Буквально пощупав своими руками построение изображений с помощью линзы, как об этом рассказано в предыдущей статье, вы уже легко сможете понять принцип работы телескопа. Например, распространенного телескопа-рефрактора.
Само собой, для объектива мы возьмем длиннофокусную линзу - ведь она строит изображения большего размера. А теперь представьте себе, что создавать изображения мы будем на полупрозрачной бумаге - кальке. Теперь мы сможем рассмотреть это изображение с обратной стороны при помощи лупы, которой пользуются часовщики. Она у нас будет служить окуляром.
В таких лупах самое большое увеличение дают, наоборот, самые сильные и короткофокусные линзы. Отсюда и формула увеличения такого телескопа:
УВЕЛИЧЕНИЕ = Fобъектива/Fокуляра
Но на самом деле нам нет нужды пользоваться калькой и разглядывать волокна бумаги и пылинки на ней. Можно смотреть прямо на "висящее в воздухе" изображение. В итоге получается такая схема телескопа системы Кеплера.
Он, как и большинство систем телескопов, дает перевернутое изображение, но это не имеет значения, так как во Вселенной нет ни верха, ни низа. Раньше для удобства наблюдений даже карты Луны печатали в таком перевернутом виде.
У читателей может возникнуть вопрос: а нельзя ли собрать самому такой телескоп, просто купив 2 линзы? Вообще-то можно, но будет непросто подобрать подходящие линзы, особенно объектив. Дело в том, что линзам свойственны аберрации - искажения. Из-за них они не могут свести в точку все параллельные лучи, что ухудшает четкость изображения. А ведь нам в телескопе нужно увидеть такие мелкие подробности, каких не вытягивает глаз.
Скажем, линзы для очков и насадочные линзы для фотоаппаратов имеют форму менисков (рис. 1). Такая наиболее подходит, чтобы усиливать другую линзу - объектив фотоаппарата или хрусталик глаза. А самостоятельно такая линза работает плохо.
Лучше всего подойдет несимметричная двояковыпуклая линза, поставленная наиболее выпуклой стороной наружу (рис. 3).
Впрочем, чем больше фокусное расстояние объектива и меньше его диаметр, тем менее заметны эти аберрации, хотя это уменьшает яркость изображений и поле зрения телескопа. При фокусном расстоянии в 1 - 1,5 метра даже не особо хорошая линза что-то да покажет. В старину, когда еще не придумали хороших объективов и даже само стекло было неважным делали объективы с фокусным расстоянием до 35 метров! И кое-что это давало.
Требования к окуляру не столь велики. Можно использовать часовую лупу или маленькую сильную канцелярскую. Не гоняйтесь за большими увеличениями - это только сделает изображение тусклым и расплывчатым, да еще сузит поле зрения, так что телескоп будет трудно навести на объект. 20 - 30х вам будет достаточно.
Конструктивно простейший самодельный телескоп представляет собой две склеенные из бумаги трубки, вдвигающиеся друг в друга на трении для наводки резкости. Внутренняя поверхность трубок должна быть зачернена. Если изображение будет слишком замыленным и нечетким попробуйте уменьшить диаметр объектива с помощью диафрагмы - черной пластинки с круглым отверстием посредине.
Наводить такой телескоп на объект будет неудобно из-за малого поля зрения и перевернутого изображения. Поэтому вам придется подумать, почертить и смастерить к телескопу какой-нибудь регулируемый визир-прицел, а также штатив. Например, несложно даже из дерева или фанеры сделать монтировку Добсона.
Так что вам вполне реально будет увидеть горы и кратеры на Луне, диск Юпитера и некоторые другие астрономические объекты.
* * *
Итак, мы разобрались со случаем, когда небольшое изображение строится недалеко от линзы - не далее двойного фокусного расстояния. А объект - большой и далекий. Но бывает и наоборот, например в проекторах для слайдов или кинопроекторах, когда на каком-то экране строится увеличенное изображение небольшого оригинала.
Попробовать это очень просто. В темной комнате положите на стол свой телефон и включите его экран. Поместив над ним линзу вы с легкостью получите проекцию его изображения на потолке. Подбирая расстояние между телефоном и линзой добейтесь максимальной резкости.
Такая оптическая схема открывает путь не только к разного рода проекторам, но и еще к одному оптическому прибору. Представьте себе, что мы взяли очень сильную и короткофокусную, не больше сантиметра линзу. Тогда, приблизив ее к какому-нибудь крохотному объекту, мы сможем уже на расстоянии в какой-нибудь десяток сантиметров получить его достаточно увеличенное изображение. Станем его разглядывать через другую сильную линзу, словно бы через часовую лупу, тем самым еще больше увеличивая. Вот вам и микроскоп!
