Galileo'nun tespit dürbünündeki mercek. Optik cihazlar

"Teleskopu kim icat etti?" Sorusunun cevabı okuldan hepimizin bildiği: “Elbette G. Galileo!” - cevap vereceksin ... ve yanılacaksın. Bir teleskopun ilk örneği (daha doğrusu, bir tespit kapsamı) 1608'de Hollanda'da yapıldı ve üç kişi bunu birbirinden bağımsız olarak yaptı - Johann Lipperschney, Zachary Jansen ve Jakob Metius. Üçü de gözlük üreticisiydi, bu yüzden boruları için gözlük camları kullandılar. Lippershney'in çocukların fikrinden ilham aldığını söylüyorlar: kuleyi uzaktan görmeye çalışarak lensleri birleştirdiler. Üç mucitten en uzağa giden oydu: icadıyla İspanya, Fransa ve Hollanda arasında müzakerelerin sürdüğü Lahey'e gitti - ve üç delegasyonun başkanları yeni cihazın ne kadar yararlı olduğunu hemen anladı. askeri meseleleri gündeme getirebilir. Aynı yılın Ekim ayında, Hollanda parlamentosu teleskopla ilgilenmeye başladı, mucit için bir patent mi yoksa emekli maaşı mı vereceği sorusuna karar verildi - ancak mesele 300 florin tahsisi ve buluşu tutma emriyle sınırlıydı. gizli.

Ancak bunu bir sır olarak saklamak mümkün değildi: G. Galileo'ya yazdığı bir mektupta bunu anlatan Paris'teki Venedik elçisi de dahil olmak üzere birçok kişi Hollanda "sihirli trompetinden" haberdar oldu. Doğru, ayrıntı vermeden söyledi, ancak G. Galileo cihazın yapısını tahmin etti - ve yeniden üretti. O da gözlük camlarıyla başladı ve Hollandalı ustalar gibi üç kat artış elde etti, ancak bu sonuç bilim insanına uymadı. Gerçek şu ki, G. Galileo, böyle bir cihazın sadece savaşta veya denizcilik işlerinde kullanılamayacağını ilk anlayanlardan biriydi - astronomik araştırma olarak da hizmet edebilir! Ve bu onun şüphesiz liyakatidir. Ve gök cisimlerinin gözlemi için böyle bir artış yeterli değildi.

Ve böylece Galileo mercek yapma teknolojisini geliştirdi (bunu bir sır olarak tutmayı tercih etti) ve gözlenen nesnelere bakan merceğin dışbükey (yani ışık ışınlarını topladığı) ve göze doğru içbükey (yani saçılma) olduğu bir teleskop yaptı. ). Önce 14 kat büyütme sağlayan bir teleskop yaptı, ardından - 19.5'te ve son olarak - 34.6'da! Böyle bir cihazda gök cisimlerini gözlemlemek zaten mümkündü. Bu nedenle, tespit kapsamı için patent alan İtalyan astronomu intihal olarak adlandıranlarla aynı fikirde olamaz: evet, böyle bir aleti ilk yapan o değildi - ama böyle bir teleskopu ilk yapan oydu. bir astronomun aracı haline gelir.

Ve bir oldu! G. Galiei'nin teleskopu sadece gücüyle (o zamanlar için harika) değil, aynı zamanda bilim adamının yardımıyla yaptığı keşiflerle de ünlendi. Güneş üzerinde, hareketi Güneş'in kendi ekseni etrafında döndüğünü kanıtlayan noktalar keşfetti. Ay'da dağlar gördü (hatta yüksekliklerini gölgelerin boyutundan hesapladı), Ay'ın her zaman bir tarafının Dünya'ya dönük olduğunu öğrendi. Galileo, hem Mars'ın görünen çapındaki değişiklikleri hem de Venüs'ün evrelerini gözlemledi.

Jüpiter'in uydularının keşfi çok önemliydi - elbette, Galileo'nun teleskobu, en büyüğü olan sadece dördünü görmemize izin verdi, ancak şunu söylemek yeterliydi: Görüyorsunuz, Evrendeki her şey Dünya'nın etrafında dönmüyor - Kopernik haklıydı! Doğru, G. Galileo'nun bu konudaki önceliği de tartışmalıdır: ondan on gün önce Jüpiter'in uyduları başka bir astronom olan Simon Marius tarafından görüldü (onlara Callisto, Io, Ganymede ve Europe adlarını veren oydu), ancak S. Marius onları yıldız olarak gördü, ama G.Galileo bunların Jüpiter'in uyduları olduğunu tahmin etti.

Galileo ayrıca Satürn'ün halkalarını da fark etti. Doğru, teleskopu hala onları gerçekten görmesine izin vermiyordu, gezegenin kenarlarında sadece bazı sisli noktalar gördü ve bunların da uydular olduğunu varsaydı, ancak emin değildi - hatta şifrelemede yazdı.

Ve sadece XX yüzyılda. G. Galileo'nun bir gözlemi daha biliniyordu. G. Galileo notlarında, 28 Aralık 1612 ve 27 Ocak 1613'te gözlemlenen “sabit parlaklığa sahip zayıf bir bilinmeyen yıldız”dan bahseder ve hatta gökyüzünde nerede olduğunu gösteren bir çizim verilir. 1980'de, iki gökbilimci - Amerikan Ch. Koval ve Kanadalı S. Drake - o sırada Neptün gezegeninin orada gözlemlenmesi gerektiğini hesapladı!

Doğru, G. Galileo bu nesneden bir gezegen değil bir “yıldız” olarak bahsediyor, bu yüzden onu Neptün'ün kaşifi olarak kabul etmek hala imkansız ... ” Satürn ve Neptün halkalarını ve daha fazlasını keşfeden herkese.

USE kodlayıcının konuları: optik cihazlar.

Bir önceki konudan da bildiğimiz gibi cismin daha detaylı incelenmesi için görüş açısını arttırmanız gerekiyor. Daha sonra nesnenin retinadaki görüntüsü daha büyük olacak ve bu, daha fazla sayıda sinir ucunun tahriş olmasına yol açacaktır. optik sinir; beyne daha fazla görsel bilgi gönderilecek ve söz konusu nesnenin yeni detaylarını görebileceğiz.

Görüş açısı neden küçük? Bunun iki nedeni vardır: 1) nesnenin kendisi küçüktür; 2) nesne, yeterince büyük olmasına rağmen, uzakta bulunuyor.

Optik cihazlar - Bunlar görüş açısını arttırmaya yönelik cihazlardır. Küçük nesneleri incelemek için bir büyüteç ve bir mikroskop kullanılır. Uzaktaki nesneleri görüntülemek için tespit dürbünleri kullanılır (ayrıca dürbün, teleskop vb.)

Çıplak göz.

Küçük nesnelere çıplak gözle bakarak başlıyoruz. Bundan sonra göz normal kabul edilir. Gerilimsiz durumdaki normal bir gözün retinaya paralel bir ışık huzmesi odakladığını ve uzaklığı hatırlayalım. en iyi görüş Normal bir göz için bkz.

Küçük bir nesnenin gözden en iyi görüş mesafesinde olmasına izin verin (Şek. 1). Nesnenin ters çevrilmiş bir görüntüsü retinada görünür, ancak hatırladığınız gibi, bu görüntü daha sonra serebral kortekste tekrar döner ve sonuç olarak nesneyi normal olarak görürüz - baş aşağı değil.

Nesnenin küçüklüğünden dolayı görüş açısı da küçüktür. Küçük bir açının (radyan cinsinden) tanjantıyla hemen hemen aynı olduğunu hatırlayın: . Bu yüzden:

. (1)

Eğer bir r gözün optik merkezinden retinaya olan mesafe, o zaman retinadaki görüntünün boyutu şuna eşit olacaktır:

. (2)

(1) ve (2)'den ayrıca:

. (3)

Bildiğiniz gibi gözün çapı 2,5 cm civarında yani. Bu nedenle, (3)'ten küçük bir nesneye çıplak gözle bakıldığında, nesnenin retinadaki görüntüsünün nesnenin kendisinden yaklaşık 10 kat daha küçük olduğu sonucu çıkar.

Büyüteç.

Büyüteç (büyüteç) kullanarak retinadaki bir nesnenin görüntüsünü büyütebilirsiniz.

büyüteç - sadece yakınsak bir mercek (veya mercek sistemi); Bir büyütecin odak uzaklığı genellikle 5 ila 125 mm arasındadır. Büyüteçle görüntülenen bir nesne odak düzlemine yerleştirilir (Şekil 2). Bu durumda cismin her noktasından çıkan ışınlar, büyüteçten geçtikten sonra paralel hale gelir ve göz, gerilim yaşamadan bunları retinaya odaklar.

Şimdi, gördüğümüz gibi, görüş açısı . Ayrıca küçüktür ve yaklaşık olarak tanjantına eşittir:

. (4)

Boyut ben retinadaki görüntüler şuna eşittir:

. (5)

veya, (4) dikkate alınarak:

. (6)

Şek. 1, retinadaki kırmızı ok da aşağıyı gösteriyor. Bu, (görüntünün bilincimiz tarafından ikincil olarak tersine çevrilmesini hesaba katarak) bir büyüteç aracılığıyla nesnenin tersine çevrilmemiş bir görüntüsünü gördüğümüz anlamına gelir.

Büyüteç bir nesneyi çıplak gözle görüntülerken büyüteç kullanırken görüntünün boyutuna oranıdır:

. (7)

Burada (6) ve (3) ifadelerini değiştirerek şunu elde ederiz:

. (8)

Örneğin, bir büyütecin odak uzaklığı 5 cm ise, büyütme oranı . Böyle bir büyüteçle bakıldığında, bir nesne çıplak gözle bakıldığında beş kat daha büyük görünür.
(5) ve (2) bağıntılarını da formül (7) ile değiştiririz:

Bu nedenle, bir büyütecin büyütülmesi açısal bir büyütmedir: bir nesneye bir büyüteçten bakıldığında görüş açısının, bu nesneye çıplak gözle bakıldığında görüş açısına oranına eşittir.

Bir büyüteç büyütmenin öznel bir değer olduğuna dikkat edin - sonuçta formül (8)'deki değer normal bir göz için en iyi görme mesafesidir. Yakın veya uzak görüşlü bir göz durumunda, en iyi görüş mesafesi buna göre daha küçük veya daha büyük olacaktır.

Formül (8)'den, büyütecin büyütülmesinin odak uzaklığı ne kadar küçükse o kadar büyük olduğu sonucu çıkar. Yakınsak bir merceğin odak uzunluğunun azaltılması, kırılma yüzeylerinin eğriliğinin arttırılmasıyla sağlanır: mercek daha dışbükey yapılmalı ve böylece boyutunu küçültmelidir. Büyütme 40-50'ye ulaştığında, büyütecin boyutu birkaç milimetreye eşit olur. Büyüteç boyutunun daha da küçük olması ile onu kullanmak imkansız hale gelecektir, bu nedenle büyüteç camının üst sınırı olarak kabul edilir.

Mikroskop.

Birçok durumda (örneğin biyoloji, tıp, vb.) birkaç yüz büyütme ile küçük nesneleri gözlemlemek gerekir. Büyüteçle geçinemezsiniz ve insanlar mikroskop kullanmaya başvururlar.

Mikroskop iki yakınsak mercek (veya bu tür merceklerin iki sistemi) içerir - bir objektif ve bir mercek. Hatırlaması kolaydır: mercek nesneye dönüktür ve mercek göze (göze) bakmaktadır.

Mikroskop fikri basittir. Söz konusu nesne, merceğin odak ve çift odak arasındadır, bu nedenle lens, nesnenin büyütülmüş (aslında ters çevrilmiş) bir görüntüsünü verir. Bu görüntü, göz merceğinin odak düzleminde yer alır ve daha sonra sanki bir büyüteçtenmiş gibi göz merceğinden izlenir. Sonuç olarak, 50'den çok daha fazla nihai bir artış elde etmek mümkündür.

Işınların mikroskopta izlediği yol Şekil l'de gösterilmiştir. 3.

Şekildeki tanımlamalar açıktır: - mercek odak uzaklığı - mercek odak uzaklığı - nesne boyutu; - lens tarafından verilen nesnenin görüntüsünün boyutu. Objektifin odak düzlemleri ile göz merceği arasındaki uzaklığa denir. tüp optik uzunluk mikroskop.

Retinadaki kırmızı okun yukarıyı gösterdiğine dikkat edin. Beyin onu tekrar çevirecek ve sonuç olarak nesne mikroskoptan bakıldığında baş aşağı görünecektir. Bunun olmasını önlemek için mikroskop, görüntüyü ek olarak çeviren ara lensler kullanır.

Bir mikroskobun büyütmesi, bir büyüteçle tam olarak aynı şekilde belirlenir: . Burada, yukarıdaki gibi ve retinadaki görüntünün boyutu ve nesneye mikroskopla bakıldığında görüş açısı ve nesneye çıplak gözle bakıldığında aynı değerlerdir.

Hala elimizde , ve açı , Şekil 2'de görülebileceği gibi . 3 eşittir:

ile bölerek, mikroskobu büyütebiliriz:

. (9)

Bu, elbette, nihai formül değil: ve (nesneyle ilgili değerler) içerir, ancak mikroskobun özelliklerini görmek isterim. Lens formülünü kullanarak ihtiyacımız olmayan ilişkiyi ortadan kaldıracağız.
İlk olarak, Şekil'e bir göz atalım. 3 ve kırmızı bacaklı dik üçgenlerin benzerliğini kullanın ve:

İşte görüntüden merceğe olan mesafe, - a- nesneden uzaklık h lense. Şimdi lens için lens formülünü kullanıyoruz:

nereden alıyoruz:

ve bu ifadeyi (9) ile değiştiririz:

. (10)

Bu, mikroskop tarafından verilen büyütmenin son ifadesidir. Örneğin, merceğin odak uzaklığı cm ise, göz merceğinin odak uzaklığı cm ve tüpün optik uzunluğu cm ise, formül (10)'a göre.

Bunu, formül (8) ile hesaplanan, yalnızca merceğin büyütme oranıyla karşılaştırın:

Mikroskobun büyütme oranı 10 kat daha fazladır!

Şimdi yeterince büyük ama bizden çok uzakta olan nesnelere geçiyoruz. Onları daha iyi görebilmek için tespit dürbünleri kullanılır - dürbün, dürbün, teleskop vb.

Teleskobun amacı, yeterince büyük bir odak uzaklığına sahip yakınsak bir mercek (veya mercek sistemi). Ancak mercek hem yakınsak hem de uzaklaşan bir mercek olabilir. Buna göre, iki tür tespit kapsamı vardır:

Kepler tüpü - mercek yakınsak bir mercek ise;
- Galileo'nun tüpü - mercek, uzaklaşan bir mercek ise.

Bu tespit dürbünlerinin nasıl çalıştığına daha yakından bakalım.

Kepler tüpü.

Kepler tüpünün çalışma prensibi çok basittir: mercek, odak düzleminde uzaktaki bir cismin görüntüsünü verir ve daha sonra bu görüntü, bir büyüteç gibi mercek aracılığıyla izlenir. Böylece, objektifin arka odak düzlemi, göz merceğinin ön odak düzlemi ile çakışmaktadır.

Kepler tüpündeki ışınların seyri Şekil 1'de gösterilmiştir. dört

Pirinç. dört

Nesne, dikey olarak yukarıyı gösteren uzak bir oktur; resimde gösterilmemiştir. Noktadan gelen ışın, objektifin ve göz merceğinin ana optik ekseni boyunca ilerler. Bu noktadan, nesnenin uzaklığı nedeniyle paralel olarak kabul edilebilecek iki ışın vardır.

Sonuç olarak, cismin merceğin verdiği görüntü merceğin odak düzleminde yer alır ve gerçektir, ters çevrilmiş ve indirgenmiştir. Resmin boyutunu belirtelim.

Bir nesne bir açıyla çıplak gözle görülebilir. Şek. dört:

, (11)

merceğin odak uzaklığı nerede.

Mercekteki nesnenin görüntüsünü şuna eşit bir açıyla görüyoruz:

, (12)

göz merceğinin odak uzaklığı nerede.

teleskop büyütme bir tüpten bakıldığındaki görüş açısının çıplak gözle bakıldığındaki görüş açısına oranıdır:

(12) ve (11) formüllerine göre şunları elde ederiz:

(13)

Örneğin, objektifin odak uzaklığı 1 m ve göz merceğinin odak uzaklığı 2 cm ise, teleskopun büyütme oranı: .

Işınların Kepler tüpündeki yolu temelde mikroskoptakiyle aynıdır. Nesnenin retinadaki görüntüsü de yukarıyı gösteren bir ok olacaktır ve bu nedenle Kepler tüpünde nesneyi baş aşağı göreceğiz. Bunu önlemek için, mercek ve mercek arasındaki boşluğa, görüntüyü bir kez daha tersine çeviren özel ters çevirme mercekleri veya prizma sistemleri yerleştirilir.

Galileo'nun Trompet.

Galileo teleskopunu 1609'da icat etti ve astronomik keşifleri çağdaşlarını şok etti. Jüpiter'in uydularını ve Venüs'ün evrelerini keşfetti, ay kabartmasını (dağlar, çöküntüler, vadiler) ve Güneş'teki noktaları belirledi ve görünüşte sağlam Samanyolu'nun bir yıldız kümesi olduğu ortaya çıktı.

Galileo'nun tüpünün göz merceği, uzaklaşan bir mercektir; merceğin arka odak düzlemi, göz merceğinin arka odak düzlemi ile çakışmaktadır (Şekil 5).

Pirinç. 5.

Göz merceği olmasaydı, uzaktaki okun görüntüsü
merceğin odak düzlemi. Şekilde, bu görüntü noktalı bir çizgiyle gösterilmektedir - sonuçta gerçekte orada değil!

Ama orada değildir çünkü mercekten geçtikten sonra noktaya yakınlaşan noktadan gelen ışınlar, göz merceğine ulaşmaz ve düşmez. Mercekten sonra tekrar paralel hale gelirler ve bu nedenle göz tarafından gerilimsiz olarak algılanırlar. Ama şimdi nesnenin görüntüsünü, nesneye çıplak gözle bakarken görüş açısından daha büyük bir açıda görüyoruz.

Şek. 5 bizde

ve Galile tüpünü artırmak için Kepler tüpüyle aynı formülü (13) elde ederiz:

Aynı büyütmede Galile tüpünün Kepler tüpünden daha küçük olduğuna dikkat edin. Bu nedenle Galileo'nun tüpünün ana kullanımlarından biri tiyatro dürbünleridir.

Mikroskop ve Kepler tüpünün aksine Galileo'nun tüpünde nesneleri baş aşağı görüyoruz. Neden? Niye?

Paragraf 71'de Galileo'nun teleskobunun (Şekil 178) bir pozitif objektif ve bir negatif okülerden oluştuğu ve dolayısıyla gözlemlenen nesnelerin doğrudan bir görüntüsünü verdiği belirtilmişti. Kepler tüpündeki görüntü dışında birleştirilmiş odak düzlemlerinde elde edilen ara görüntü hayali olacaktır, dolayısıyla retikül yoktur.

Galile tüpüne uygulanan formülü (350) ele alalım. İnce bir mercek için, bu formülün kolaylıkla aşağıdaki forma dönüştürülebileceğini varsayabiliriz:

Gördüğünüz gibi, Galile tüpündeki giriş gözbebeğinin çıkarılması pozitiftir, yani giriş gözbebeği hayalidir ve gözlemcinin gözünün çok sağında bulunur.

Açıklık diyaframının konumu ve boyutları ve Galile tüpündeki çıkış gözbebeği, gözlemcinin gözünün gözbebeğini belirler. Galile tüpündeki alan, alan diyaframıyla (resmen yoktur) değil, rolü mercek namlusu tarafından oynanan vinyet diyaframıyla sınırlıdır. Bir lens olarak, en sık olarak, göreceli bir açıklığa ve en fazla olmayan bir açısal alana sahip olmaya izin veren iki lensli bir tasarım kullanılır.Ancak, giriş göz bebeğinden önemli bir mesafede bu tür açısal alanlar sağlamak için lenslerin büyük olması gerekir. çaplar. Bir mercek olarak, alan sapmalarının objektif tarafından dengelenmesi şartıyla, daha fazla açısal alan sağlamayan genellikle tek bir negatif mercek veya iki mercekli bir negatif bileşen kullanılır.

Pirinç. 178. Galileo'nun teleskopunun hesaplama şeması

Pirinç. 179. Açısal alanın Galileo'nun teleskoplarındaki görünür büyütmeye bağımlılığı

Bu nedenle, Galile tüpünde büyük bir artış elde etmek zordur (genellikle daha sık geçmez).Açının Galile tüpleri için büyütmeye bağımlılığı Şekil 179'da gösterilmiştir.

Bu nedenle Galileo'nun teleskobunun avantajlarına dikkat çekiyoruz: doğrudan görüntü; tasarımın sadeliği; tüpün uzunluğu, benzer bir Kepler tüpünün uzunluğuna kıyasla iki mercek odak uzaklığı kadar daha kısadır.

Ancak dezavantajları da unutmamalıyız: küçük kenar boşlukları ve büyütme; geçerli bir görüntünün olmaması ve sonuç olarak, görüş ve ölçümlerin imkansızlığı. Galileo'nun teleskopunun hesaplanması, Kepler'in teleskopunun hesaplanması için elde edilen formüllere göre yapılır.

1. Mercek ve göz merceğinin odak uzunlukları:

2. Giriş göz bebeği çapı

Teleskopların yardımıyla, ışınları neredeyse paralel, zayıf ayrık ışınlar oluşturan uzak nesneler genellikle dikkate alınır. Ana görev, bu ışınların açısal sapmasını artırmak, böylece kaynakları retinada çözülecek (bir noktada birleşmeyecek) hale getirmektir.

Şekil, ışınların yolunu göstermektedir. Kepler tüpü Birleşen iki mercekten oluşan merceğin arka odağı, göz merceğinin ön odağı ile çakışır. Ay gibi uzak bir cismin iki noktasını ele aldığımızı varsayalım. İlk nokta, ana optik eksene (gösterilmemiştir) paralel bir ışın yayar ve ikincisi, çizimde çizilen ve birinciye küçük bir φ açısıyla giden eğik bir ışın yayar. φ açısı 1' den küçükse, retinadaki her iki noktanın görüntüleri birleşecektir. Kirişlerin sapma açısını arttırmak gerekir. Bunun nasıl yapılacağı çizimde gösterilmiştir. Eğik ışın ortak bir odak düzleminde toplanır ve ardından uzaklaşır. Ama sonra ikinci mercek tarafından paralel bir mercek tarafından dönüştürülür. İkinci mercekten sonra, bu paralel ışın eksenel ışına çok daha büyük bir φ' açısıyla gider. Basit geometrik akıl yürütme, araçsal (açısal) büyütmeyi bulmamızı sağlar.

Eğik ışının toplandığı odak düzlemi noktası, ışının birinci mercekten kırılmadan geçen merkezi ışınıyla belirlenir. Bu ışının ikinci mercekten geçiş açısını belirlemek için odak düzleminde bu noktada bir yardımcı kaynağı düşünmek yeterlidir. Yaydığı ışınlar ikinci mercekten sonra paralel bir ışına dönüşecektir. İkinci merceğin merkez ışınına paralel olacaktır (şekil). Bu, üstteki şekilde çizilen ışının optik eksenle aynı açıda φ' gideceği anlamına gelir. Görülebilir ve bu nedenle . Kepler tüpünün alet büyütmesi, odak uzunluklarının oranına eşittir, bu nedenle lens her zaman çok daha büyük bir odak uzaklığına sahiptir. Borunun hareketinin doğru bir tanımı için eğimli kirişleri dikkate almak gerekir. Eksene paralel bir kiriş, boru tarafından daha küçük çaplı bir kirişe dönüştürülür.

Bu nedenle, örneğin yıldızları doğrudan gözlemlemekten daha fazla ışık enerjisi göz bebeğine girer. Yıldızlar o kadar küçüktür ki, görüntüleri her zaman gözün bir "pikselinde" oluşur. Tüple retinadaki bir yıldızın genişletilmiş görüntüsünü elde edemeyiz. Ancak, soluk yıldızlardan gelen ışık "konsantre" olabilir. Bu nedenle, tüp aracılığıyla gözle görülmeyen yıldızları görebilirsiniz. Aynı şekilde, yıldızların gündüz bile bir tüpten gözlemlenebildiği, basit bir gözle bakıldığında, parlak bir atmosferin arka planına karşı zayıf ışıklarının görünmediği açıklanmaktadır.

Kepler tüpünün iki kusuru vardır, düzeltilmiştir. Galileo'nun trompet. İlk olarak, Kepler tüp tüpünün uzunluğu, objektifin ve göz merceğinin odak uzunluklarının toplamına eşittir. Yani, bu mümkün olan maksimum uzunluktur. İkincisi ve en önemlisi, bu tüp ters bir görüntü verdiği için karasal koşullarda kullanılması sakıncalıdır. Aşağı doğru ışın, yukarı doğru bir ışına dönüştürülür. Astronomik gözlemler için bu o kadar önemli değil ve karasal nesneleri gözlemlemek için kapsamları tespit ederken özel “çevirme” prizma sistemleri yapmak gerekiyor.

Galileo'nun Trompet farklı şekilde düzenlenmiştir (soldaki şekil).

Yakınsayan (objektif) ve uzaklaşan (mercek) bir mercekten oluşur ve ortak odakları artık sağdadır. Şimdi tüpün uzunluğu toplam değil, merceğin odak uzunlukları ile göz merceği arasındaki farktır. Ayrıca ışınlar optik eksenden bir yönde saptığı için görüntü düzdür. Kirişin yolu ve dönüşümü, φ açısındaki artış şekilde gösterilmiştir. Biraz daha karmaşık bir geometrik akıl yürütme gerçekleştirdikten sonra, Galileo tüpünün araçsal büyütmesi için aynı formüle geleceğiz. .

Astronomik nesneleri gözlemlemek için bir problem daha çözülmelidir. Astronomik nesneler, kural olarak, zayıf ışıklıdır. Bu nedenle, göz bebeğine çok küçük bir ışık akısı girer. Artırmak için, üzerine düştüğü mümkün olan en büyük yüzeyden ışığı "toplamak" gerekir. Bu nedenle, objektif merceğin çapı mümkün olduğunca büyük yapılır. Ancak büyük çaplı lensler çok ağırdır ve ayrıca üretimi zordur ve görüntüyü bozan sıcaklık değişimlerine ve mekanik deformasyonlara karşı hassastır. Bu nedenle, yerine kırılma teleskopları(kırılma-kırılma), daha sık kullanılmaya başlandı yansıtan teleskoplar(yansıt-yansıt). Reflektörün çalışma prensibi, gerçek bir görüntü veren merceğin rolünün yakınsak bir mercek tarafından değil, içbükey bir ayna tarafından oynanmasıdır. Sağdaki şekil, Maksutov'un dahiyane taşınabilir yansıtmalı teleskopunu göstermektedir. Geniş bir ışın demeti, bir içbükey ayna tarafından toplanır, ancak odak noktasına ulaşmadan önce, ekseni tüp eksenine dik olacak şekilde düz bir ayna tarafından döndürülür. Nokta s, küçük bir mercek olan göz merceğinin odak noktasıdır. Bundan sonra neredeyse paralel hale gelen ışın gözle görülür. Ayna, boruya giren ışık akısına neredeyse müdahale etmez. Tasarım kompakt ve kullanışlıdır. Teleskop gökyüzüne yönlendirilir ve izleyici ona eksen boyunca değil yandan bakar. Bu nedenle görüş hattı yataydır ve gözlem için uygundur.

Büyük teleskoplarda çapı bir metreden fazla olan mercekler oluşturmak mümkün değildir. Çapı 10 m'ye kadar yüksek kaliteli bir içbükey metal ayna yapılabilir.Aynalar sıcaklık etkilerine daha dayanıklıdır, bu nedenle en güçlü modern teleskopların tümü reflektördür.

Bir çubukla bir tespit dürbününün büyütmesinin belirlenmesi. Boruyu yakındaki bir raya doğrultursanız, çıplak gözle görülebilen N rayının kaç bölümünün, borudan görünen rayın n bölümüne karşılık geldiğini sayabilirsiniz. Bunu yapmak için, boruya ve raya dönüşümlü olarak bakmanız, ray bölmelerini borunun görüş alanından çıplak gözle görülebilen ray üzerine yansıtmanız gerekir.

Yüksek hassasiyetli jeodezik aletler, farklı odak uzunluklarına sahip değiştirilebilir göz merceklerine sahiptir ve mercek değiştirmek, gözlem koşullarına bağlı olarak tüpün büyütmesini değiştirmenize olanak tanır.

Kepler tüpünün büyütmesi, objektifin odak uzunluğunun okülerin odak uzunluğuna oranına eşittir.

Boruda n bölmenin ve boru olmadan N bölmenin görülebildiği açıyı γ ile gösterelim (Şekil 3.8). Ardından rayın bir bölümü boruya açılı olarak görünür:

α = γ / n,

ve borusuz - açılı olarak:

β = γ / N.

Şekil 3.8

Dolayısıyla: V = N / n.

Borudaki artış yaklaşık olarak aşağıdaki formülle hesaplanabilir:

V = G / g, (3.11)

D merceğin giriş çapıdır;

d, borunun çıkış çapıdır (ancak göz merceğinin çapı değil).

Borunun görüş alanı. Borunun görüş alanı, sabit durumdayken borunun içinden görünen boşluk alanıdır. Görüş alanı, tepe noktası merceğin optik merkezinde bulunan ve yanları diyafram açıklığının kenarlarına temas eden ε açısı ile ölçülür (Şekil 3.9). Tüpün içine lensin odak düzleminde d1 çapında bir diyafram yerleştirilmiştir Şekil 3.11 şunları göstermektedir:

nerede

Şekil 3.9.

Genellikle, jeodezik cihazlarda d1 = 0.7 * fok alınır, daha sonra radyan ölçüsünde:

ε = 0.7 / V.

ε derece olarak ifade edilirse, o zaman:

ε = 40o / V . (3.12)

Borunun büyütülmesi ne kadar büyük olursa, görüş açısı o kadar küçük olur. Örneğin, V = 20x ε = 2o'da ve V = 80x ε = 0.5o'da.

Borunun çözünürlüğü aşağıdaki formülle tahmin edilir:

Örneğin, V = 20x ψ = 3″'de; böyle bir açıda, 5 cm boyutunda bir nesne 3,3 km mesafede görülebilir; insan gözü bu cismi sadece 170 m mesafede görebilir.

İplik ağı. Teleskobun nesneye doğru yönü, nesnenin görüntüsünün tam olarak teleskopun görüş alanının merkezinde olduğu zaman olarak kabul edilir. Görüş alanının merkezini bulurken sübjektif faktörü ortadan kaldırmak için, bir iplik ızgarası ile belirlenir. Bir diş ızgarası, en basit durumda, boru diyaframına bağlı bir cam plakaya uygulanan karşılıklı olarak dik iki vuruştur. İplik ağı olur farklı şekiller; Şekil 3.10 bunlardan bazılarını göstermektedir.

Diş ağı düzeltme vidalarına sahiptir: iki yan (yatay) ve iki dikey. Retikülün merkezi ile merceğin optik merkezini birleştiren çizgiye, tüpün görüş hattı veya görüş hattı denir.

Şekil 3.10

Tüpün göze ve özneye yerleştirilmesi. Boruyu bir nesneye doğrulttuğunuzda, aynı anda iplik ızgarasını ve nesnenin okülerdeki görüntüsünü net bir şekilde görmelisiniz. Gözün üzerine bir boru takarak, iplik ızgarasının net bir görüntüsü elde edilir; bunu yapmak için, oküler üzerindeki oluklu halkayı döndürerek merceği iplik ızgarasına göre hareket ettirin. Boruyu konu üzerine yerleştirmeye boruya odaklanma denir. İncelenen nesnelere olan mesafe değişir ve formül (3.6)'ya göre, a değiştiğinde, görüntüsüne olan b mesafesi de değişir. Bir nesnenin görüntüsünün göz merceğinden bakıldığında net olması için, iplik ızgarasının düzleminde yer alması gerekir. Tüpün oküler kısmını ana optik eksen boyunca hareket ettirerek, retikülden hedefe olan mesafe b'ye eşit olana kadar değiştirilir.

Lens ile retikül arasındaki mesafeyi değiştirerek odaklanan tüplere harici odaklama tüpleri denir. Bu tür borular geniş ve ayrıca değişken uzunluğa sahiptir; sızdırıyorlar, bu nedenle içlerine toz ve nem giriyor; yakın nesnelere hiç odaklanmazlar. Modern ölçüm cihazlarında harici odaklamalı tespit dürbünleri kullanılmaz.

Daha mükemmel olan, iç odaklamalı borulardır (Şekil 3.11); L1 merceğiyle birlikte eşdeğer bir L merceği oluşturan ek bir hareketli ıraksak mercek L2 kullanırlar. L2 merceği hareket ettirildiğinde, l mercekleri arasındaki mesafe değişir ve sonuç olarak eşdeğer merceğin odak uzaklığı f değişir. L merceğinin odak düzleminde bulunan bir nesnenin görüntüsü de optik eksen boyunca hareket eder ve retikül düzlemine çarptığında tüpün göz merceğinde net bir şekilde görünür hale gelir. Dahili odaklamalı borular daha kısadır; mühürlüdürler ve yakın nesneleri gözlemlemenizi sağlarlar; modern ölçüm cihazları esas olarak bu tür tespit dürbünlerini kullanır.