Okulaar Galileo tähises. Optilised seadmed

Vastus küsimusele "Kes leiutas teleskoobi?" meile kõigile kooliajast teada: "Muidugi, G. Galileo!" - vastate ... ja te eksite. Esimene teleskoobi näidis (täpsemalt täppissiik) valmistati Hollandis 1608. aastal ja kolm inimest tegid seda üksteisest sõltumatult - Johann Lipperschney, Zachary Jansen ja Jakob Metius. Kõik kolm olid prillide valmistajad, seega kasutasid nad oma torude jaoks prilliklaasid. Nad ütlevad, et Lippershney oli inspireeritud laste ideest: nad ühendasid objektiivid, püüdes näha torni kauguses. Kolmest leiutajast jõudis tema kõige kaugemale: ta läks oma leiutisega Haagi, kus sel ajal käisid läbirääkimised Hispaania, Prantsusmaa ja Hollandi vahel – ja kõigi kolme delegatsiooni juhid said kohe aru, kui kasulik uus seade on. võib tuua sõjalisi asju. Sama aasta oktoobris tundis teleskoobi vastu huvi Hollandi parlament, otsustati, kas anda leiutajale patent või määrata pension – aga asi piirdus 300 floriini eraldamise ja korraldusega leiutis endale jätta. saladus.

Kuid seda polnud võimalik saladuses hoida: Hollandi "võlupasunast" said teada paljud, sealhulgas Veneetsia saadik Pariisis, kes rääkis sellest kirjas G. Galileole. Tõsi, ta rääkis ilma üksikasjadeta, kuid G. Galileo arvas ise seadme ehituse kohta – ja reprodutseeris selle. Ta alustas ka prilliläätsedega ja saavutas kolmekordse tõusu – nagu Hollandi meistrid, aga teadlasele see tulemus ei sobinud. Fakt on see, et G. Galileo oli üks esimesi, kes mõistis, et sellist seadet saab kasutada mitte ainult sõjas või merenduses - see võib toimida astronoomilise uurimistööna! Ja see on tema vaieldamatu teene. Ja taevakehade vaatlemiseks sellisest tõusust ei piisanud.

Ja nii täiustas Galileo läätsede valmistamise tehnoloogiat (ta eelistas hoida seda saladuses) ja tegi teleskoobi, milles vaadeldavate objektide poole jääv lääts oli kumer (st kogus valguskiiri) ja silma suunas nõgus (st hajuv) ). Esiteks tegi ta teleskoobi, mis annab 14-kordse suurenduse, seejärel - 19,5 ja lõpuks - 34,6! Sellises seadmes oli juba võimalik jälgida taevakehi. Seetõttu ei saa nõustuda nendega, kes nimetavad itaalia astronoomi, kes sai patendi oma vaatlusulatuse jaoks, plagiaadiks: jah, ta ei olnud esimene, kes sellise instrumendi konstrueeris - kuid ta oli esimene, kes valmistas sellise teleskoobi, mis võiks saada astronoomi tööriistaks.

Ja temast sai üks! G. Galiei teleskoop sai kuulsaks mitte ainult oma võimsuse poolest (tolle aja kohta fantastiline), vaid ka avastuste poolest, mille teadlane selle abiga tegi. Ta avastas Päikesel laigud, mille liikumine tõestas, et Päike pöörleb ümber oma telje. Ta nägi Kuul mägesid (ja arvutas isegi nende kõrguse varjude suuruse järgi), avastas, et see on Maa poole alati ühel küljel. Galileo jälgis nii Marsi näiva läbimõõdu kui ka Veenuse faaside muutusi.

Jupiteri satelliitide avastamine oli väga oluline – loomulikult võimaldas Galileo teleskoop näha neist vaid nelja, kõige suuremat, kuid sellest piisas, et öelda: näed, kõik universumis ei tiirle ümber Maa – Kopernikusel oli õigus! Tõsi, ka G. Galileo prioriteetsuse üle selles vaieldakse: kümme päeva enne teda nägi Jupiteri satelliite teine ​​astronoom Simon Marius (just tema andis neile nimed Callisto, Io, Ganymedes ja Euroopa), kuid S. Marius pidas neid tähtedeks, kuid G .Galileo oletas, et need on Jupiteri satelliidid.

Galileo märkas ka Saturni rõngaid. Tõsi, tema teleskoop ei võimaldanud tal neid ikka päriselt näha, ta nägi planeedi külgedel vaid uduseid kohti ja oletas, et need on ka satelliidid, kuid ta polnud kindel – ta kirjutas selle isegi krüpteeritult üles.

Ja alles XX sajandil. see sai teatavaks veel ühest G. Galileo tähelepanekust. G. Galileo mainib oma märkmetes teatavat "nõrga, püsiva heledusega tundmatut tähte", mida vaadeldi 28. detsembril 1612 ja 27. jaanuaril 1613, ja on isegi joonis, mis näitab selle taeva asukohta. 1980. aastal arvutasid kaks astronoomi – ameeriklane Ch.Koval ja kanadalane S.Drake välja, et sel ajal oleks pidanud seal vaatlema planeeti Neptuun!

Tõsi, G. Galileo nimetab seda objekti "täheks", mitte planeediks, nii et teda on siiski võimatu pidada Neptuuni avastajaks ... kuid pole kahtlust, et ta avas oma vaatlusulatusega tee ” kõigile neile, kes avastasid rõngad Saturni, Neptuuni ja palju muud.

USE kodifitseerija teemad: optilised seadmed.

Nagu eelmisest teemast teame, tuleb objekti täpsemaks uurimiseks suurendada vaatenurka. Siis on võrkkesta objekti kujutis suurem ja see põhjustab suurema hulga närvilõpmete ärritust. silmanärv; ajju saadetakse rohkem visuaalset teavet ja me näeme kõnealuse objekti uusi detaile.

Miks on vaatenurk väike? Sellel on kaks põhjust: 1) objekt ise on väike; 2) objekt, kuigi mõõtmetelt piisavalt suur, asub kaugel.

Optilised seadmed - Need on seadmed vaatenurga suurendamiseks. Väikeste objektide uurimiseks kasutatakse suurendusklaasi ja mikroskoopi. Kaugemate objektide vaatamiseks kasutatakse sihikuid (nagu ka binokleid, teleskoope jne).

Palja silmaga.

Alustame väikeste esemete palja silmaga vaatamisest. Edaspidi peetakse silma normaalseks. Tuletage meelde, et tavaline silm pingevabas olekus fokusseerib võrkkestale paralleelse valguskiire ja kauguse parim nägemus normaalse silma jaoks, vt

Olgu väike objekt silmast parima nägemise kaugusel (joonis 1). Võrkkestale ilmub objekti ümberpööratud kujutis, kuid nagu mäletate, pöördub see pilt ajukoores uuesti ümber ja selle tulemusena näeme objekti normaalselt – mitte tagurpidi.

Objekti väiksuse tõttu on ka vaatenurk väike. Tuletame meelde, et väike nurk (radiaanides) peaaegu ei erine selle puutujast: . Sellepärast:

. (1)

Kui a r kaugus silma optilisest keskpunktist võrkkestani, siis võrkkesta kujutise suurus on võrdne:

. (2)

Alates (1) ja (2) on meil ka:

. (3)

Nagu teate, on silma läbimõõt umbes 2,5 cm, nii et. Seetõttu tuleneb punktist (3), et kui väikest objekti vaadata palja silmaga, on objekti kujutis võrkkestal umbes 10 korda väiksem kui objekt ise.

Luup.

Saate suurendada võrkkesta objekti kujutist luupi (suurendusklaasi) abil.

suurendusklaas - see on lihtsalt koonduv lääts (või objektiivisüsteem); Suurendusklaasi fookuskaugus jääb tavaliselt vahemikku 5–125 mm. Läbi suurendusklaasi vaadeldav objekt asetatakse selle fookustasandile (joonis 2). Sellisel juhul muutuvad objekti igast punktist väljuvad kiired pärast luubi läbimist paralleelseks ja silm teravustab need võrkkestale ilma pinget kogemata.

Nüüd, nagu näeme, on vaatenurk . See on ka väike ja ligikaudu võrdne selle puutujaga:

. (4)

Suurus l võrkkesta kujutised on nüüd võrdne:

. (5)

või võttes arvesse (4):

. (6)

Nagu joonisel fig. 1 näitab võrkkesta punane nool samuti alla. See tähendab, et (võttes arvesse pildi teisest ümberpööramist meie teadvuse poolt) näeme läbi suurendusklaasi objekti ümberpööramata kujutist.

Suurendusklaas on pildi suuruse suhe suurendusklaasi kasutamisel ja pildi suuruse suhe objekti palja silmaga vaatamisel:

. (7)

Asendades siin avaldised (6) ja (3), saame:

. (8)

Näiteks kui suurendusklaasi fookuskaugus on 5 cm, siis on selle suurendus . Läbi sellise suurendusklaasi vaadates tundub objekt viis korda suurem kui palja silmaga vaadates.
Asendame ka seosed (5) ja (2) valemis (7):

Seega on suurendusklaasi suurendus nurgasuurendus: see võrdub objekti läbi suurendusklaasi vaadates vaatenurga ja selle objekti palja silmaga vaatamise vaatenurga suhtega.

Pange tähele, et suurendusklaasi suurendus on subjektiivne väärtus – lõppude lõpuks on valemis (8) olev väärtus normaalse silma jaoks parima nägemise kaugus. Lähi- või kaugnägeva silma puhul on parima nägemise kaugus vastavalt väiksem või suurem.

Valemist (8) järeldub, et mida suurem on luubi suurendus, seda väiksem on selle fookuskaugus. Koonduva läätse fookuskauguse vähendamine saavutatakse murdumispindade kumeruse suurendamisega: lääts tuleb muuta kumeramaks ja seeläbi vähendada selle suurust. Kui suurendus jõuab 40-50-ni, võrdub luubi suurus mitme millimeetriga. Suurendusklaasi veelgi väiksema suuruse korral muutub selle kasutamine võimatuks, seetõttu peetakse seda luubi ülemiseks piiriks.

Mikroskoop.

Paljudel juhtudel (näiteks bioloogias, meditsiinis jne) on vaja jälgida väikeseid objekte mitmesajalise suurendusega. Suurendusklaasiga ei saa hakkama ja inimesed kasutavad mikroskoopi.

Mikroskoop sisaldab kahte koonduvat läätse (või kahte selliste läätsede süsteemi) - objektiivi ja okulaari. Seda on lihtne meeles pidada: objektiiv on suunatud objekti poole ja okulaar on suunatud silma (silma) poole.

Mikroskoobi idee on lihtne. Vaadeldav objekt asub objektiivi fookuse ja topeltfookuse vahel, seega annab objektiiv suurendatud (tegelikult tagurpidi) pildi objektist. See pilt asub okulaari fookustasandil ja seejärel vaadatakse läbi okulaari justkui läbi suurendusklaasi. Selle tulemusena on võimalik saavutada lõplik tõus palju rohkem kui 50.

Kiirte tee mikroskoobis on näidatud joonisel fig. 3 .

Joonisel olevad tähistused on selged: - objektiivi fookuskaugus - okulaari fookuskaugus - objekti suurus; - objektiivi poolt antud objekti kujutise suurus. Objektiivi ja okulaari fookustasandite vahelist kaugust nimetatakse toru optiline pikkus mikroskoop.

Pange tähele, et võrkkesta punane nool on suunatud üles. Aju pöörab selle uuesti ümber ja selle tulemusena paistab objekt mikroskoobiga vaadates tagurpidi. Selle vältimiseks kasutab mikroskoop vahepealseid läätsi, mis pilti täiendavalt pööravad.

Mikroskoobi suurendus määratakse täpselt samamoodi nagu luubil: . Siin, nagu eespool, on võrkkesta kujutise suurus ja vaatenurk, kui objekti vaadatakse läbi mikroskoobi, ning samad väärtused, kui objekti vaadatakse palja silmaga.

Meil on ikka veel , ja nurk , nagu on näha jooniselt fig. 3 on võrdne:

Jagades arvuga , saame mikroskoopi suurendada:

. (9)

See pole muidugi lõplik valem: see sisaldab ja (objektiga seotud väärtusi), kuid ma tahaksin näha mikroskoobi omadusi. Me kõrvaldame suhte, mida me ei vaja, kasutades objektiivi valemit.
Kõigepealt vaatame joonist fig. 3 ja kasutage punaste jalgadega täisnurksete kolmnurkade sarnasust ja :

Siin on kaugus pildist objektiivini, - a- kaugus objektist h objektiivi juurde. Nüüd kasutame objektiivi jaoks objektiivi valemit:

millest saame:

ja asendame selle avaldise punktiga (9):

. (10)

See on mikroskoobi poolt antud suurenduse viimane avaldis. Näiteks kui objektiivi fookuskaugus on cm, okulaari fookuskaugus on cm ja toru optiline pikkus on cm, siis vastavalt valemile (10)

Võrrelge seda ainult objektiivi suurendusega, mis arvutatakse valemiga (8):

Mikroskoobi suurendus on 10 korda suurem!

Nüüd liigume edasi objektide juurde, mis on piisavalt suured, kuid meist liiga kaugel. Nende paremaks vaatamiseks kasutatakse täppissiipe – luureprille, binokleid, teleskoope jne.

Teleskoobi objektiiviks on piisavalt suure fookuskaugusega koonduv lääts (või objektiivisüsteem). Kuid okulaar võib olla nii koonduv kui ka lahknev lääts. Sellest tulenevalt on kahte tüüpi skoobisid:

Kepleri toru – kui okulaar on koonduv lääts;
- Galileo toru – kui okulaar on lahknev lääts.

Vaatame lähemalt, kuidas need laigud töötavad.

Kepleri toru.

Kepleri toru tööpõhimõte on väga lihtne: lääts annab oma fookustasandil pildi kaugemast objektist ja seejärel vaadatakse seda pilti läbi okulaari justkui läbi suurendusklaasi. Seega langeb objektiivi tagumine fookustasapind kokku okulaari eesmise fookustasandiga.

Kiirte kulg Kepleri torus on näidatud joonisel fig. neli .

Riis. neli

Objekt on vertikaalselt ülespoole suunatud kauge nool; seda pole pildil näha. Punkti kiir läheb mööda objektiivi ja okulaari optilist peatelge. Punktist on kaks kiirt, mida objekti kauguse tõttu võib pidada paralleelseks.

Selle tulemusena asub objektiivi poolt antud pilt meie objektist objektiivi fookustasandil ja on reaalne, ümberpööratud ja redutseeritud. Tähistagem pildi suurust.

Objekt on palja silmaga nähtav nurga all. Vastavalt joonisele fig. neli:

, (11)

kus on objektiivi fookuskaugus.

Me näeme okulaaris oleva objekti kujutist nurga all, mis on võrdne:

, (12)

kus on okulaari fookuskaugus.

Teleskoobi suurendus on läbi toru vaadeldava vaatenurga suhe palja silmaga vaadatuna:

Vastavalt valemitele (12) ja (11) saame:

(13)

Näiteks kui objektiivi fookuskaugus on 1 m ja okulaari fookuskaugus on 2 cm, siis on teleskoobi suurendus: .

Kiirte tee Kepleri torus on põhimõtteliselt sama, mis mikroskoobis. Objekti kujutis võrkkestal on samuti ülespoole suunatud nool ja seetõttu näeme Kepleri torus objekti tagurpidi. Selle vältimiseks asetatakse läätse ja okulaari vahele spetsiaalsed läätsede või prismade ümberpööramissüsteemid, mis pööravad pildi taas ümber.

Galilei trompet.

Galileo leiutas oma teleskoobi 1609. aastal ja tema astronoomilised avastused vapustasid tema kaasaegseid. Ta avastas Jupiteri satelliidid ja Veenuse faasid, tegi välja Kuu reljeefi (mäed, lohud, orud) ja laigud Päikesel ning näiliselt tahke Linnutee osutus tähtede parveks.

Galileo toru okulaar on lahknev lääts; objektiivi tagumine fookustasapind langeb kokku okulaari tagumise fookustasandiga (joon. 5).

Riis. 5.

Kui okulaari poleks, oleks kaugjuhtimispuldi noole kujutis sees
objektiivi fookustasand. Joonisel on see pilt näidatud punktiirjoonega - tegelikult seda ju pole!

Kuid seda pole seal, sest punktist lähtuvad kiired, mis pärast läätse läbimist muutusid punktile koonduvateks, ei ulatu okulaarile ega lange sellele. Pärast okulaari muutuvad need jälle paralleelseks ja seetõttu tajub silm neid pingevabalt. Kuid nüüd näeme objekti kujutist nurga all, mis on suurem kui vaatenurk objekti palja silmaga vaadates.

Jooniselt fig. 5 meil on

ja Galilei toru suurendamiseks saame sama valemi (13), mis Kepleri toru puhul:

Pange tähele, et sama suurenduse korral on Galilei toru väiksem kui Kepleri toru. Seetõttu on Galileo toru üheks peamiseks kasutusalaks teatribinoklid.

Erinevalt mikroskoobist ja Kepleri torust näeme Galileo torus objekte tagurpidi. Miks?

Punktis 71 märgiti, et Galileo teleskoop koosneb (joonis 178) positiivsest objektiivist ja negatiivsest okulaarist ning annab seetõttu vaadeldavatest objektidest otsese pildi. Kombineeritud fookustasanditel saadud vahepilt, välja arvatud Kepleri toru kujutis, on kujuteldav, seega pole võrku.

Vaatleme valemit (350) rakendatuna Galilei torule. Õhukese okulaari puhul võime eeldada, et siis saab selle valemi hõlpsasti teisendada järgmisele kujule:

Nagu näha, on Galilei torus oleva sissepääsupupilli eemaldamine positiivne, st sissepääsupupill on kujuteldav ja asub vaatleja silma taga kaugel paremal.

Ava diafragma ja Galilei torus oleva väljundpupilli asukoht ja mõõtmed määravad vaatleja silma pupilli. Välja Galilei torus ei piira mitte välja diafragma (see formaalselt puudub), vaid vinjeteeriva diafragmaga, mille rolli täidab objektiivi silinder. Objektiivina kasutatakse kõige sagedamini kaheläätselist disaini, mis võimaldab suhtelist ava ja nurkvälja mitte rohkem kui. Kuid selliste nurkväljade tagamiseks sissepääsupupillist olulisel kaugusel peavad läätsed olema suured läbimõõdud. Okulaarina kasutatakse tavaliselt ühte negatiivset läätse või kahe läätsega negatiivset komponenti, mis ei taga enam nurkvälja tingimusel, et välja aberratsioonid kompenseeritakse objektiiviga.

Riis. 178. Galileo teleskoobi arvutusskeem

Riis. 179. Nurkvälja sõltuvus näivast suurendusest Galileo teleskoopides

Seega on Galilei toru suurt kasvu raske saavutada (tavaliselt ei ületa see sagedamini) Nurga sõltuvus suurendusest Galilei torude puhul on näidatud joonisel 179.

Seega märgime ära Galileo teleskoobi eelised: otsepilt; disaini lihtsus; toru pikkus on kahe okulaari fookuskauguse võrra lühem võrreldes sarnase Kepleri toru pikkusega.

Siiski ei tohi unustada miinuseid: väikesed veerised ja suurendus; kehtiva pildi puudumine ja sellest tulenevalt ka nägemise ja mõõtmise võimatus. Galileo teleskoobi arvutamine toimub Kepleri teleskoobi arvutamiseks saadud valemite järgi.

1. Objektiivi ja okulaari fookuskaugused:

2. Sissepääsu pupilli läbimõõt

Teleskoopide abil vaadeldakse tavaliselt kaugeid objekte, millest lähtuvad kiired moodustavad peaaegu paralleelsed nõrgalt lahknevad kiired. Peamine ülesanne on suurendada nende kiirte nurkade lahknemist nii, et nende allikad osutuvad võrkkestale lahendatuks (mitte ühinevad punktiks).

Joonisel on näidatud kiirte teekond sisse Kepleri toru, mis koosneb kahest koonduvast läätsest, läätse tagumine fookus langeb kokku okulaari eesmise fookusega. Oletame, et käsitleme kauge keha, näiteks Kuu, kahte punkti. Esimene punkt kiirgab optilise põhiteljega paralleelset kiirt (pole näidatud) ja teine, joonisel kujutatud kaldus kiirt, mis läheb esimese suhtes väikese nurga φ all. Kui nurk φ on väiksem kui 1', siis võrkkesta mõlema punkti kujutised ühinevad. On vaja suurendada talade lahknemisnurka. Kuidas seda teha, on näidatud joonisel. Kaldkiir kogutakse ühisele fookustasandile ja seejärel lahkneb. Kuid siis teisendab see teine ​​objektiiv paralleelseks. Peale teist läätse läheb see paralleelkiir aksiaalkiire suhtes palju suurema nurga all φ'. Lihtne geomeetriline arutluskäik võimaldab leida instrumentaalse (nurga) suurenduse.

Fookustasandi punkt, kuhu kaldus kiir kogutakse, määratakse esimese läätse murdumiseta läbiva kiire keskvälja järgi. Selle kiire teise läätse läbimise nurga määramiseks piisab, kui arvestada abiallikaga selles fookustasandi punktis. Selle kiirgavad kiired muutuvad pärast teist läätse paralleelseks kiireks. See on paralleelne teise läätse keskkiirega (joonis). See tähendab, et ülemisel joonisel joonistatud kiir läheb optilise telje suhtes sama nurga all φ'. On näha, et ja seega . Kepleri toru instrumentaalsuurendus on võrdne fookuskauguste suhtega, seega on objektiiv alati palju suurema fookuskaugusega. Toru toimimise õigeks kirjeldamiseks on vaja arvestada kaldtaladega. Teljega paralleelne tala muudetakse toru abil väiksema läbimõõduga talaks.

Seetõttu siseneb silma pupilli rohkem valgusenergiat kui vahetult näiteks tähti vaadeldes. Tähed on nii väikesed, et nende kujutised moodustuvad alati ühele silma "pikslile". Toru abil ei saa me võrkkestale tähe laiendatud kujutist. Nõrkade tähtede valgust saab aga "kontsentreeruda". Seetõttu näete läbi toru silmale nähtamatud tähed. Samamoodi selgitatakse, miks saab tähti läbi toru vaadelda ka päeval, kui lihtsa silmaga vaadeldes pole nende nõrka valgust eredalt helendava atmosfääri taustal näha.

Kepleri torul on kaks puudust, mis on parandatud Galilei trompet. Esiteks on Kepleri toru toru pikkus võrdne objektiivi ja okulaari fookuskauguste summaga. See tähendab, et see on maksimaalne võimalik pikkus. Teiseks ja mis kõige tähtsam – seda toru on maapealsetes tingimustes ebamugav kasutada, kuna see annab ümberpööratud pildi. Allapoole suunatud kiirte kiir muundatakse ülespoole suunatud kiireks. Astronoomiliste vaatluste jaoks pole see nii oluline ja maapealsete objektide vaatlemiseks mõeldud ulatuste leidmisel on vaja teha spetsiaalseid prismade "pööramissüsteeme".

Galilei trompet erinevalt paigutatud (vasakul joonisel).

See koosneb koonduvast (objektiiv) ja lahknevast (okulaari) objektiivist, mille ühine fookus on nüüd paremal. Nüüd ei ole toru pikkus summa, vaid objektiivi ja okulaari fookuskauguste vahe. Lisaks, kuna kiired kalduvad optilisest teljest ühes suunas, on pilt sirge. Tala teekond ja selle teisenemine, nurga φ suurenemine on näidatud joonisel. Olles läbi viinud veidi keerukama geomeetrilise arutluse, jõuame Galileo toru instrumentaalse suurenduse samale valemile. .

Astronoomiliste objektide vaatlemiseks tuleb lahendada veel üks probleem. Astronoomilised objektid on reeglina nõrgalt helendavad. Seetõttu siseneb silma pupilli väga väike valgusvoog. Selle suurendamiseks on vaja valgust "koguda" võimalikult suurelt pinnalt, millele see langeb. Seetõttu tehakse objektiivi läbimõõt võimalikult suureks. Kuid suure läbimõõduga objektiivid on väga rasked ja lisaks on neid raske valmistada ning need on tundlikud temperatuurimuutuste ja pilti moonutavate mehaaniliste deformatsioonide suhtes. Seetõttu selle asemel murduvad teleskoobid(murdu-murdu), hakati sagedamini kasutama peegeldavad teleskoobid(peegelda- peegeldada). Reflektori tööpõhimõte seisneb selles, et reaalset pilti andva läätse rolli ei täida mitte koonduv lääts, vaid nõgus peegel. Parempoolsel joonisel on Maksutovi geniaalne kaasaskantav peegelteleskoop. Laia kiire kiirte kogub nõgus peegel, kuid enne fookusesse jõudmist pöörab see tasapinnalise peegli abil nii, et selle telg muutub toru teljega risti. Punkt s on okulaari fookus, väike lääts. Pärast seda jälgitakse silmaga peaaegu paralleelseks muutunud kiirt. Peegel peaaegu ei sega torusse sisenevat valgusvoogu. Disain on kompaktne ja mugav. Teleskoop on suunatud taevasse ja vaataja vaatab sellesse küljelt, mitte mööda telge. Seetõttu on vaatejoon horisontaalne ja mugav vaatlemiseks.

Suurtes teleskoopides ei ole võimalik luua objektiive, mille läbimõõt on üle meetri. Kvaliteetse nõgusa metallist peegli saab valmistada kuni 10 m läbimõõduga Peeglid on temperatuurimõjudele vastupidavamad, seetõttu on kõik võimsamad kaasaegsed teleskoobid helkurid.

Vardaga täppsiibi suurenduse määramine. Kui suunate toru lähedalasuvale rööpale, saate kokku lugeda, mitu palja silmaga nähtavat rööpa N jaotust vastavad läbi toru nähtavale rööpa n osale. Selleks tuleb vaadata vaheldumisi torusse ja siinile, projitseerides rööpa vaheseinad toru vaateväljast palja silmaga nähtavale siinile.

Ülitäpsetel geodeetilistel instrumentidel on vahetatavad erineva fookuskaugusega okulaarid ning okulaari vahetamine võimaldab vastavalt vaatlustingimustele muuta toru suurendust.

Kepleri toru suurendus on võrdne objektiivi fookuskauguse ja okulaari fookuskauguse suhtega.

Tähistame γ-ga nurka, mille all on torus nähtavad n jaotust ja ilma toruta N jaotust (joonis 3.8). Siis on üks rööpa jaotus torusse nähtav nurga all:

α = γ / n,

ja ilma toruta - nurga all:

β = γ/N.

Joon.3.8

Seega: V = N / n.

Toru suurenemise saab ligikaudselt arvutada järgmise valemi abil:

V = D / d, (3,11)

kus D on läätse sisendläbimõõt;

d on toru väljalaskeava läbimõõt (kuid mitte okulaari läbimõõt).

Toru vaateväli. Toru vaateväli on ruumi ala, mis on nähtav läbi toru, kui see on paigal. Vaatevälja mõõdetakse nurga ε abil, mille tipp asub läätse optilises keskpunktis ja küljed puudutavad diafragma avause servi (joonis 3.9). Ava läbimõõduga d1 paigaldatakse toru sisse objektiivi fookustasandisse.Joonis 3.11 näitab, et:

kus

Joon.3.9.

Tavaliselt võetakse geodeetilistes instrumentides d1 = 0,7 * fok, siis radiaani mõõtmisel:

ε = 0,7 / V.

Kui ε väljendatakse kraadides, siis:

ε = 40o / V. (3.12)

Mida suurem on toru suurendus, seda väiksem on selle vaatenurk. Näiteks, kui V = 20x ε = 2o ja V = 80x ε = 0,5o.

Toru eraldusvõimet hinnatakse järgmise valemiga:

Näiteks V = 20x ψ = 3″; sellise nurga all on 3,3 km kaugusel nähtav 5 cm suurune objekt; inimsilm näeb seda objekti vaid 170 m kaugusel.

Niitide võrk. Teleskoobi õigeks sihtimiseks objektile loetakse seda, kui objekti kujutis on täpselt teleskoobi vaatevälja keskel. Vaatevälja keskpunkti leidmisel subjektiivse teguri kõrvaldamiseks tähistatakse seda niitide ruudustikuga. Keermete võre on lihtsaimal juhul kaks üksteisega risti asetsevat lööki, mis kantakse klaasplaadile, mis on kinnitatud toru membraani külge. Niitide võrk juhtub erinevad tüübid; Joonis 3.10 näitab mõnda neist.

Keermete võrgul on paranduskruvid: kaks külgmist (horisontaalset) ja kaks vertikaalset. Võrgustikku ja läätse optilist keskpunkti ühendavat joont nimetatakse sihiku või toru vaatejooneks.

Joon.3.10

Toru asetamine silmale ja uuritavale. Toru objektile suunamisel on vaja üheaegselt selgelt näha niitide võre ja okulaaris oleva objekti kujutis. Paigaldades toru silma kohale, saavutatakse niitide ruudustiku selge pilt; selleks liigutage okulaari keermevõre suhtes, pöörates okulaaril olevat gofreeritud rõngast. Toru seadistamist objektile nimetatakse toru teravustamiseks. Kaugus vaadeldavate objektideni varieerub ja vastavalt valemile (3.6) muutub a muutumisel ka kaugus b tema kujutiseni. Selleks, et objekti kujutis oleks läbi okulaari vaadates selge, peab see asuma niitide ruudustiku tasapinnal. Toru okulaarset osa piki optilist peatelge liigutades muudetakse kaugust võrestiku ja objektiivi vahel, kuni see muutub võrdseks b-ga.

Torusid, mis fokusseerivad objektiivi ja võre vahelist kaugust muutes, nimetatakse välisteks teravustamistorudeks. Sellistel torudel on suur ja pealegi muutuv pikkus; need lekivad, nii et tolm ja niiskus satuvad nende sisse; nad ei keskendu üldse lähedastele objektidele. Kaasaegsetes mõõteriistades ei kasutata välise teravustamise punkt-skoope.

Täiuslikumad on sisemise teravustamise torud (joon. 3.11); nad kasutavad täiendavat liigutatavat lahknevat läätse L2, mis koos objektiiviga L1 moodustab samaväärse läätse L. Objektiivi L2 liigutamisel muutub objektiivide vaheline kaugus l ja sellest tulenevalt muutub samaväärse objektiivi fookuskaugus f. Läätse L fookustasandil paikneva objekti kujutis liigub samuti mööda optilist telge ja kui see tabab võre tasapinda, muutub see toru okulaaris selgelt nähtavaks. Sisemise teravustamise torud on lühemad; need on pitseeritud ja võimaldavad vaadelda lähedasi objekte, tänapäevastes mõõteriistades kasutatakse peamiselt selliseid täppsiipe.