Ajutor la Tele2, tarife, intrebari

Determinarea măririi telescopului cu ajutorul unui baston. Dacă îndreptați țeava către un toiag din apropiere, puteți număra câte diviziuni ale bastonului N, vizibile cu ochiul liber, corespund n diviziuni ale toiagului, vizibile prin țeavă. Pentru a face acest lucru, trebuie să priviți alternativ în țeavă și la șină, proiectând diviziunile șinei din câmpul vizual 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 țeavă și N diviziuni fără țeavă (Fig. 3.8). Apoi, o diviziune a rackului 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.

Mărirea țevii poate fi calculată aproximativ folosind formula:

V = D/d, (3,11)

unde D este diametrul de intrare al lentilei;

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

Câmpul vizual al țevii. Câmpul vizual al unei țevi 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 deschiderii (Fig. 3.9). O deschidere cu diametrul d1 este instalată în interiorul tubului în planul focal al lentilei Din figura 3.11 este clar că:

Unde

Fig.3.9.

De obicei, în instrumentele geodezice se iau 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 folosind formula:

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

Grilă de fire. Îndreptarea corectă a telescopului către un obiect este considerată a fi atunci când imaginea obiectului este situată 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. Ochiul de fire vine în diferite tipuri; Figura 3.10 prezintă unele dintre ele.

Plasa de fire are șuruburi de corectare: două laterale (orizontale) și două 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

Instalarea țevii după ochi și pe obiect. Atunci când îndreptați telescopul către un obiect, trebuie să vedeți simultan clar reticulul și imaginea obiectului din ocular. Prin instalarea țevii de-a lungul ochiului, se obține o imagine clară a rețelei de fire; Pentru a face acest lucru, mutați ocularul în raport cu reticulul, rotind inelul canelat de pe ocular. Poziționarea țevii pe un obiect se numește focalizarea țevii. Distanța până la obiectele în cauză variază, iar conform formulei (3.6), atunci când a se modifică, se modifică 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 lentilă se modifică până când devine egală cu b.

Tuburile în care focalizarea se realizează prin modificarea distanței dintre lentilă și reticulă se numesc tuburi de focalizare externă. Astfel de țevi au o lungime mare și, în plus, variabilă; nu sunt etanșe, 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 avansate sunt tuburile cu focalizare internă (Fig. 3.11); folosesc o lentilă divergentă mobilă suplimentară L2, care împreună cu lentila L1 formează o lentilă echivalentă L. Când lentila L2 se mișcă, se modifică distanța dintre lentilele l și, prin urmare, se modifică distanța focală f a lentilei echivalente. Imaginea obiectului, situată în planul focal al lentilei L, se deplasează și ea de-a lungul axei optice, iar atunci când lovește planul reticulului, devine clar vizibilă în ocularul tubului. Tuburile focalizate intern sunt mai scurte; sunt sigilate și vă permit să observați obiecte apropiate; instrumentele moderne de măsură folosesc în principal astfel de telescoape.

Cu ajutorul lunetelor, ei examinează de obicei obiecte 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 apară rezolvate pe retină (nu îmbinate într-un punct).

Figura arată traseul razelor în interior tub Kepler, constând din două lentile convergente, focalizarea din spate a obiectivului coincide cu focalizarea frontală a ocularului. Să presupunem că luăm în considerare două puncte de pe un 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 convertit de a doua lentilă în paralel. După a doua lentilă, acest fascicul paralel se deplasează la un unghi mult mai mare φ’ față de fasciculul axial. Raționamentul geometric simplu vă permite să găsiți mărirea instrumentului (unghiulară).

Punctul planului focal la care este colectat fasciculul oblic este determinat de raza centrală a fasciculului care trece prin prima lentilă fără refracție. Pentru a determina unghiul de transmisie al acestui fascicul prin a doua lentilă, este suficient să se ia în considerare sursa auxiliară în acest punct al planului focal. Razele emise de acesta se vor transforma într-un fascicul paralel după a doua lentilă. Acesta va fi paralel cu raza centrală a celei de-a doua lentile (figura). Aceasta înseamnă că fasciculul desenat în figura de sus va merge la același unghi φ’ față de axa optică. Este clar 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 a descrie corect acțiunea țevii, este necesar să se ia în considerare fasciculele înclinate. Grinda paralelă cu axa este transformată de țeavă într-un fascicul 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. Folosind un telescop nu putem obține o imagine extinsă a unei stele pe retină. Cu toate acestea, lumina stelelor slab luminoase poate fi „concentrată”. Prin urmare, prin conductă se pot vedea stele invizibile pentru ochi. În același mod, se explică de ce stelele pot fi observate prin telescop 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 care sunt 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 produce o imagine inversată. Un fascicul de raze descendent este transformat într-un fascicul ascendent. Pentru observațiile astronomice acest lucru nu este atât de important, dar în telescoape pentru observarea obiectelor terestre este necesar să se realizeze sisteme speciale „inversoare” din prisme.

trompeta lui Galileo este dispus diferit (figura din stânga).

Constă dintr-o lentilă convergentă (obiectivă) și 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, crescând unghiul φ este prezentată în figură. După ce am efectuat un raționament geometric puțin mai complex, ajungem la aceeași formulă pentru mărirea instrumentală a tubului Galileian. .

Pentru a observa obiectele astronomice, mai trebuie rezolvată o problemă. Obiectele astronomice sunt de obicei slab luminoase. Prin urmare, o cantitate foarte mică de lumină intră în pupila ochiului. Pentru a o mări, este necesar să „colectăm” lumina de pe o suprafață cât mai mare pe care cade. Prin urmare, diametrul lentilei obiectiv este făcut cât mai mare posibil. Dar lentilele cu diametru mare sunt foarte grele, sunt, de asemenea, greu de fabricat și sunt sensibile la schimbările de temperatură și la deformarea mecanică, care distorsionează imaginea. Prin urmare, în loc de telescoape refractoare(refract), a început să fie folosit mai des telescoape reflectorizante(reflecta- reflecta). Principiul de funcționare al reflectorului este că rolul lentilei, care dă imaginea reală, este jucat nu de o lentilă convergentă, ci de o oglindă concavă. Imaginea din dreapta arată un telescop reflectorizant portabil cu un design foarte ingenios de Maksutov. Un fascicul larg de raze este colectat de o oglindă concavă, dar, înainte de a ajunge la focalizare, este întors de o oglindă plată, astfel încât axa sa devine perpendiculară pe axa tubului. Punctul s este focalizarea ocularului - o lentilă mică. După aceasta, fasciculul, care a devenit aproape paralel, este observat de ochi. Oglinda aproape că nu interferează cu fluxul de lumină care intră în conductă. Designul este compact și convenabil. Telescopul este îndreptat spre cer, iar privitorul îl privește din lateral, mai degrabă decât de-a lungul axei sale. 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. Se poate realiza o oglindă metalică concavă de înaltă calitate cu un diametru de până la 10 m. Oglinzile sunt mai rezistente la influențele temperaturii, motiv pentru care toate cele mai puternice telescoape moderne sunt reflectoare.

Zilele acestea sărbătorim aniversarea a 400 de ani de la crearea telescopului optic - cel mai simplu și mai eficient instrument științific care a deschis ușa Universului pentru umanitate. Onoarea creării primelor telescoape îi aparține de drept lui Galileo.

După cum știți, Galileo Galilei a început să experimenteze cu lentile la mijlocul anului 1609, după ce a aflat că o lunetă a fost inventată în Olanda pentru nevoile navigației. A fost realizat în 1608, posibil independent unul de celălalt, de către opticii olandezi Hans Lippershey, Jacob Metius și Zechariah Jansen. În doar șase luni, Galileo a reușit să îmbunătățească semnificativ această invenție, să creeze un instrument astronomic puternic pe principiul său și să facă o serie de descoperiri uimitoare.

Succesul lui Galileo în îmbunătățirea telescopului nu poate fi considerat accidental. Maeștrii de sticlă italieni deveniseră deja cu totul faimoși până atunci: în secolul al XIII-lea. au inventat ochelarii. Și în Italia optica teoretică a fost cea mai bună. Prin lucrările lui Leonardo da Vinci, s-a transformat dintr-o secțiune de geometrie într-o știință practică. „Fă-ți ochelari pentru ochi, astfel încât să poți vedea luna mare”, a scris el la sfârșitul secolului al XV-lea. Este posibil, deși nu există dovezi directe în acest sens, ca Leonardo să fi reușit să implementeze un sistem telescopic.

A efectuat cercetări originale despre optică la mijlocul secolului al XVI-lea. Italian Francesco Maurolicus (1494-1575). Compatriotul său Giovanni Batista de la Porta (1535-1615) a dedicat opticii două lucrări magnifice: „Magie naturală” și „Despre refracție”. În cel din urmă, el oferă chiar și designul optic al telescopului și susține că a putut să vadă obiecte mici la distanță mare. În 1609, el încearcă să apere prioritatea în inventarea telescopului, dar dovezile faptice pentru aceasta nu au fost suficiente. Oricum ar fi, munca lui Galileo în acest domeniu a început pe un teren bine pregătit. Dar, aducându-le un omagiu predecesorilor lui Galileo, să ne amintim că el a fost cel care a făcut un instrument astronomic funcțional dintr-o jucărie amuzantă.

Galileo și-a început experimentele cu o combinație simplă între o lentilă pozitivă ca obiectiv și o lentilă negativă ca ocular, oferind o mărire de trei ori. Acum acest design se numește binoclu de teatru. Acesta este cel mai popular dispozitiv optic după ochelari. Desigur, binoclul modern de teatru folosește ca lentile și oculare lentile acoperite de înaltă calitate, uneori chiar complexe alcătuite din mai mulți ochelari. Acestea oferă un câmp vizual larg și imagini excelente. Galileo a folosit lentile simple atât pentru obiectiv, cât și pentru ocular. Telescoapele sale au suferit de aberații cromatice și sferice severe, adică. a produs o imagine neclară la margini și nefocalizată în diferite culori.

Cu toate acestea, Galileo nu sa oprit, la fel ca maeștrii olandezi, cu „binocluri de teatru”, ci a continuat experimentele cu lentile și până în ianuarie 1610 a creat mai multe instrumente cu mărire de la 20 la 33 de ori. Cu ajutorul lor a făcut descoperirile sale remarcabile: a descoperit sateliții lui Jupiter, munții și craterele de pe Lună, miriade de stele din Calea Lactee etc. Deja la mijlocul lunii martie 1610, lucrarea lui Galileo a fost publicată în latină în 550 de exemplare la Veneția. Mesager înstelat”, unde au fost descrise aceste prime descoperiri ale astronomiei telescopice. În septembrie 1610, omul de știință a descoperit fazele lui Venus, iar în noiembrie a descoperit semnele unui inel pe Saturn, deși nu avea idee despre adevăratul sens al descoperirii sale („Am observat cea mai înaltă planetă din trei”, scrie el în o anagramă, încercând să asigure prioritatea descoperirii). Poate că niciun telescop din secolele următoare nu a avut o asemenea contribuție la știință precum primul telescop al lui Galileo.

Cu toate acestea, acei pasionați de astronomie care au încercat să asambleze telescoape din ochelari de ochelari sunt adesea surprinși de capacitățile mici ale design-urilor lor, care sunt în mod clar inferioare ca „capacități de observație” față de telescopul de casă al lui Galileo. Adesea, „Galileos” modern nici măcar nu poate detecta sateliții lui Jupiter, ca să nu mai vorbim de fazele lui Venus.

În Florența, în Muzeul de Istorie a Științei (lângă celebra Galerie de Artă Uffizi), se păstrează două dintre primele telescoape construite de Galileo. Există, de asemenea, o lentilă spartă a celui de-al treilea telescop. Acest obiectiv a fost folosit de Galileo pentru multe observații în 1609-1610. și a fost prezentat de acesta marelui duce Ferdinand al II-lea. Ulterior, obiectivul a fost rupt accidental. După moartea lui Galileo (1642), această lentilă a fost păstrată de prințul Leopold de Medici, iar după moartea sa (1675) a fost adăugată colecției Medici din Galeria Uffizi. În 1793, colecția a fost transferată la Muzeul de Istorie a Științei.

Foarte interesant este rama decorativa din fildes realizata pentru obiectivul galilean de catre gravorul Vittorio Crosten. Modelele florale bogate și complicate sunt intercalate cu imagini ale instrumentelor științifice; Mai multe inscripții latine sunt incluse organic în model. În vârf era anterior o panglică, acum pierdută, cu inscripția „MEDICEA SIDERA”. Partea centrală a compoziției este încoronată cu o imagine a lui Jupiter cu orbitele a 4 dintre sateliții săi, înconjurată de textul „CLARA DEUM SOBOLES MAGNUM IOVIS INCREMENTUM” („Glorioasa [tânăra] generație de zei, mare descendent al lui Jupiter”). . În stânga și în dreapta sunt fețele alegorice ale Soarelui și Lunii. Inscripția de pe panglică care țese o coroană în jurul lentilei scrie: „HIC ET PRIMUS RETEXIT MACULAS PHEBI ET IOVIS ASTRA” („El a fost primul care a descoperit atât petele lui Phoebus (adică Soarele) cât și stelele lui Jupiter”). Pe cartușul de mai jos este textul: „COELUM LINCEAE GALILEI MENTI APERTUM VITREA PRIMA HAC MOLE NON DUM VISA OSTENDIT SYDERA MEDICEA IURE AB INVENTORE DICTA SAPIENS NEMPE DOMINATUR ET ASTRIS” („Cerul, deschis pentru mintea ageră a lui Galileo, datorită acestui primul obiect de sticlă, a arătat stelele, până astăzi de atunci invizibile, numite pe bună dreptate de către descoperitorul lor Medicean. La urma urmei, înțeleptul stăpânește peste stele").

Informații despre expoziție sunt conținute pe site-ul Muzeului de Istorie a Științei: linkul nr. 100101; referință #404001.

La începutul secolului al XX-lea au fost studiate telescoapele lui Galileo depozitate în Muzeul din Florența (vezi tabel). Cu ei s-au făcut chiar și observații astronomice.

Caracteristicile optice ale primelor lentile și oculare ale telescoapelor Galileo (dimensiuni în mm)

S-a dovedit că primul tub avea o rezoluție de 20" și un câmp vizual de 15". Iar al doilea are 10" și, respectiv, 15". Mărirea primului tub a fost de 14x, iar al doilea de 20x. O lentilă spartă a celui de-al treilea tub cu oculare din primele două tuburi ar oferi o mărire de 18 și 35 de ori. Deci, ar fi putut Galileo să-și facă descoperirile uimitoare folosind astfel de instrumente imperfecte?

Experiment istoric

Este exact întrebarea pe care și-a pus-o englezul Stephen Ringwood și, pentru a afla răspunsul, a creat o copie exactă a celui mai bun telescop al lui Galileo (Ringwood S. D. A Galilean telescope // The Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 1994, vol. 35, 1, p. 43-50). În octombrie 1992, Steve Ringwood a recreat designul celui de-al treilea telescop al lui Galileo și a petrecut un an făcând tot felul de observații cu acesta. Lentila telescopului său avea un diametru de 58 mm și o distanță focală de 1650 mm. La fel ca Galileo, Ringwood și-a oprit obiectivul la un diametru de deschidere de D = 38 mm pentru a obține o calitate mai bună a imaginii cu o pierdere relativ mică de putere de penetrare. Ocularul era o lentilă negativă cu o distanță focală de -50 mm, dând o mărire de 33 de ori. Întrucât în ​​acest design al telescopului ocularul este plasat în fața planului focal al lentilei, lungimea totală a tubului a fost de 1440 mm.

Ringwood consideră că cel mai mare dezavantaj al telescopului Galileo este câmpul său mic de vedere - doar 10", sau o treime din discul lunar. Mai mult, la marginea câmpului vizual, calitatea imaginii este foarte scăzută. Folosind simplul Criteriul Rayleigh, care descrie limita de difracție a puterii de rezoluție a lentilei, ne-am aștepta la imagini de calitate la 3,5-4,0". Cu toate acestea, aberația cromatică a redus-o la 10-20". Puterea de penetrare a telescopului, estimată folosind o formulă simplă (2 + 5lg). D), era de așteptat în jur de +9,9 m. Cu toate acestea, în realitate nu a fost posibilă detectarea stelelor mai slabe de +8 m.

La observarea Lunii, telescopul a funcționat bine. Era posibil să discerne și mai multe detalii decât au fost schițate de Galileo pe primele sale hărți lunare. „Poate că Galileo era un desenator neimportant sau nu era foarte interesat de detaliile suprafeței lunare?” - Ringwood este surprins. Sau poate că experiența lui Galileo în fabricarea telescoapelor și observarea cu ele nu era încă suficient de vastă? Ni se pare că acesta este motivul. Calitatea sticlei, lustruită de propriile mâini ale lui Galileo, nu putea concura cu lentilele moderne. Și, desigur, Galileo nu a învățat imediat să privească printr-un telescop: observațiile vizuale necesită o experiență considerabilă.

Apropo, de ce creatorii primelor telescoape - olandezii - nu au făcut descoperiri astronomice? După ce au făcut observații cu binoclul de teatru (mărire de 2,5-3,5 ori) și cu binoclu de câmp (mărire de 7-8 ori), veți observa că există un decalaj între capacitățile lor. Binoclul modern de înaltă calitate 3x face posibilă (când observați cu un ochi!) să observați cu greu cele mai mari cratere lunare; Evident, nici o trompetă olandeză cu aceeași mărire, dar de calitate inferioară, nu putea face acest lucru. Binoclulurile de câmp, care oferă aproximativ aceleași capacități ca primele telescoape ale lui Galileo, ne arată Luna în toată splendoarea ei, cu multe cratere. După ce a îmbunătățit trompeta olandeză, obținând o mărire de câteva ori mai mare, Galileo a depășit „pragul descoperirii”. De atunci, acest principiu nu a eșuat în știința experimentală: dacă reușiți să îmbunătățiți de mai multe ori parametrul principal al dispozitivului, veți face cu siguranță o descoperire.

Desigur, cea mai remarcabilă descoperire a lui Galileo a fost descoperirea a patru sateliți ai lui Jupiter și a discului planetei în sine. Contrar așteptărilor, calitatea scăzută a telescopului nu a interferat foarte mult cu observațiile sistemului sateliților Jupiter. Ringwood a văzut clar toți cei patru sateliți și a reușit, la fel ca Galileo, să își marcheze mișcările față de planetă în fiecare noapte. Adevărat, nu a fost întotdeauna posibil să se concentreze bine imaginea planetei și a satelitului în același timp: aberația cromatică a lentilei a fost foarte dificilă.

Dar în ceea ce privește Jupiter însuși, Ringwood, la fel ca Galileo, nu a putut detecta niciun detaliu pe discul planetei. Benzile latitudinale cu contrast scăzut care traversau Jupiter de-a lungul ecuatorului au fost complet eliminate ca urmare a aberației.

Ringwood a obținut un rezultat foarte interesant la observarea lui Saturn. La fel ca Galileo, la o mărire de 33x a văzut doar umflături slabe („apendice misterioase”, după cum scria Galileo) pe părțile laterale ale planetei, pe care marele italian, desigur, nu le-a putut interpreta ca pe un inel. Cu toate acestea, experimente ulterioare efectuate de Ringwood au arătat că, atunci când se folosesc alte oculare cu mărire mare, trăsăturile inelului mai clare puteau fi încă deslușite. Dacă Galileo ar fi făcut acest lucru la vremea lui, descoperirea inelelor lui Saturn ar fi avut loc cu aproape jumătate de secol mai devreme și nu i-ar fi aparținut lui Huygens (1656).

Cu toate acestea, observațiile lui Venus au demonstrat că Galileo a devenit rapid un astronom priceput. S-a dovedit că la cea mai mare alungire fazele lui Venus nu sunt vizibile, deoarece dimensiunea sa unghiulară este prea mică. Și abia când Venus s-a apropiat de Pământ și în faza 0,25 diametrul ei unghiular a ajuns la 45", forma lui semilună a devenit vizibilă. În acest moment, distanța sa unghiulară față de Soare nu mai era atât de mare, iar observațiile erau dificile.

Cel mai interesant lucru în cercetarea istorică a lui Ringwood, probabil, a fost expunerea unei vechi concepții greșite despre observațiile lui Galileo asupra Soarelui. Până acum, era general acceptat că era imposibil să se observe Soarele cu un telescop galileian prin proiectarea imaginii acestuia pe un ecran, deoarece lentila negativă a ocularului nu putea construi o imagine reală a obiectului. Doar telescopul Kepler, inventat puțin mai târziu, format din două lentile pozitive, a făcut acest lucru posibil. Se credea că prima dată când Soarele a fost observat pe un ecran plasat în spatele unui ocular a fost astronomul german Christoph Scheiner (1575-1650). El a creat simultan și independent de Kepler un telescop cu un design similar în 1613. Cum a observat Galileo Soarele? La urma urmei, el a fost cel care a descoperit petele solare. Multă vreme a existat credința că Galileo a observat lumina zilei cu ochiul printr-un ocular, folosind norii ca filtre de lumină sau urmărind Soarele în ceața jos deasupra orizontului. Se credea că pierderea vederii lui Galileo la bătrânețe a fost cauzată parțial de observațiile sale asupra Soarelui.

Cu toate acestea, Ringwood a descoperit că telescopul lui Galileo ar putea produce și o proiecție destul de decentă a imaginii solare pe ecran, iar petele solare erau vizibile foarte clar. Mai târziu, într-una dintre scrisorile lui Galileo, Ringwood a descoperit o descriere detaliată a observațiilor Soarelui prin proiectarea imaginii acestuia pe un ecran. Este ciudat că această împrejurare nu a fost observată înainte.

Cred că orice iubitor de astronomie nu își va refuza plăcerea de a „deveni Galileo” pentru câteva seri. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să faci un telescop galileian și să încerci să repeți descoperirile marelui italian. În copilărie, unul dintre autorii acestei note a realizat tuburi Kepleriene din ochelari de vedere. Și deja la vârsta adultă nu a putut rezista și a construit un instrument similar cu telescopul lui Galileo. Ca obiectiv a fost folosită o lentilă de atașare cu diametrul de 43 mm cu o putere de +2 dioptrii, iar dintr-un binoclu de teatru vechi a fost luat un ocular cu o distanță focală de aproximativ -45 mm. Telescopul s-a dovedit a fi nu foarte puternic, cu o mărire de doar 11 ori, dar câmpul său vizual s-a dovedit a fi mic, de aproximativ 50 inchi în diametru, iar calitatea imaginii este neuniformă, deteriorându-se semnificativ spre margine. Cu toate acestea, imaginile au devenit semnificativ mai bune atunci când diafragma lentilei a fost redusă la un diametru de 22 mm și chiar mai bine - până la 11 mm. Luminozitatea imaginilor, desigur, a scăzut, dar observațiile Lunii chiar au beneficiat de acest lucru.

După cum era de așteptat, atunci când observăm Soarele în proiecție pe un ecran alb, acest telescop a produs într-adevăr o imagine a discului solar. Ocularul negativ a mărit de câteva ori distanța focală echivalentă a obiectivului (principiul teleobiectivului). Deoarece nu există informații despre ce trepied Galileo și-a instalat telescopul, autorul a observat în timp ce ținea telescopul în mâini și a folosit un trunchi de copac, un gard sau un cadru de fereastră deschis ca mâner. La o mărire de 11x acest lucru a fost suficient, dar la o mărire de 30x Galileo, evident, ar fi avut probleme.

Putem considera că experimentul istoric de recreare a primului telescop a fost un succes. Știm acum că telescopul lui Galileo era un instrument destul de incomod și slab din punctul de vedere al astronomiei moderne. În toate privințele, a fost inferior chiar și instrumentelor de amatori actuale. Avea un singur avantaj - a fost primul, iar creatorul său Galileo a „stors” tot ce era posibil din instrumentul său. Pentru aceasta îl onorăm pe Galileo și primul său telescop.

Deveniți Galileo

Anul curent 2009 a fost declarat Anul Internațional al Astronomiei în onoarea a 400 de ani de la nașterea telescopului. Pe lângă cele existente, în rețeaua de calculatoare au apărut multe site-uri minunate noi cu fotografii uimitoare ale obiectelor astronomice.

Dar oricât de saturate erau site-urile de internet cu informații interesante, scopul principal al MHA a fost să demonstreze universul real tuturor. Prin urmare, printre proiectele prioritare s-a numărat și producția de telescoape ieftine, accesibile oricui. Cel mai popular a fost „galileoscopul” - un mic refractor proiectat de astronomi optici foarte profesioniști. Aceasta nu este o copie exactă a telescopului lui Galileo, ci mai degrabă reîncarnarea sa modernă. „Galileoscopul” are o lentilă din sticlă acromatică cu două lentile cu un diametru de 50 mm și o distanță focală de 500 mm. Ocularul din plastic cu patru elemente oferă o mărire de 25x, iar lentila Barlow de 2x îl aduce până la 50x. Câmpul vizual al telescopului este de 1,5 o (sau 0,75 o cu o lentilă Barlow). Cu un astfel de instrument este ușor să „repeți” toate descoperirile lui Galileo.

Cu toate acestea, Galileo însuși, cu un astfel de telescop, le-ar fi făcut mult mai mari. Prețul instrumentului de 15-20 USD îl face cu adevărat accesibil. Interesant este că cu un ocular pozitiv standard (chiar și cu o lentilă Barlow), „Galileoscope” este într-adevăr un tub Kepler, dar atunci când se folosește doar o lentilă Barlow ca ocular, își ridică numele, devenind un tub Galileian de 17x. Repetarea descoperirilor marelui italian într-o asemenea configurație (originală!) nu este o sarcină ușoară.

Acesta este un instrument foarte convenabil și destul de răspândit, potrivit pentru școli și pasionații de astronomie începători. Prețul său este semnificativ mai mic decât cel al telescoapelor existente anterior cu capacități similare. Ar fi foarte de dorit să achiziționăm astfel de instrumente pentru școlile noastre.

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, un telescop) a fost făcută în Olanda în 1608, iar acest lucru a fost făcut independent de trei persoane - Johann Lipperschney, Zachary Jansen și Jacob Metius. Toți trei erau tehnicieni de ochelari, așa că au folosit lentile de ochelari pentru pipe. Ei spun că ideea lui Lipperschne i-a fost sugerată de copii: 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 în acel moment aveau loc negocieri între Spania, Franța și Olanda - iar șefii tuturor celor trei delegații au înțeles imediat cât de util noul dispozitivul ar putea fi în afaceri militare. În octombrie același an, parlamentul olandez a devenit interesat de telescop; s-a hotărât întrebarea dacă să acorde inventatorului un brevet sau o pensie - dar chestiunea s-a limitat la alocarea a 300 de florini și instrucțiuni pentru a păstra secretul invenției. .

Dar nu a fost posibil să păstrăm secretul: mulți oameni au luat cunoștință de „trâmbița magică” olandeză, inclusiv de trimisul venețian la Paris, care a vorbit despre asta într-o scrisoare către G. Galileo. Adevărat, a spus el 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 mărire de trei ori - ca și maeștrii olandezi, dar omul de știință nu a fost mulțumit de acest rezultat. Cert 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 navale - poate servi cercetării astronomice! Și acesta este meritul lui neîndoielnic. Dar o astfel de mărire nu a fost suficientă pentru a observa corpurile cerești.

Așa că Galileo a îmbunătățit tehnologia de fabricare a lentilelor (cum a făcut-o - a preferat să-l păstreze secret) și a realizat un telescop în care lentila cu care se confruntă obiectele observate era convexă (adică colectează raze de lumină) și concavă spre ochi ( adică împrăștiere). Mai întâi a făcut un telescop care a dat o mărire de 14 ori, apoi de 19,5 și în final 34,6! Cu un astfel de dispozitiv era deja posibilă observarea corpurilor cerești. Prin urmare, nu putem 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 dispozitiv, dar a fost primul care a realizat un telescop care ar putea deveni un instrumentul astronomului.

Și a devenit unul! Luneta lui G. Galie a devenit celebră nu numai pentru puterea sa (fantastică la acea vreme), ci și pentru descoperirile pe care omul de știință le-a făcut cu ajutorul său. El a descoperit pete pe Soare, a căror mișcare a demonstrat că Soarele se rotește în jurul axei sale. A văzut munți pe Lună (și chiar a calculat înălțimea lor în funcție de dimensiunea umbrelor) și a aflat că ea este întotdeauna în fața Pământului cu o singură parte. Galileo a observat atât modificări ale diametrului aparent al lui Marte, cât și ale fazei lui Venus.

Descoperirea sateliților lui Jupiter a fost foarte importantă - desigur, telescopul lui Galileo a făcut posibil să se vadă doar patru dintre ei, cei mai mari, dar asta a fost suficient pentru a spune: vedeți, 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.

G. Galileo a observat inelele lui Saturn. Adevărat, telescopul său încă nu i-a permis să le vadă clar; a văzut doar câteva pete de ceață pe părțile laterale ale planetei și a presupus că acestea sunt și sateliți, dar nu era sigur - chiar le-a notat în formă criptată.

Și abia în secolul al XX-lea. O altă observație a lui G. Galileo a devenit cunoscută. În notele sale, G. Galileo menționează o anumită „stea slabă, necunoscută, cu o strălucire constantă”, observată la 28 decembrie 1612 și 27 ianuarie 1613 și chiar oferă un desen care arată unde se afla pe cer. În 1980, doi astronomi - americanul C. Koval și canadianul S. Drake - au calculat că planeta Neptun ar fi trebuit să fie observată acolo la acel moment!

Adevărat, G. Galileo menționează acest obiect drept „stea” și nu planetă, așa că este încă imposibil să-l consideri descoperitorul lui Neptun... dar nu există nicio îndoială că cu telescopul său a „deschis calea” tuturor. cei care au descoperit inelele Saturn, Neptun și multe altele.

Optică de schimb pentru camerele cu obiectiv Vario Sonnar

În loc de o introducere, îmi propun să ne uităm la rezultatele vânătorii de fluturi de gheață folosind pistolul foto prezentat mai sus. Pistolul este o cameră Casio QV4000 cu un atașament optic tip tub Kepler, compus dintr-o lentilă Helios-44 pe post de ocular și o lentilă Pentacon 2.8/135.

În general, se crede că dispozitivele cu o lentilă încorporată rigid au capacități semnificativ mai mici decât dispozitivele cu lentile interschimbabile. În general, acest lucru este cu siguranță adevărat, dar sistemele clasice cu lentile interschimbabile sunt departe de a fi atât de ideale pe cât ar părea la prima vedere. Și cu puțin noroc, se întâmplă că înlocuirea parțială a opticii (atașamente optice) nu este mai puțin eficientă decât înlocuirea întregii optici. Apropo, această abordare este foarte populară cu camerele de filmat. Este posibilă schimbarea mai mult sau mai puțin nedureroasă a opticii care au o distanță focală arbitrară numai cu dispozitive telemetru cu obturator cu distanță focală, dar în acest caz avem doar o idee foarte aproximativă despre ceea ce vede de fapt dispozitivul. Această problemă este rezolvată la dispozitivele SLR, care vă permit să vedeți pe sticla mată imaginea formată exact de obiectivul care este introdus în prezent în cameră. Aici obținem o situație aparent ideală, dar numai pentru lentilele cu focalizare lungă. De îndată ce începem să folosim obiective cu unghi larg cu camerele SLR, se dovedește imediat că fiecare dintre aceste obiective are lentile suplimentare, al căror rol este de a oferi posibilitatea de a plasa o oglindă între obiectiv și film. De fapt, ar fi posibil să se realizeze o cameră în care elementul responsabil de posibilitatea de amplasare a oglinzii să nu fie înlocuibil, iar doar componentele frontale ale obiectivului s-ar schimba. O abordare similară în ideologie este utilizată în oglinzile pentru camerele de filmat. Deoarece calea fasciculului dintre atașamentul telescopic și lentila principală este paralelă, o prismă cub de separare a fasciculului sau o placă translucidă poate fi plasată între ele la un unghi de 45 de grade. Unul dintre cele două tipuri principale de obiective cu zoom, obiectivul cu zoom, combină, de asemenea, o lentilă primă și un sistem afocal. Modificarea distanței focale în obiectivele zoom se realizează prin modificarea măririi atașamentului afocal, realizată prin deplasarea componentelor acestuia.

Din păcate, versatilitatea duce rareori la rezultate bune. Și corectarea mai mult sau mai puțin reușită a aberațiilor se realizează doar prin selectarea tuturor elementelor optice ale sistemului. Recomand tuturor să citească traducerea articolului „” de Erwin Puts. Am scris toate acestea doar pentru a sublinia că, în principiu, obiectivele camerelor SLR nu sunt deloc mai bune decât obiectivele încorporate cu atașamente optice. Problema este că proiectantul de atașamente optice se poate baza doar pe propriile elemente și nu poate interfera cu designul lentilei. Prin urmare, funcționarea cu succes a unui obiectiv cu un atașament este mult mai puțin obișnuită decât o lentilă care funcționează bine proiectată în întregime de un designer, chiar și cu o flanșă spate extinsă. O combinație de elemente optice standard care se adaugă la aberații acceptabile este rară, dar se întâmplă. De obicei, atașamentele afocale sunt un telescop galileian. Cu toate acestea, ele pot fi construite și folosind designul optic al unui tub Kepler.

Diagrama optică a unui tub Kepler.

În acest caz, vom avea o imagine inversată, dar fotografii nu sunt străini de acest lucru. Unele dispozitive digitale au capacitatea de a răsturna imaginea pe ecran. Mi-ar plăcea să am o astfel de oportunitate pentru toate camerele digitale, deoarece pare o risipă să îngrădim sistemul optic pentru a roti imaginea în camerele digitale. Cu toate acestea, cel mai simplu sistem de oglindă atașată la un unghi de 45 de grade pe ecran poate fi construit în câteva minute.

Așadar, am reușit să selectez o combinație de elemente optice standard care pot fi utilizate împreună cu cel mai comun obiectiv al camerei digitale de astăzi, cu o distanță focală de 7-21 mm. Sony numește acest obiectiv Vario Sonnar; obiectivele cu design similar sunt instalate în camerele Canon (G1, G2), Casio (QV3000, QV3500, QV4000), Epson PC 3000Z, Toshiba PDR-M70, Sony (S70, S75, S85). Tubul Kepler rezultat arată rezultate bune și permite utilizarea unei varietăți de lentile interschimbabile în designul său. Sistemul este proiectat să funcționeze atunci când obiectivul standard este setat la o distanță focală maximă de 21 mm, iar un obiectiv Jupiter-3 sau Helios-44 este atașat la el ca ocular al telescopului, apoi burduf de extensie și o lentilă arbitrară cu o focală. sunt instalate lungime mai mare de 50 mm.

Diagrame optice ale lentilelor utilizate ca oculare ale sistemului telescopic.

Norocul a fost că dacă așezi lentila Jupiter-3 cu pupila de intrare pe lentila dispozitivului și pupila de ieșire pe burduf, atunci aberațiile de la marginile cadrului se dovedesc a fi foarte moderate. Dacă folosim o combinație între o lentilă Pentacon 135 ca lentilă și o lentilă Jupiter 3 ca ocular, atunci cu ochi, indiferent de modul în care întoarcem ocularul, imaginea de fapt nu se schimbă, avem un tub cu mărire de 2,5x. Daca in locul ochiului folosim lentila aparatului, atunci imaginea se schimba radical, iar folosirea lentilei Jupiter-3, intors cu pupila de intrare spre obiectivul camerei, este de preferat.

Casio QV3000 + Jupiter-3 + Pentacon 135

Dacă folosim Jupiter-3 ca ocular și Helios-44 ca lentilă sau creăm un sistem de două lentile Helios-44, atunci distanța focală a sistemului rezultat nu se schimbă, cu toate acestea, folosind întinderea burdufului, putem trage de la aproape orice distanță.

Fotografia prezintă o fotografie a unei mărci poștale realizată de un sistem compus dintr-o cameră Casio QV4000 și două lentile Helios-44. Diafragma obiectivului camerei 1:8. Dimensiunea imaginii capturate in cadru este de 31 mm. Sunt afișate fragmentele corespunzătoare centrului și colțului cadrului. Chiar la margine, calitatea imaginii se deteriorează brusc în rezoluție, iar iluminarea scade. Când utilizați o astfel de schemă, este logic să folosiți o parte a imaginii care ocupă aproximativ 3/4 din zona cadrului. Din 4 megapixeli facem 3, iar din 3 megapixeli facem 2,3 - și totul este foarte tare

Dacă folosim lentile cu focalizare lungă, atunci mărirea sistemului va fi egală cu raportul dintre distanțele focale ale ocularului și ale obiectivului și, având în vedere că distanța focală a lui Jupiter-3 este de 50 mm, putem crea cu ușurință o atașare cu o creștere de trei ori a distanței focale. Dezavantajul unui astfel de sistem este vignetarea colțurilor cadrului. Deoarece marginea câmpului este foarte mică, orice deschidere a lentilei tubului duce la faptul că vedem imaginea înscrisă într-un cerc situat în centrul cadrului. În plus, în centrul cadrului, acest lucru este bun, dar se poate dovedi că nu este în centru, ceea ce înseamnă că sistemul nu are suficientă rigiditate mecanică și, sub propria greutate, lentila s-a deplasat de la axa optică. . Vignetarea ramelor devine mai puțin vizibilă dacă utilizați lentile pentru camere de format mediu și aparate de mărire. Cele mai bune rezultate la acest parametru au fost arătate de un sistem cu un obiectiv Ortagoz f=135 mm de la o cameră.
Ocular - Jupiter-3, obiectiv - Ortagoz f=135 mm,

Cu toate acestea, chiar și în acest caz, cerințele pentru alinierea sistemului sunt foarte, foarte stricte. Cea mai mică mișcare a sistemului va duce la vignetarea unuia dintre colțuri. Pentru a verifica cât de bine este aliniat sistemul dvs., puteți închide diafragma lentilei Ortagoz și puteți vedea cât de centrat este cercul rezultat. Fotografierea se efectuează întotdeauna cu deschiderea obiectivului și a ocularului complet deschise, iar diafragma este controlată de deschiderea obiectivului încorporat al camerei. În majoritatea cazurilor, focalizarea se face prin modificarea lungimii burdufului. Dacă lentilele folosite într-un sistem telescopic au propriile mișcări, atunci focalizarea precisă se realizează prin rotirea lor. În cele din urmă, focalizarea suplimentară poate fi realizată prin mișcarea lentilei camerei. Mai mult, chiar și sistemul de focalizare automată funcționează în condiții de iluminare bună. Distanța focală a sistemului rezultat este prea mare pentru fotografia de portret, dar pentru evaluarea calității, un fragment dintr-o fotografie a feței este destul de potrivit.

Este imposibil de evaluat performanța obiectivului fără focalizarea la infinit și, deși vremea nu a fost clar favorabilă unor astfel de fotografii, le prezint și eu.

Puteți pune o lentilă cu o distanță focală mai mică decât ocularul și așa se întâmplă. Cu toate acestea, aceasta este mai mult o curiozitate decât o metodă de aplicare practică.

Câteva cuvinte despre implementarea specifică a instalației

Metodele de mai sus de atașare a elementelor optice la o cameră nu sunt un ghid pentru acțiune, ci aliment pentru gândire. Când lucrați cu camerele Casio QV4000 și QV3500, se propune utilizarea inelului adaptor original LU-35A cu filet de 58 mm și apoi atașarea tuturor celorlalte elemente optice la acesta. Când lucram cu Casio QV 3000, am folosit designul atașamentului filetat de 46 mm descris în articolul „Actualizarea camerei Casio QV-3000”. Pentru montarea lentilei Helios-44, un cadru gol pentru filtre cu filet de 49 mm a fost pus pe partea de coadă și presat cu o piuliță cu filet M42. Am obținut piulița tăind o parte din inelul de extensie al adaptorului. Apoi, a fost folosit un inel de tranziție Jolos de la filete M49 la M59. Pe de altă parte, pe obiectiv a fost înșurubat un inel de înfășurare pentru macrofotografia M49×0,75-M42×1, apoi un cuplaj M42, tot dintr-un inel de extensie tăiat, apoi burduf și lentile standard cu filet M42. Există o mare varietate de inele adaptoare cu filet M42. Am folosit inele adaptoare pentru montura B sau B sau un inel adaptor pentru filete M39. Pentru a atașa lentila Jupiter-3 ca ocular, un inel de creștere adaptor de la filetul M40,5 la M49 mm a fost înșurubat în filetul filtrului, apoi a fost folosit un inel de înfășurare Jolos de la M49 la M58 și apoi acest sistem a fost atașat la dispozitivul. Pe cealaltă parte a obiectivului a fost înșurubat un cuplaj cu filet M39, apoi un inel adaptor de la M39 la M42 și apoi similar cu sistemul cu obiectivul Helios-44.

Rezultatele testării sistemelor optice rezultate mutat într-un fișier separat. Conține fotografii ale sistemelor optice testate și fotografii ale lumii situate în centru, în colțul cadrului. Aici vă prezint doar tabelul final al valorilor de rezoluție maximă în centrul și în colțul cadrului pentru modelele testate. Rezoluția este exprimată în linie/pixel. Linii alb-negru - 2 linii.

Concluzie

Schema este potrivită pentru lucrul la orice distanță, dar rezultatele sunt deosebit de impresionante pentru fotografia macro, deoarece prezența burdufurilor în sistem facilitează focalizarea asupra obiectelor din apropiere. Deși Jupiter-3 oferă o rezoluție mai mare în unele combinații, vignetare mai mare decât Helios-44 îl face mai puțin atractiv ca ocular permanent pentru un sistem de lentile interschimbabile.

As dori sa le doresc firmelor care produc tot felul de inele si accesorii pentru camere sa produca un cuplaj cu filet M42 si inele adaptoare de la filetul M42 la filetul filtrului, filetul M42 fiind interior si pentru filtru exterior.

Cred că, dacă o fabrică de optice face un ocular cu sistem telescopic specializat pentru utilizarea cu camere digitale și lentile arbitrare, atunci un astfel de produs va fi la cerere. Desigur, un astfel de design optic trebuie să fie echipat cu un inel adaptor pentru atașarea la cameră și un filet sau montură pentru obiectivele existente,

Asta e tot, de fapt. Am arătat ce am făcut și poți să judeci singur dacă ești mulțumit de această calitate sau nu. Și mai departe. Dacă a fost găsită o combinație de succes, atunci probabil că există și altele. Caută-l, s-ar putea să ai noroc.