murakkab ob-havo sharoitida va sun’iy xalal berish sharoitlarida berilgan hududni nazorat qilishda, butun sutka davomida ob’ektlarni izlash va kuzatish, izlash-qutqaruv ishlarini o‘tkazish, yong‘in manbalarini aniqlash uchun mo‘ljallangan. Kamera uzun to‘lqinli (8 - 12 mkm) infraqizil diapazonda ishlaydi. Spektrning infraqizil hududida bizni o‘rab turgan tabiiy va sun’iy ob’ektlarning xususiy elektromagnit nurlanishni asosiy ulushi mujassamlangan. "Сычь-3" teplovizoriga tashqi manbaning ulanish imkoniyati bor. Bu esa, asbobni stansionar va mobil variantlarida ishlash imkoniyatini beradi.

1-rasm. "Сычь-3" teplovizorini tashqi
ko‘rinishi
Asosiy tavsiflari:
Piksellar formati 384×288 insonni
payqash uzoqligi 11001500 m. Kuzatishning minimal masofasi - 50 m.Gabarit o‘lchamlari -204×142×86 mm; (f’=100 mm.da) 236×154×116 mm. Asbobning yangi modeli, tartib buzuvchini, 2,5 km uzoqlikdan har qanday ob-havo sharoitida, kecha va kunduz payqay oladi. Asboblar har xil vazifalarni bajarishda kuch strukturalarida, tinchlik va harbiy vaqtlarda qo‘llanilishi mumkin.
"Сычь" «Сычь-3» seriyalaridagi teplovizorlari portativ hisoblanib, ilg‘or texnologiyalar asosida uzun to‘lqinli infraqizil diapazonda sovitilmaydigan mikrobolometrlarda ishlaydi. Tasvirni yuqori sifati, gemaniyli optika qo‘llanilishi bilan amalga oshirilgan. «Сычь-3» kelayotgan insonni 1700 - 2400 m masofalardan payqaydi va aniqlay oladi. Asbobning korpusi zarbaga bardosh beradigan va nam kirmaydigan qilib uch variantda yasalgan. Ularning fokus masofalari 70, 100 va 130 mm, massalari esa muvofiq 1,5, 1,7 va 1,9 kg. Asbob kuchlanishi 7,2 V bo‘lgan, ichki va tashqi manbada, muhit temperaturasi – 20⁰ C dan + 50⁰ C gradusgacha bo‘lgan sharoitda ishlay oladi.
«Сычь-4» teplovizori, portativ teplovizion kamera uzoqlikni o‘lchagich hisoblanadi. Avvalgi modellaridan payqash uzoqligini (3400-4400 m) va tanib olish uzoqligini (1100-1400 m) oshganligi bilan farq qiladi.[7]