Ocular în luneta lui Galileo. Dispozitive optice

Răspunsul la întrebarea „Cine a inventat telescopul?” cunoscut tuturor de la școală: „Desigur, G. Galileo!” - vei răspunde... și vei greși. Prima mostră de telescop (mai precis, o lunetă) a fost făcută în Olanda în 1608, iar trei persoane au făcut-o independent una de alta - Johann Lipperschney, Zachary Jansen și Jakob Metius. Toți trei erau producători de ochelari, așa că foloseau lentile de ochelari pentru pipe. Ei spun că Lippershney s-a inspirat din ideea copiilor: au combinat lentile, încercând să vadă turnul în depărtare. Dintre cei trei inventatori, el a mers cel mai departe: s-a dus cu invenția sa la Haga, unde la acel moment erau în desfășurare negocieri între Spania, Franța și Olanda - iar șefii tuturor celor trei delegații și-au dat seama imediat cât de util este noul dispozitiv. ar putea aduce afaceri militare. În luna octombrie a aceluiași an, parlamentul olandez a devenit interesat de telescop, s-a hotărât întrebarea dacă să acorde inventatorului un brevet sau să acorde o pensie - dar problema s-a limitat la alocarea a 300 de florini și un ordin de păstrare a invenției. secret.

Dar nu a fost posibil să țină secretul: mulți oameni au luat cunoștință de „țeava magică” olandeză, inclusiv trimisul venețian la Paris, care a povestit despre asta într-o scrisoare către G. Galileo. Adevărat, a spus fără detalii, dar G. Galileo însuși a ghicit despre structura dispozitivului - și a reprodus-o. A început și cu lentile de ochelari și a obținut o creștere de trei ori - la fel ca maeștrii olandezi, dar acest rezultat nu i s-a potrivit omului de știință. Faptul este că G. Galileo a fost unul dintre primii care au înțeles că un astfel de dispozitiv poate fi folosit nu numai în război sau în afaceri maritime - poate servi ca cercetare astronomică! Și acesta este meritul lui neîndoielnic. Și pentru observarea corpurilor cerești, o astfel de creștere nu a fost suficientă.

Așadar, Galileo a îmbunătățit tehnologia de fabricare a lentilelor (a preferat să țină secretul) și a realizat un telescop în care lentila îndreptată spre obiectele observate era convexă (adică colecta raze de lumină) și concavă spre ochi (adică împrăștiere). ). Mai întâi, a făcut un telescop care dă o mărire de 14 ori, apoi - la 19,5, iar în final - la 34,6! Într-un astfel de dispozitiv era deja posibilă observarea corpurilor cerești. Prin urmare, nu se poate fi de acord cu cei care îl numesc pe astronomul italian, care a primit un brevet pentru telescopul său, un plagiator: da, nu a fost primul care a construit un astfel de instrument - dar a fost primul care a făcut un astfel de telescop care ar putea deveni instrumentul unui astronom.

Și a devenit unul! Telescopul lui G. Galiei a devenit celebru nu numai pentru puterea sa (fantastic pentru acele vremuri), ci si pentru descoperirile pe care savantul le-a facut cu ajutorul lui. El a descoperit pete pe Soare, a căror mișcare a demonstrat că Soarele se rotește în jurul axei sale. El a văzut munți pe Lună (și chiar a calculat înălțimea lor din dimensiunea umbrelor), a aflat că ea este întotdeauna îndreptată spre Pământ pe o parte. Galileo a observat atât modificări ale diametrului aparent al lui Marte, cât și ale fazelor lui Venus.

Descoperirea sateliților lui Jupiter a fost foarte importantă – desigur, telescopul lui Galileo ne-a permis să vedem doar patru dintre ei, cei mai mari, dar asta a fost suficient pentru a spune: vezi, nu totul în Univers se învârte în jurul Pământului – Copernic avea dreptate! Adevărat, prioritatea lui G. Galileo în acest sens este de asemenea contestată: cu zece zile înaintea lui, sateliții lui Jupiter au fost văzuți de un alt astronom, Simon Marius (el a fost cel care le-a dat numele Callisto, Io, Ganymede și Europa), dar S. Marius le considera stele, dar G .Galileo a bănuit că aceștia erau sateliții lui Jupiter.

Galileo a observat și inelele lui Saturn. Adevărat, telescopul său nu permitea încă să fie văzute clar, a văzut doar niște pete de ceață pe părțile laterale ale planetei și a presupus că acestea sunt și sateliți, dar nu era sigur - chiar a notat-o ​​în criptare.

Și abia în secolul XX. s-a cunoscut încă o observaţie a lui G. Galileo. În însemnările sale, G. Galileo menționează o anumită „stea slabă, necunoscută, cu luminozitate constantă”, observată la 28 decembrie 1612 și 27 ianuarie 1613, și este dat chiar și un desen care arată unde se afla pe cer. În 1980, doi astronomi - americanul Ch. Koval și canadianul S. Drake - au calculat că în acel moment planeta Neptun ar fi trebuit să fie observată acolo!

Adevărat, G. Galileo menționează acest obiect ca fiind o „stea”, și nu o planetă, așa că este încă imposibil să-l consideri descoperitorul lui Neptun... dar nu există nicio îndoială că el, cu luneta lui, „a deschis calea ” tuturor celor care au descoperit inelele Saturn, Neptun și nu numai.

Subiecte ale codificatorului USE: dispozitive optice.

După cum știm din subiectul anterior, pentru o examinare mai detaliată a obiectului, trebuie să măriți unghiul de vedere. Apoi imaginea obiectului de pe retină va fi mai mare, iar acest lucru va duce la iritarea unui număr mai mare de terminații nervoase. nervul optic; mai multe informații vizuale vor fi trimise la creier și vom putea vedea noi detalii ale obiectului în cauză.

De ce este mic unghiul de vedere? Există două motive pentru aceasta: 1) obiectul în sine este mic; 2) obiectul, deși suficient de mare ca dimensiune, este situat departe.

Dispozitive optice - Acestea sunt dispozitive pentru marirea unghiului de vedere. O lupă și un microscop sunt folosite pentru a examina obiectele mici. Pentru a vizualiza obiecte îndepărtate, se folosesc lunete de observare (precum și binoclu, telescoape etc.)

Ochiul liber.

Începem prin a privi obiectele mici cu ochiul liber. În continuare, ochiul este considerat normal. Amintiți-vă că un ochi normal într-o stare nestresată concentrează un fascicul paralel de lumină pe retină și distanța cea mai buna viziune pentru un ochi normal, vezi

Lăsați un obiect de dimensiuni mici să se afle la distanța cea mai bună de vedere de la ochi (Fig. 1). O imagine inversată a unui obiect apare pe retină, dar, după cum vă amintiți, această imagine se întoarce apoi din nou în cortexul cerebral și, ca urmare, vedem obiectul în mod normal - nu cu susul în jos.

Datorită dimensiunii obiectului, unghiul de vedere este și el mic. Amintiți-vă că un unghi mic (în radiani) este aproape același cu tangenta sa: . De aceea:

. (1)

În cazul în care un r distanța de la centrul optic al ochiului la retină, atunci dimensiunea imaginii de pe retină va fi egală cu:

. (2)

Din (1) și (2) mai avem:

. (3)

După cum știți, diametrul ochiului este de aproximativ 2,5 cm, deci. Prin urmare, din (3) rezultă că atunci când un obiect mic este privit cu ochiul liber, imaginea obiectului de pe retină este de aproximativ 10 ori mai mică decât obiectul în sine.

Lupă.

Puteți mări imaginea unui obiect de pe retină folosind o lupă (lupă).

lupă - este doar o lentilă convergentă (sau sistem de lentile); Distanța focală a unei lupe este de obicei în intervalul de la 5 la 125 mm. Un obiect văzut cu o lupă este plasat în planul său focal (Fig. 2). În acest caz, razele emanate din fiecare punct al obiectului, după ce trec prin lupă, devin paralele, iar ochiul le focalizează pe retină fără a experimenta tensiune.

Acum, după cum vedem, unghiul de vedere este de . De asemenea, este mic și aproximativ egal cu tangenta sa:

. (4)

Marimea l imaginile de pe retină este acum egală cu:

. (5)

sau, ținând cont de (4):

. (6)

Ca în fig. 1, săgeata roșie de pe retină indică și ea în jos. Aceasta înseamnă că (ținând cont de inversarea secundară a imaginii de către conștiința noastră) printr-o lupă vedem o imagine neinversată a obiectului.

Lupă este raportul dintre dimensiunea imaginii când se folosește o lupă și dimensiunea imaginii când se vizualizează un obiect cu ochiul liber:

. (7)

Înlocuind expresiile (6) și (3) aici, obținem:

. (8)

De exemplu, dacă distanța focală a unei lupe este de 5 cm, atunci mărirea acesteia este . Când este privit cu o astfel de lupă, un obiect pare de cinci ori mai mare decât atunci când este privit cu ochiul liber.
De asemenea, substituim relațiile (5) și (2) în formula (7):

Astfel, mărirea unei lupe este o mărire unghiulară: este egală cu raportul dintre unghiul de vedere când se vizualizează un obiect printr-o lupă și unghiul de vedere când se vizualizează acest obiect cu ochiul liber.

Rețineți că mărirea unei lupe este o valoare subiectivă - la urma urmei, valoarea din formula (8) este distanța celei mai bune vederi pentru un ochi normal. În cazul unui ochi miop sau lung, distanța de vedere optimă va fi în mod corespunzător mai mică sau mai mare.

Din formula (8) rezultă că mărirea lupei este cu atât mai mare, cu cât distanța sa focală este mai mică. Reducerea distanței focale a unei lentile convergente se realizează prin creșterea curburii suprafețelor de refracție: lentila trebuie să fie mai convexă și, prin urmare, să-și reducă dimensiunea. Când mărirea ajunge la 40-50, dimensiunea lupei devine egală cu câțiva milimetri. Cu o dimensiune și mai mică a lupei, va deveni imposibil de utilizat, de aceea este considerată limita superioară a lupei.

Microscop.

În multe cazuri (de exemplu, în biologie, medicină etc.) este necesar să se observe obiecte mici cu o mărire de câteva sute. Nu te descurci cu lupa, iar oamenii recurg la microscop.

Microscopul conține două lentile convergente (sau două sisteme de astfel de lentile) - un obiectiv și un ocular. Este ușor de reținut: lentila se află în fața obiectului, iar ocularul este în fața ochiului (ochiului).

Ideea unui microscop este simplă. Obiectul în cauză se află între focalizarea și focalizarea dublă a lentilei, astfel încât obiectivul oferă o imagine mărită (de fapt inversată) a obiectului. Această imagine este situată în planul focal al ocularului și apoi vizualizată prin ocular ca printr-o lupă. Ca rezultat, este posibil să se obțină o creștere finală cu mult mai mare de 50.

Calea razelor în microscop este prezentată în Fig. 3 .

Denumirile din figură sunt clare: - distanța focală a obiectivului - distanța focală a ocularului - dimensiunea obiectului; - dimensiunea imaginii obiectului dată de lentilă. Se numește distanța dintre planurile focale ale obiectivului și ocular lungimea optică a tubului microscop.

Rețineți că săgeata roșie de pe retină este îndreptată în sus. Creierul îl va întoarce din nou și, ca rezultat, obiectul va apărea cu susul în jos atunci când este privit printr-un microscop. Pentru a preveni acest lucru, microscopul folosește lentile intermediare care, în plus, răsturnează imaginea.

Mărirea unui microscop se determină exact în același mod ca și pentru o lupă: . Iată, ca mai sus, și dimensiunea imaginii de pe retină și unghiul de vedere când obiectul este privit la microscop, și sunt aceleași valori atunci când obiectul este privit cu ochiul liber.

Mai avem , și unghiul , așa cum se poate vedea din Fig. 3 este egal cu:

Împărțind cu , ajungem să mărim microscopul:

. (9)

Aceasta, desigur, nu este formula finală: conține și (valori legate de obiect), dar aș dori să văd caracteristicile microscopului. Vom elimina relația de care nu avem nevoie folosind formula lentilei.
Mai întâi, să aruncăm o privire la Fig. 3 și folosiți asemănarea triunghiurilor dreptunghiulare cu catete roșii și:

Iată distanța de la imagine la obiectiv, - A- distanta fata de obiect h la lentilă. Acum folosim formula lentilei pentru lentilă:

din care obținem:

și înlocuim această expresie în (9):

. (10)

Aceasta este expresia finală pentru mărirea dată de microscop. De exemplu, dacă distanța focală a lentilei este cm, distanța focală a ocularului este cm, iar lungimea optică a tubului este cm, atunci conform formulei (10)

Comparați acest lucru doar cu mărirea lentilei, care este calculată prin formula (8):

Mărirea microscopului este de 10 ori mai mare!

Acum trecem la obiecte suficient de mari, dar prea departe de noi. Pentru a le vizualiza mai bine, se folosesc lunete - lunete, binoclu, telescoape etc.

Obiectivul telescopului este o lentilă convergentă (sau un sistem de lentile) cu o distanță focală suficient de mare. Dar ocularul poate fi atât o lentilă convergentă, cât și o lentilă divergentă. În consecință, există două tipuri de lunete de observare:

Tub Kepler - dacă ocularul este o lentilă convergentă;
- tubul lui Galileo - dacă ocularul este o lentilă divergentă.

Să aruncăm o privire mai atentă la modul în care funcționează aceste lunete.

tub Kepler.

Principiul de funcționare al tubului Kepler este foarte simplu: lentila oferă o imagine a unui obiect îndepărtat în planul său focal, iar apoi această imagine este privită prin ocular ca printr-o lupă. Astfel, planul focal din spate al obiectivului coincide cu planul focal frontal al ocularului.

Cursul razelor în tubul Kepler este prezentat în Fig. patru .

Orez. patru

Obiectul este o săgeată îndepărtată îndreptată vertical în sus; nu se vede in poza. Fasciculul din punct merge de-a lungul axei optice principale a obiectivului și a ocularului. Din punct sunt două raze, care, datorită distanței obiectului, pot fi considerate paralele.

Ca urmare, imaginea obiectului nostru dată de lentilă este situată în planul focal al lentilei și este reală, inversată și redusă. Să notăm dimensiunea imaginii.

Un obiect este vizibil cu ochiul liber sub un unghi. Conform fig. patru:

, (11)

unde este distanța focală a lentilei.

Vedem imaginea obiectului din ocular sub un unghi , care este egal cu:

, (12)

unde este distanța focală a ocularului.

Mărirea telescopului este raportul dintre unghiul de vedere când este privit printr-un tub și unghiul de vedere când este privit cu ochiul liber:

Conform formulelor (12) și (11) obținem:

(13)

De exemplu, dacă distanța focală a obiectivului este de 1 m și distanța focală a ocularului este de 2 cm, atunci mărirea telescopului va fi: .

Calea razelor în tubul Kepler este în esență aceeași ca și în microscop. Imaginea obiectului de pe retină va fi, de asemenea, o săgeată îndreptată în sus și, prin urmare, în tubul Kepler vom vedea obiectul cu susul în jos. Pentru a evita acest lucru, în spațiul dintre lentilă și ocular sunt plasate sisteme speciale de inversare de lentile sau prisme, care inversează din nou imaginea.

Trompeta lui Galileo.

Galileo și-a inventat telescopul în 1609, iar descoperirile sale astronomice i-au șocat pe contemporanii săi. El a descoperit sateliții lui Jupiter și fazele lui Venus, a distins relieful lunar (munti, depresiuni, văi) și pete de pe Soare, iar Calea Lactee, aparent solidă, s-a dovedit a fi un grup de stele.

Ocularul tubului lui Galileo este o lentilă divergentă; planul focal din spate al lentilei coincide cu planul focal din spate al ocularului (fig. 5).

Orez. 5.

Dacă nu ar exista un ocular, atunci imaginea săgeții de la distanță ar fi înăuntru
planul focal al lentilei. În figură, această imagine este afișată printr-o linie punctată - la urma urmei, în realitate nu există!

Dar nu este acolo pentru că razele din punct, care, după ce au trecut prin lentilă, au devenit convergente spre punct, nu ajung și cad pe ocular. După ocular, ele devin din nou paralele și, prin urmare, sunt percepute de ochi fără tensiune. Dar acum vedem imaginea obiectului într-un unghi , care este mai mare decât unghiul de vedere atunci când privim obiectul cu ochiul liber.

Din fig. 5 avem

și pentru a crește tubul Galileian, obținem aceeași formulă (13) ca pentru tubul Kepler:

Rețineți că, la aceeași mărire, tubul Galileian este mai mic decât tubul Kepler. Prin urmare, una dintre principalele utilizări ale tubului lui Galileo este binoclul de teatru.

Spre deosebire de microscop și tubul lui Kepler, în tubul lui Galileo vedem obiecte cu susul în jos. De ce?

În paragraful 71, sa remarcat că telescopul lui Galileo constă (Fig. 178) dintr-un obiectiv pozitiv și un ocular negativ și, prin urmare, oferă o imagine directă a obiectelor observate. Imaginea intermediară obținută în planurile focale combinate, alta decât imaginea din tubul Kepler, va fi imaginară, deci nu există reticulul.

Să considerăm formula (350) aplicată tubului Galileian. Pentru un ocular subțire, putem presupune că această formulă poate fi ușor convertită în următoarea formă:

După cum puteți vedea, îndepărtarea pupilei de intrare în tubul galilean este pozitivă, adică pupilei de intrare este imaginară și este situată mult în dreapta, în spatele ochiului observatorului.

Poziția și dimensiunile diafragmei de deschidere și ale pupilei de ieșire în tubul Galileian determină pupila ochiului observatorului. Câmpul din tubul galileian este limitat nu de diafragma de câmp (este formal absentă), ci de diafragma de vignetare, al cărei rol este jucat de cilindrul lentilei. Ca lentilă, cel mai des este folosit un design cu două lentile, care permite să aibă o deschidere relativă și un câmp unghiular de cel mult.Totuși, pentru a oferi astfel de câmpuri unghiulare la o distanță semnificativă de pupila de intrare, lentilele trebuie să aibă mari dimensiuni. diametre. Ca ocular, se folosește de obicei o singură lentilă negativă sau o componentă negativă cu două lentile, care oferă un câmp unghiular de nu mai mult, cu condiția ca aberațiile de câmp să fie compensate de obiectiv.

Orez. 178. Schema de calcul a telescopului lui Galileo

Orez. 179. Dependența câmpului unghiular de mărirea aparentă în telescoapele lui Galileo

Astfel, este dificil să se obțină o creștere mare a tubului galileian (de obicei nu depășește mai des) Dependența unghiului de mărire pentru tuburile galileene este prezentată în Fig. 179.

Astfel, remarcăm avantajele telescopului lui Galileo: imagine directă; simplitatea designului; lungimea tubului este mai scurtă cu două distanțe focale ale ocularului în comparație cu lungimea unui tub Kepler similar.

Cu toate acestea, nu trebuie să uităm de dezavantaje: marje mici și mărire; absența unei imagini valide și, în consecință, imposibilitatea vizării și măsurătorilor. Calculul telescopului lui Galileo se realizează după formulele obținute pentru calculul telescopului lui Kepler.

1. Distanțe focale ale lentilei și ale ocularului:

2. Diametrul pupilei de intrare

Cu ajutorul telescoapelor, de obicei sunt luate în considerare obiectele îndepărtate, ale căror raze formează fascicule aproape paralele, slab divergente. Sarcina principală este de a crește divergența unghiulară a acestor fascicule, astfel încât sursele lor să se dovedească a fi rezolvate pe retină (nu se contopesc într-un punct).

Figura arată traseul razelor în interior tub Kepler, constând din două lentile convergente, focalizarea din spate a lentilei coincide cu focalizarea frontală a ocularului. Să presupunem că luăm în considerare două puncte ale unui corp îndepărtat, cum ar fi Luna. Primul punct emite un fascicul paralel cu axa optică principală (nefigurat), iar al doilea, un fascicul oblic desenat în desen, mergând la un unghi mic φ față de primul. Dacă unghiul φ este mai mic de 1', atunci imaginile ambelor puncte de pe retină se vor îmbina. Este necesar să se mărească unghiul de divergență al grinzilor. Cum se face acest lucru este prezentat în desen. Fasciculul oblic este colectat într-un plan focal comun și apoi diverge. Dar apoi este transformat de a doua lentilă într-una paralelă. După a doua lentilă, acest fascicul paralel merge la un unghi mult mai mare φ' față de fasciculul axial. Raționamentul geometric simplu ne permite să găsim mărirea instrumentală (unghiulară).

Punctul planului focal la care este colectat fasciculul oblic este determinat de fasciculul central al fasciculului care trece prin prima lentilă fără refracție. Pentru a determina unghiul de trecere al acestui fascicul prin a doua lentilă, este suficient să luăm în considerare o sursă auxiliară în acest punct din planul focal. Razele emise de acesta se vor transforma după a doua lentilă într-un fascicul paralel. Acesta va fi paralel cu fasciculul central al celui de-al doilea obiectiv (figura). Aceasta înseamnă că fasciculul desenat în figura de sus va merge la același unghi φ' față de axa optică. Se vede că și , prin urmare . Mărirea instrumentului tubului Kepler este egală cu raportul dintre distanțe focale, astfel încât obiectivul are întotdeauna o distanță focală mult mai mare. Pentru o descriere corectă a acțiunii țevii, este necesar să se ia în considerare grinzile înclinate. O grindă paralelă cu axa este transformată de țeavă într-o grindă de diametru mai mic.

Prin urmare, în pupila ochiului intră mai multă energie luminoasă decât atunci când se observă direct, de exemplu, stelele. Stelele sunt atât de mici încât imaginile lor sunt întotdeauna formate pe un „pixel” al ochiului. Cu un tub, nu putem obține o imagine extinsă a unei stele pe retină. Cu toate acestea, lumina de la stelele slabe poate fi „concentrată”. Prin urmare, prin tub puteți vedea stele invizibile pentru ochi. În același mod, se explică de ce stelele pot fi observate printr-un tub chiar și în timpul zilei, când, observate cu un simplu ochi, lumina lor slabă nu este vizibilă pe fundalul unei atmosfere puternic luminoase.

Tubul Kepler are două deficiențe, corectate în trompeta lui Galileo. În primul rând, lungimea tubului Kepler este egală cu suma distanțelor focale ale obiectivului și ale ocularului. Adică, aceasta este lungimea maximă posibilă. În al doilea rând, și cel mai important, acest tub este incomod de utilizat în condiții terestre, deoarece oferă o imagine inversată. Fasciculul descendent de raze este transformat într-un fascicul ascendent. Pentru observațiile astronomice, acest lucru nu este atât de important, iar în lunete de observare pentru observarea obiectelor terestre este necesar să se realizeze sisteme speciale de „întorsătură” de prisme.

Trompeta lui Galileo dispuse diferit (figura din stânga).

Este format dintr-o lentilă convergentă (obiectiv) și una divergentă (ocular), cu focalizarea lor comună acum pe dreapta. Acum lungimea tubului nu este suma, ci diferența dintre distanțele focale ale lentilei și ale ocularului. În plus, deoarece razele deviază de la axa optică într-o direcție, imaginea este dreaptă. Calea fasciculului și transformarea acesteia, creșterea unghiului φ este prezentată în figură. După ce am efectuat un raționament geometric puțin mai complex, vom ajunge la aceeași formulă pentru mărirea instrumentală a tubului lui Galileo. .

Pentru a observa obiectele astronomice, mai trebuie rezolvată o problemă. Obiectele astronomice, de regulă, sunt slab luminoase. Prin urmare, un flux de lumină foarte mic intră în pupila ochiului. Pentru a o mări, este necesar să „colectăm” lumina de pe cea mai mare suprafață posibilă pe care cade. Prin urmare, diametrul lentilei obiectiv este făcut cât mai mare posibil. Dar lentilele cu diametru mare sunt foarte grele și, în plus, sunt greu de fabricat și sunt sensibile la schimbările de temperatură și la deformațiile mecanice care distorsionează imaginea. Prin urmare, în loc de telescoape refractoare(refract-refract), a început să se folosească mai des telescoape reflectorizante(reflecta- reflecta). Principiul de funcționare al reflectorului este că rolul lentilei care oferă o imagine reală este jucat nu de o lentilă convergentă, ci de o oglindă concavă. Figura din dreapta arată telescopul reflectorizant portabil ingenios al lui Maksutov. Un fascicul larg de raze este colectat de o oglindă concavă, dar înainte de a ajunge la focalizare, este rotit de o oglindă plată, astfel încât axa sa devine perpendiculară pe axa tubului. Punctul s este focalizarea ocularului, o lentilă mică. După aceea, fasciculul, care a devenit aproape paralel, este observat de ochi. Oglinda aproape că nu interferează cu fluxul de lumină care intră în țeavă. Designul este compact și convenabil. Telescopul este îndreptat către cer, iar privitorul privește în el din lateral, și nu de-a lungul axei. Prin urmare, linia de vedere este orizontală și convenabilă pentru observare.

La telescoapele mari, nu este posibil să se creeze lentile cu un diametru mai mare de un metru. O oglindă metalică concavă de înaltă calitate poate fi realizată cu un diametru de până la 10 m. Oglinzile sunt mai rezistente la efectele temperaturii, prin urmare toate cele mai puternice telescoape moderne sunt reflectoare.

Determinarea măririi unei lunete cu o tijă. Dacă îndreptați conducta spre o șină din apropiere, atunci puteți număra câte diviziuni ale șinei N, vizibile cu ochiul liber, corespund n diviziuni ale șinei vizibile prin conductă. Pentru a face acest lucru, trebuie să priviți alternativ în țeavă și la șină, proiectând diviziunile șinei din câmpul de vedere al țevii pe șina vizibilă cu ochiul liber.

Instrumentele geodezice de înaltă precizie au oculare interschimbabile cu diferite distanțe focale, iar schimbarea ocularului vă permite să modificați mărirea tubului în funcție de condițiile de observare.

Mărirea tubului Kepler este egală cu raportul dintre distanța focală a obiectivului și distanța focală a ocularului.

Să notăm cu γ unghiul la care sunt vizibile n diviziuni în conductă și N diviziuni fără conductă (Fig. 3.8). Apoi, o diviziune a șinei este vizibilă în țeavă sub un unghi:

α = γ / n,

și fără țeavă - în unghi:

β = γ / N.

Fig.3.8

Prin urmare: V = N / n.

Creșterea conductei poate fi calculată aproximativ prin formula:

V = D / d, (3,11)

unde D este diametrul de intrare al lentilei;

d este diametrul ieșirii țevii (dar nu și diametrul ocularului).

Câmpul vizual al țevii. Câmpul vizual al țevii este zona de spațiu vizibilă prin țeavă atunci când aceasta este staționară. Câmpul vizual este măsurat prin unghiul ε, al cărui vârf se află în centrul optic al lentilei, iar părțile laterale ating marginile deschiderii diafragmei (Fig. 3.9). Diafragma cu diametrul d1 este instalată în interiorul tubului în planul focal al lentilei.Figura 3.11 arată că:

Unde

Fig.3.9.

De obicei, la instrumentele geodezice, se ia d1 = 0,7 * fok, apoi în măsura în radiani:

ε = 0,7 / V.

Dacă ε este exprimat în grade, atunci:

ε = 40o / V . (3,12)

Cu cât mărirea țevii este mai mare, cu atât unghiul său de vedere este mai mic. Deci, de exemplu, la V = 20x ε = 2o, iar la V = 80x ε = 0,5o.

Rezoluția conductei este estimată prin formula:

De exemplu, la V = 20x ψ = 3″; la un astfel de unghi, un obiect cu dimensiunea de 5 cm este vizibil la o distanță de 3,3 km; ochiul uman poate vedea acest obiect la o distanță de numai 170 m.

Plasa de fire. Orientarea corectă a telescopului către obiect este considerată a fi atunci când imaginea obiectului se află exact în centrul câmpului vizual al telescopului. Pentru a elimina factorul subiectiv la găsirea centrului câmpului vizual, acesta este desemnat printr-o grilă de fire. O grilă de fire este, în cel mai simplu caz, două curse perpendiculare reciproc aplicate pe o placă de sticlă, care este atașată la diafragma țevii. Se întâmplă plasa de fire tipuri diferite; Figura 3.10 prezintă unele dintre ele.

Plasa de filete are suruburi de corectare: doua laterale (orizontale) si doua verticale. Linia care leagă centrul reticulului și centrul optic al lentilei se numește linia de vedere sau linia de vedere a tubului.

Fig.3.10

Amplasarea tubului pe ochi și pe subiect. Atunci când îndreptați țeava către un obiect, trebuie să vedeți în mod clar simultan grila de fire și imaginea obiectului din ocular. Prin instalarea unei țevi peste ochi, se obține o imagine clară a rețelei de fire; pentru a face acest lucru, mutați ocularul în raport cu grila de fire prin rotirea inelului ondulat de pe ocular. Așezarea țevii pe subiect se numește focalizarea țevii. Distanța până la obiectele luate în considerare variază și, conform formulei (3.6), atunci când a se modifică, se schimbă și distanța b față de imaginea sa. Pentru ca imaginea unui obiect să fie clară atunci când este privită prin ocular, acesta trebuie să fie situat în planul rețelei de fire. Prin deplasarea părții oculare a tubului de-a lungul axei optice principale, distanța de la reticul la obiectiv se modifică până când devine egală cu b.

Tuburile care focalizează prin modificarea distanței dintre lentilă și reticulă se numesc tuburi de focalizare externă. Astfel de țevi au o lungime mare și, în plus, variabilă; au scurgeri, astfel încât praful și umezeala pătrund în ele; nu se concentrează deloc pe obiecte apropiate. Lunetele cu focalizare externă nu sunt utilizate în instrumentele de măsurare moderne.

Mai perfecte sunt conductele cu focalizare internă (Fig. 3.11); folosesc o lentilă divergentă mobilă suplimentară L2, care împreună cu lentila L1 formează o lentilă echivalentă L. La mișcarea lentilei L2, se modifică distanța dintre lentilele l și, în consecință, se modifică distanța focală f a lentilei echivalente. Imaginea unui obiect situat în planul focal al lentilei L se mișcă și ea de-a lungul axei optice, iar atunci când lovește planul reticulului, devine clar vizibilă în ocularul tubului. Țevile cu focalizare internă sunt mai scurte; sunt sigilate și vă permit să observați obiecte apropiate; în instrumentele moderne de măsurare, astfel de lunete sunt utilizate în principal.