Автор - Сергей Калядин
Доброго времени суток. Сегодня будет рассказ о первых телескопах и их устройстве
1. Предисловие
Со времен первых цивилизаций наше небо подвергалось всестороннему изучению человеком. Он всегда стремился изучить наш небосвод сначала невооруженным глазом, а затем с помощью нескольких линз и металлической трубы — телескопа. Зачем он понадобился? Возможно, телескоп необходим был астрологам, с помощью него они могли увидеть больше движимых небесных объектов, следовательно, делать больше предсказаний. Астрономам необходимо было видеть глубины космоса более четко и близко, чтобы продолжать записывать все сведения о нем и углубляться еще дальше. Со временем у телескопов появились разновидности: радиотелескопы, гамма-телескопы, рентгеновские телескопы и обычные — оптические, которые мы и разберем.
Первый прототип телескопа, а точнее подзорную трубу, показали в Гааге в 1607 году, когда голландец Иоанн Липперсгей попытался ее запатентовать. Но в патенте ему отказали, ибо до него уже было много изобретателей с аналогами его трубы. Первым человеком, который направил подзорную трубу на звезды был Галилео Галилей, он создал в 1609 году телескоп с трёхкратным увеличением и с помощью него начал изучать земное небо. С течением времени Галилей довел свое изобретение до 32 кратного увеличения, несмотря на то, что его рефрактор имел множество аберраций (явление, когда ход лучей отклоняется от запланированного направления, например из-за некачественной отшлифовки линз), и изображения получались некачественными, он продолжал исследование космоса и к концу жизни написал несколько книг по астрономии.
2. Устройство телескопа рефрактора.
Оптические телескопы бывают разных видов: рефлекторы (вместо линз используются зеркала), зеркально-линзовые телескопы и рефракторы. У Галилея был оптический телескоп рефрактор. Рассмотрим его устройство.
В металлической трубе располагаются линзовый объектив и окуляр. Объектив является собирающей линзой, а окуляр рассеивающий. Как мы видим на схеме, свет проходит через объектив и, пройдя определенное фокусное расстояние внутри трубы, проходит через окуляр, который рассеивает свет, чтобы он был доступен для восприятия нашему глазу. Я описал телескоп Галилея, но в скором времени на его смену пришел рефрактор строения Кеплера, который в отличие от Галилеевского, вместо рассеивающей линзы, имел собирающую, и этот аппарат в скоре заменил первый. Но был у него один небольшой недостаток — изображения получались перевернутыми.
3. Немного формул
В математическом разборе аспектов рефрактора я буду использовать схему Кеплера, как более популярную и понятную.
Качество изображения зависит от диаметра объектива или апертуры — D. От нее зависит сколько света попадет в глаз наблюдателя, то есть чем больше диаметр, тем больше объектов можно увидеть в телескоп, также от него зависит максимальное полезное увеличение телескопа (то есть мы увеличим изображение без потери качества).
Расстояние которое свет проходит от объектива до точки фокуса, в которой собираются его лучи — F. Также существует и еще одно фокусное расстояние, обозначим его за f, оно начинается в точке фокуса и заканчивается человеческим глазом. Его называют фокусным расстоянием окуляра.
Так, с обозначениями разобрались. Переходим к одной из самых важных частей рефрактора — окуляру. Как нам узнать увеличение телескопа? Для этого есть формула — W=F/f. Важное замечание, W не должно превышать диаметр телескопа более, чем в два раза опять же из-за максимального полезного увеличения, чаще всего оно составляет 1.5D — 2D.
Еще есть равнозрачковое увеличение, а связано оно с окуляром и нашим глазом. Возьмем два черных луча света на рисунке выше и проведем между ними диаметр, его еще называют размером выходного зрачка, он считается, как отношение диаметра объектива к увеличению телескопа. Перейдем к человеческому зрачку, который по совместительству является объективом, как многие знают, зрачок способен менять свои размеры в зависимости от освещенности, например в темноте диаметр будет достигать около 5-7 мм. А теперь давайте представим, что размер выходного зрачка больше, размера зрачка наблюдателя, при таком раскладе часть света просто не попадет в глаз наблюдателя, что не есть хорошо. Чтобы вычислить размеры выходного зрачка используется формула — D/Г. В дополнении к этому, есть еще одна характеристика. Вынос выходного зрачка - это расстояние, на которое вам необходимо поднести свой глаз, чтобы увидеть изображение в телескопе.
У окуляра есть еще одна характеристика, использующаяся в формулах, называется она «собственным полем зрения», обозначим ее за φ, есть еще истинное поле зрения, обозначим за Ф, чтобы его найти применяется эта формула — Ф=φ/Г. Чем больше поле зрения телескопа, тем больший кусок неба виден, но тем мельче объекты.
Ну и еще 1 характеристика окуляра напоследок. Посадочный диаметр — это, грубо говоря, величина отверстия куда вставляется окуляр, самые распространенные размеры— это 1.25 дюймов и 2 дюйма.
Это все основные характеристики окуляра, так как это самый сложный элемент в телескопе.
4. Итог
Мы разобрали устройство телескопа-рефрактора и в дальнейшем, возможно, затронем другие виды телескопов, а на сегодня всё. Спасибо за прочтение.
Кинуть рублик на Сбербанк: 4817 7602 4580 4905.
Если хочешь больше таких статьей, то загляни в наш паблик Стройка века, там не только космос, но и многое другое: экономика, политика, география, история и прочая, и прочая, и прочая… А еще мы есть в Дзене