астрономия

Принципы работы телескопов

Главная » Телескопы » Принципы работы телескопов

Телескопы – оптические инструменты (приборы), служащие для рассмотрения отдаленных предметов, которые при этом принимают большую кажущуюся величину, чем при рассматривании их простым (невооруженным) глазом. При этом мелкие части предмета, невидимые простым глазом, могут быть различаемы в телескопе, как будто бы рассматриваемый предмет приблизился к наблюдателю. Поэтому телескопы иногда называются «увеличивающими» или «приближающими».

Телескоп, увеличивающий в 10-20 раз, представляет рассматриваемый предмет в таких размерах, как будто бы он приближен на расстояние, в 10-20 раз меньшее действительного расстояния. Однако, предмет представляется менее ясным, чем он представился бы в том случае, когда действительно подойти к нему на расстояние в 10-20 раз меньшее. Эта неотчетливость и бледность изображения, которая тем ощутительнее, чем больше (сильнее) увеличение телескопа, происходит от того, что телескоп не уничтожает ослабляющего влияния воздуха, поглощающего свет тем больше, чем удаленнее предмет.

Телескопы могут состоять из одних оптических стекол, или же из сочетания таких стекол и вогнутых или выпуклых зеркал. Телескопы первого рода называются преломляющими, второго — отражательными. Преломляющие телескопы значительных размеров называют также рефракторами, отражательные — рефлекторами.

Устройство телескопов изменяется, в зависимости от их назначения (астрономические, земные), но в основании одно и тоже во всех случаях: одна часть трубы (стекло или зеркало) принимает лучи света от отдаленного предмета и образует его изображение, другая часть (всегда состоящая из стекол) служит для рассматривания этого изображения. Стекло, направленное в сторону предмета и собирающее его лучи, называется предметным или объективом. Стекла для рассматривания изображения, составленного объективом, к одному из которых наблюдатель приставляет глаз, называются глазными или окуляром.

Астрономические телескопы имеют ахроматический объектив и окуляр, состоящий из двух и более стекол. Изображение представляется в положении обратном действительному, то есть верх кажется внизу и правая сторона предмета — на левой. Движение небесных светил представляется в телескопе также обратным действительному. Эти неудобства наблюдений посредством астрономических труб так малы, что к ним легко привыкнуть, оптические же качества телескопов этого рода выше, чем земных, потому что первые составлены из возможно малого числа стекол. Трубы, для рассматривания земных предметов, должны изображать их в действительном их положении. Для этого земные телескопы составляются из 5 стекол: одного объектива и 4 стекол, составляющих сложный окуляр. Собственно для устройства земной трубы можно было бы обойтись 3 стеклами, а для астрономической — двумя, но такие инструменты давали бы изображения неотчетливые, по причине сферической и хроматической аберрации.

Названные телескопы состоят из выпуклых оптических стекол. В телескопе, собранном Галилеем окуляр был вогнутый. В отражательных инструментах, рефлекторах или отражательных телескопах изображение отдаленных предметов составляется лучами, отраженными от вогнутого зеркала телескопа. Эти лучи еще раз отражаются выпуклым (в телескопе Кассегрена) или вогнутым (в телескопе Грегори) зеркалами, меньшей величины, по направлению к большому зеркалу, а именно в вырезанное в его средине круглое отверстие, где собственно и составляется изображение рассматриваемого предмета. В это отверстие ввинчивается трубка со сложным окуляром, устроенным так же как и в рефракторах. Изображение получается прямое. В телескопе системы Ньютона, лучи, отброшенные первым зеркалом, отражены в сторону стеклянной призмой (в прежних инструментах этого рода — плоским зеркальцем) с полным внутренним отражением, и составляют, по выходе из нее, изображение, рассматриваемое чрез окуляр, вделанный сбоку трубы и направленный к призме. Этого рода телескоп представляет то неудобство, что наблюдатель должен смотреть по направлению, перпендикулярному к общему направлению трубы телескопа.

Еще один вид телескопа (Гершеля) представляет ту особенность, что изображение, составленное вогнутым зеркалом, находится близ верхнего края самой трубы и рассматривается окуляром, направленным вниз. Наблюдатель обращен затылком к действительному предмету (например, к звезде).

Отчетливость изображения, получаемого оптическими стеклами, зависит от степени уничтожения в них аберрации (аберрация - погрешность изображения), что достигается сложным объективом, состоящим из двух или более стекол, а также соответственным устройством окуляров. От отчетливости изображения зависит разлагающая сила астрономического телескопа, вследствие которой могут быть видимы отдельно звезды, составляющие так называемые двойные звезды, и вообще близкие друг к другу, отдаленные предметы или части одного и того же предмета.

Увеличение телескопа производится частью тем, что изображение отдаленного предмета, образующееся в фокусе объектива или вогнутого зеркала, рассматривается окуляром, на подобие того, как рассматриваются действительные малые предметы увеличительными стеклами. Так как окуляр, в сущности, есть стекло с коротким фокусным расстоянием, и близко пододвигается к рассматриваемому изображению, то последнее представляется под большим углом, чем действительный предмет представляется глазу. Чем короче фокусное расстояние окуляра, тем значительнее производимое им увеличение, именно оно почти обратно пропорционально главному фокусному расстоянию окуляра. Кроме того, оно прямо пропорционально фокусному расстоянию объектива: стекло с фокусным расстоянием в один метр дает изображение солнца, имеющее в поперечнике 8,7 мм, а с фокусным расстоянием в 10 м дает изображение 87 мм в поперечнике. Но чем более поперечник изображения солнца, тем больше можно видеть на его поверхности подробностей, даже без помощи окуляра.

Вообще же увеличение предмета зрительной трубой измеряется приблизительно отношением главного фокусного расстояния объектива к главному фокусному расстоянию окуляра, который предполагается состоящим из одного выпуклого стекла. Сложные окуляры каких бы то ни было систем могут быть, для расчета увеличения, заменены мысленно простым окуляром, который производил бы одинаковое со сложным окуляром увеличение. Этот простой окуляр и его фокусное расстояние называют эквивалентными сложному окуляру. В действительности увеличение практически определяется отношением поперечника объектива к поперечнику наименьшего кружка, образуемого пересечением лучей, выходящих из окуляра трубы, раздвинутой так, что в нее отчетливо мог бы быть виден какой-либо отдаленный предмет.

В телескопе, созданном Галилео Галилеем (как известно, это первый в мире телескоп), окуляр состоял из вогнутого стекла, которое ставится между главным фокусом объектива и самим объективом, вследствие чего эта труба короче, чем равносильная астрономическая с выпуклым окуляром, помещаемым за главным фокусом объектива, если мерить расстояние от этого последнего стекла.















Это интересно...

Первые карты Луны изготовил в 1609 году Томас Харриот.