optické trubice. Táto metóda určenia zväčšenia ďalekohľadu sa nazýva Galileova metóda Okulár v galileovskom ďalekohľade

Priebeh lúčov v Galileovej trubici.

Keď slávny taliansky vedec Galileo Galilei počul o vynáleze ďalekohľadu, v roku 1610 napísal: „Asi pred desiatimi mesiacmi sa k našim ušiam dostala zvesť, že istý Belgičan postavil perspektívu (ako Galileo nazval ďalekohľad), pomocou ktorej viditeľné predmety ďaleko od očí sa stanú jasne rozlíšiteľné, ako keby boli blízko. Galileo nepoznal princíp fungovania ďalekohľadu, ale dobre oboznámený so zákonmi optiky, čoskoro uhádol jeho štruktúru a sám navrhol ďalekohľad. „Najskôr som vyrobil olovenú trubicu,“ napísal, „na konce ktorej som umiestnil dve okuliare na okuliare, obe z jednej strany ploché, z druhej strany jedna konvexno-guľová, druhá konkávna. Priložením oka blízko vydutého skla som videl predmety dostatočne veľké a blízko. Skutočne sa zdali trikrát bližšie a desaťkrát väčšie ako pri pohľade prirodzené oko. Potom som vyvinul presnejšiu trubicu, ktorá predstavovala objekty zväčšené viac ako šesťdesiatkrát. Vďaka tomu som bez námahy a prostriedkov dosiahol to, že som si postavil orgán tak vynikajúci, že sa cez neho veci zdali byť tisíckrát väčšie a viac ako tridsaťkrát bližšie ako pri pohľade s pomocou prirodzených schopností. . Galileo ako prvý pochopil, že kvalita šošoviek pre okuliare a pre teleskopy by mala byť úplne iná. Z desiatich okuliarov bol iba jeden vhodný na použitie pozorovací ďalekohľad. Zdokonalil technológiu šošoviek do takej miery, aká nebola nikdy predtým dosiahnutá. To mu umožnilo vyrobiť ďalekohľad s tridsaťnásobným zväčšením, zatiaľ čo ďalekohľady okuliarnikov zväčšili len trikrát.

Galileovský ďalekohľad pozostával z dvoch skiel, z ktorých to smerujúce k objektu (objektívu) bolo vypuklé, teda zbierajúce svetelné lúče, a to, ktoré smerovalo k oku (okulár), bolo konkávne, rozptylové sklo. Lúče vychádzajúce z predmetu sa v šošovke lámali, no predtým, ako poskytli obraz, dopadli na okulár, ktorý ich rozptýlil. Pri takomto usporiadaní okuliarov nevytvárali lúče skutočný obraz, ten už tvorilo samotné oko, ktoré tu tvorilo akoby optickú časť samotnej trubice.

Z obrázku je vidieť, že šošovka O dávala vo svojom ohnisku reálny obraz ba pozorovaného objektu (tento obraz je opačný, čo bolo možné vidieť pri snímaní na matnici). Konkávny okulár O1, inštalovaný medzi obrazom a šošovkou, však lúče vychádzajúce z šošovky rozptyľoval, neumožňoval ich kríženie a tým bránil vzniku skutočného obrazu ba. Divergujúca šošovka vytvorila virtuálny obraz objektu v bodoch A1 a B1, ktorý bol na diaľku najlepšia vízia. Výsledkom bolo, že Galileo získal imaginárny, zväčšený, priamy obraz objektu. Zväčšenie ďalekohľadu sa rovná pomeru ohniskových vzdialeností objektívu k ohniskovej vzdialenosti okuláru. Na základe toho sa môže zdať, že môžete získať ľubovoľne veľké zvýšenia. Technické možnosti však bránia silnému nárastu: brúsiť sklá s veľkým priemerom je veľmi ťažké. Navyše pre príliš veľké ohniská bol potrebný príliš dlhý tubus, s ktorým sa nedalo pracovať. Štúdia Galileových ďalekohľadov, ktoré sú uložené v Múzeu histórie vedy vo Florencii, ukazuje, že jeho prvý ďalekohľad mal zväčšenie 14-krát, druhý - 19,5-krát a tretí - 34,6-krát.

Napriek tomu, že Galilea nemožno považovať za vynálezcu ďalekohľadu, bol nepochybne prvým, kto ho vytvoril vedecký základ, využívajúc poznatky, ktoré optika poznala začiatkom 17. storočia, a premenila ich na mocný nástroj pre vedecký výskum. Bol prvým človekom, ktorý sa pozrel na nočnú oblohu cez ďalekohľad. Uvidel teda niečo, čo nikto pred ním nevidel. V prvom rade sa Galileo pokúsil zvážiť mesiac. Na jeho povrchu boli hory a údolia. Vrcholy hôr a cirkusov boli postriebrené slniečko a v dolinách sa sčerneli dlhé tiene. Meranie dĺžky tieňov umožnilo Galileovi vypočítať výšku mesačných hôr. Na nočnej oblohe objavil veľa nových hviezd. Napríklad v súhvezdí Plejády bolo viac ako 30 hviezd, kým predtým ich bolo len sedem. V súhvezdí Orion - 80 namiesto 8. Mliečna dráha, ktorá bola predtým považovaná za svetelné páry, sa v ďalekohľade rozpadla na obrovské množstvo jednotlivých hviezd. Na veľké prekvapenie Galilea sa hviezdy v ďalekohľade zdali menšie ako pri pozorovaní jednoduchým okom keďže prišli o svätožiaru. Na druhej strane planéty boli znázornené ako malé disky, ako napríklad Mesiac. Galileo nasmeroval potrubie na Jupiter a všimol si štyri malé svietidlá, ktoré sa pohybujú vo vesmíre spolu s planétou a menia svoje pozície vzhľadom na ňu. Po dvoch mesiacoch pozorovania Galileo uhádol, že ide o satelity Jupitera a navrhol, že Jupiter je svojou veľkosťou mnohonásobne väčší ako Zem. Ak vezmeme do úvahy Venušu, Galileo zistil, že má fázy podobné tým, ktoré má Mesiac, a preto sa musí otáčať okolo Slnka. Nakoniec pri pozorovaní Slnka cez fialové sklo našiel na jeho povrchu škvrny a z ich pohybu zistil, že sa Slnko otáča okolo svojej osi.

Všetky tieto úžasné objavy urobil Galileo v relatívne krátkom čase vďaka ďalekohľadu. Na súčasníkov urobili ohromujúci dojem. Zdalo sa, že z vesmíru spadol závoj tajomstva a je pripravený odhaliť človeku svoje najvnútornejšie hlbiny. Aký veľký bol v tom čase záujem o astronómiu, možno vidieť z toho, že len v Taliansku dostal Galileo okamžite objednávku na sto prístrojov svojho systému. Jedným z prvých, ktorí ocenili Galileove objavy, bol ďalší vynikajúci astronóm tej doby Johannes Kepler. V roku 1610 prišiel Kepler so zásadne novým dizajnom ďalekohľadu, ktorý pozostával z dvoch bikonvexných šošoviek. V tom istom roku vydal hlavné dielo Dioptrické, ktoré podrobne skúmalo teóriu ďalekohľadov a optických prístrojov vôbec. Sám Kepler nedokázal zostaviť ďalekohľad - na to nemal prostriedky ani kvalifikovaných asistentov. V roku 1613 však podľa Keplerovej schémy zostrojil svoj ďalekohľad iný astronóm Scheiner.

Práca na kurze

disciplína: Aplikovaná optika

K téme: Výpočet Keplerovej trubice

Úvod

Teleskopické optické systémy

1 Aberácie optických systémov

2 Sférická aberácia

3 Chromatická aberácia

4 Komatická aberácia (kóma)

5 Astigmatizmus

6 Zakrivenie obrazového poľa

7 Skreslenie (skreslenie)

Rozmerový výpočet optickej sústavy

Záver

Literatúra

Aplikácie

Úvod

Teleskopy sú astronomické optické prístroje určené na pozorovanie nebeských telies. Teleskopy sa používajú s využitím rôznych prijímačov žiarenia na vizuálne, fotografické, spektrálne, fotoelektrické pozorovania nebeských telies.

Vizuálne teleskopy majú šošovku a okulár a sú takzvaným teleskopickým optickým systémom: premieňajú paralelný lúč lúčov vstupujúcich do šošovky na paralelný lúč opúšťajúci okulár. V takomto systéme sa zadné ohnisko objektívu zhoduje s predným ohniskom okuláru. Jeho hlavné optické charakteristiky sú: zdanlivé zväčšenie Г, uhlové zorné pole 2W, priemer výstupnej pupily D, rozlíšenie a penetračná sila.

Zdanlivé zväčšenie optického systému je pomer uhla, pod ktorým je obraz daný optickým systémom zariadenia pozorovaný, k uhlovej veľkosti objektu pri priamom pohľade okom. Zjavné zväčšenie teleskopického systému:

G \u003d f "o / f" ok \u003d D / D",

kde f "ob a f" ok sú ohniskové vzdialenosti šošovky a okuláru,

D - priemer vstupu,

D" - výstupná pupila. Zväčšením ohniskovej vzdialenosti objektívu alebo zmenšením ohniskovej vzdialenosti okuláru možno dosiahnuť veľké zväčšenia. Čím väčšie je však zväčšenie ďalekohľadu, tým menšie je jeho zorné pole a väčšie skreslenie obrázkov objektov v dôsledku nedokonalosti optiky systému.

Výstupná pupila je najmenšia časť svetelného lúča opúšťajúceho ďalekohľad. Počas pozorovaní je zrenica oka zarovnaná s výstupnou pupilou systému; preto by nemala byť väčšia ako zrenica oka pozorovateľa. V opačnom prípade sa časť svetla zozbieraného šošovkou nedostane do oka a stratí sa. Priemer vstupnej pupily (rámu šošovky) je zvyčajne oveľa väčší ako zrenica oka a bodové zdroje svetla, najmä hviezdy, sa pri pohľade cez ďalekohľad javia oveľa jasnejšie. Ich zdanlivá jasnosť je úmerná druhej mocnine priemeru vstupnej pupily ďalekohľadu. Nevýrazné hviezdy, ktoré nie sú viditeľné voľným okom, možno jasne vidieť v ďalekohľade s veľkou vstupnou zrenicou. Počet hviezd viditeľných ďalekohľadom je oveľa väčší ako počet hviezd pozorovaných priamo okom.

ďalekohľad optická aberácia astronomický

1. Teleskopické optické systémy

1 Aberácie optických systémov

Aberácie optických sústav (lat. - odchýlka) - skreslenia, chyby obrazu spôsobené nedokonalosťou optickej sústavy. Aberáciám v rôznej miere podliehajú akékoľvek šošovky, dokonca aj tie najdrahšie. Predpokladá sa, že čím väčší je rozsah ohniskových vzdialeností šošovky, tým vyššia je úroveň jej aberácií.

Najbežnejšie typy aberácií sú uvedené nižšie.

2 Sférická aberácia

Väčšina šošoviek je konštruovaná pomocou šošoviek so sférickým povrchom. Výroba takýchto šošoviek je jednoduchá, ale sférický tvar šošoviek nie je ideálny na vytváranie ostrého obrazu. Efekt sférickej aberácie sa prejavuje zjemnením kontrastu a rozostrením detailov, takzvaným „mydlom“.

Ako sa to stane? Prechádzajú paralelné lúče svetla sférická šošovka lomené, lúče prechádzajúce okrajom šošovky sa spájajú v ohnisku bližšie k šošovke ako svetelné lúče prechádzajúce stredom šošovky. Inými slovami, okraje šošovky majú kratšiu ohniskovú vzdialenosť ako stred. Obrázok nižšie jasne ukazuje, ako lúč svetla prechádza cez sférickú šošovku a kvôli čomu vznikajú sférické aberácie.

Svetelné lúče prechádzajúce šošovkou blízko optickej osi (bližšie k stredu) sú zaostrené v oblasti B, ďalej od šošovky. Svetelné lúče prechádzajúce okrajovými zónami šošovky sú zaostrené v oblasti A, bližšie k šošovke.

3 Chromatická aberácia

Chromatická aberácia (CA) je jav spôsobený rozptylom svetla prechádzajúceho cez šošovku, t.j. rozkladá lúč svetla na jeho zložky. Lúče s rôzna dĺžka vlny ( iná farba) sa lámu pod rôznymi uhlami, takže z bieleho lúča vzniká dúha.

Chromatické aberácie vedú k zníženiu jasnosti obrazu a výskytu farebných „praskov“, najmä na kontrastných objektoch.

Na boj proti chromatickým aberáciám sa používajú špeciálne apochromatické šošovky vyrobené z nízkodisperzného skla, ktoré nerozkladajú svetelné lúče na vlny.

1.4 Komatická aberácia (kóma)

Kóma alebo kómová aberácia je jav pozorovaný na okraji obrazu, ktorý je vytvorený šošovkou korigovanou na sférickú aberáciu a spôsobuje, že svetelné lúče vstupujúce do okraja šošovky pod určitým uhlom sa zbiehajú do kométy a nie do požadovaného bodu. Odtiaľ pochádza jeho názov.

Tvar kométy je orientovaný radiálne, pričom jej chvost smeruje buď k stredu snímky, alebo od nej. Výsledné rozmazanie na okrajoch obrazu sa nazýva odlesk v kóme. Kóma, ktorá sa môže vyskytnúť aj v šošovkách, ktoré presne reprodukujú bod ako bod na optickej osi, je spôsobená rozdielom lomu medzi svetelnými lúčmi z bodu umiestneného mimo optickej osi a prechádzajúcich okrajmi šošovky a hlavný svetelný lúč z toho istého bodu prechádzajúci stredom šošovky.

Kóma sa zvyšuje so zväčšujúcim sa uhlom hlavného lúča a vedie k zníženiu kontrastu na okrajoch obrazu. Istý stupeň zlepšenia možno dosiahnuť zastavením šošovky. Kóma môže tiež spôsobiť vyfúknutie rozmazaných oblastí obrazu, čo vytvára nepríjemný efekt.

Odstránenie sférickej aberácie aj kómy pre objekt nachádzajúci sa v určitej vzdialenosti snímania sa nazýva aplanatizmus a takto korigovaná šošovka sa nazýva aplanatizmus.

5 Astigmatizmus

S objektívom korigovaným na sférickú a komatickú aberáciu bude bod objektu na optickej osi presne reprodukovaný ako bod na obrázku, ale bod objektu mimo optickej osi sa nezobrazí ako bod na obrázku, ale skôr ako bod. tieň alebo čiara. Tento typ aberácie sa nazýva astigmatizmus.

Tento jav môžete pozorovať na okrajoch obrazu, ak mierne posuniete ohnisko šošovky do polohy, v ktorej je bod objektu ostro znázornený ako čiara orientovaná v radiálnom smere od stredu obrazu, a opäť posuniete zaostrenie do inej polohy, v ktorej je bod objektu ostro znázornený ako čiara orientovaná v smere sústredného kruhu. (Vzdialenosť medzi týmito dvoma polohami zaostrenia sa nazýva astigmatický rozdiel.)

Inými slovami, svetelné lúče v poludníkovej rovine a svetelné lúče v sagitálnej rovine sú v rôznych polohách, takže tieto dve skupiny lúčov sa nespájajú v rovnakom bode. Keď je šošovka nastavená do optimálnej ohniskovej polohy pre poludníkovú rovinu, svetelné lúče v sagitálnej rovine sú zarovnané v smere sústredného kruhu (táto poloha sa nazýva poludníkové ohnisko).

Podobne, keď je šošovka nastavená do optimálnej ohniskovej polohy pre sagitálnu rovinu, svetelné lúče v poludníkovej rovine tvoria líniu orientovanú v radiálnom smere (táto poloha sa nazýva sagitálne ohnisko).

Pri tomto type skreslenia vyzerajú objekty na obrázku zakrivené, miestami rozmazané, rovné čiary sú zakrivené a je možné stmavenie. Ak šošovka trpí astigmatizmom, potom sú povolené náhradné diely, pretože tento jav nemožno vyliečiť.

6 Zakrivenie obrazového poľa

Pri tomto type aberácie sa rovina obrazu zakriví, takže ak je stred obrazu zaostrený, okraje obrazu sú neostré a naopak, ak sú zaostrené okraje, stred je mimo. zamerania.

1.7 Skreslenie (skreslenie)

Tento typ aberácie sa prejavuje skreslením priamych čiar. Ak sú rovné čiary konkávne, skreslenie sa nazýva poduškovité, ak je konvexné - súdkovité. Objektívy so zoomom zvyčajne vytvárajú súdkové skreslenie pri širokouhlom zábere (minimálne priblíženie) a poduškovité skreslenie pri teleobjektíve (maximálne priblíženie).

2. Rozmerový výpočet optickej sústavy

Počiatočné údaje:

Na určenie ohniskových vzdialeností šošovky a okuláru riešime nasledovný systém:

f'ob + f'ok = L;

f' ob / f' ok =|Г|;

f'ob + f'ok = 255;

f'ob / f'ok = 12.

f'ob +f'ob /12=255;

f'ob = 235,3846 mm;

f' ok \u003d 19,6154 mm;

Priemer vstupnej pupily sa vypočíta podľa vzorca D \u003d D'G

D v \u003d 2,5 * 12 \u003d 30 mm;

Lineárne zorné pole okuláru sa zistí podľa vzorca:

; y' = 235,3846 x 1,5o; y'=6,163781 mm;

Uhlové zorné pole okuláru sa zistí podľa vzorca:

Výpočet hranolového systému

D 1 -vstupná plocha prvého hranolu;

D 1 \u003d (D in + 2 roky ') / 2;

D 1 \u003d 21,163781 mm;

Dĺžka lúča prvého hranolu =*2=21,163781*2=42,327562;

D 2 - vstupná plocha druhého hranola (odvodenie vzorca v prílohe 3);

D 2 \u003d D in * ((D in -2y ’) / L) * (f ’ ob / 2+);

D 2 \u003d 18,91 mm;

Dĺžka lúčov druhého hranolu =*2=18,91*2=37,82;

Pri výpočte optickej sústavy sa vzdialenosť medzi hranolmi volí v rozmedzí 0,5-2 mm;

Na výpočet hranolového systému je potrebné vyniesť ho do vzduchu.

Skrátime dĺžku dráhy lúčov hranolov do vzduchu:

l 01 - dĺžka prvého hranola zredukovaná na vzduch

n=1,5688 (index lomu skla BK10)

l 01 \u003d l 1 / n \u003d 26,981 mm

l 02 \u003d l 2 / n \u003d 24,108 mm

Určenie veľkosti pohybu okuláru na zabezpečenie zaostrenia v rozmedzí ± 5 dioptrií

najprv musíte vypočítať cenu jednej dioptrie f ’ ok 2 / 1000 \u003d 0,384764 (cena jednej dioptrie.)

Pohybom okuláru dosiahnete požadované zaostrenie: mm

Kontrola potreby nanesenia reflexnej vrstvy na reflexné plochy:

(prípustný uhol odchýlky od axiálneho lúča, keď ešte nie je porušená podmienka úplného vnútorného odrazu)

(medzný uhol dopadu lúčov na vstupnú plochu hranola, pri ktorom nie je potrebné nanášať reflexnú vrstvu) . Preto: reflexná vrstva nie je potrebná.

Výpočet okuláru:

Keďže 2ω’ = 34,9, požadovaný typ okuláru je symetrický.

f’ ok = 19,6154 mm (vypočítaná ohnisková vzdialenosť);

Kp \u003d S ' F / f ' ok \u003d 0,75 (konverzný faktor)

S 'F \u003d K p * f ' v poriadku

S 'F = 0,75* f' ok (hodnota zadnej ohniskovej vzdialenosti)

Odstránenie výstupnej pupily sa určuje podľa vzorca: S’ p = S’ F + z’ p

z’ p sa zistí podľa Newtonovho vzorca: z’ p = -f’ ok 2 / z p kde z p je vzdialenosť od predného ohniska okulára k apertúrnej clone. V ďalekohľadoch so systémom obopínajúcim hranol je apertúrnou clonou zvyčajne tubus objektívu. Ako prvú aproximáciu môžeme vziať zp rovnú ohniskovej vzdialenosti šošovky so znamienkom mínus, teda:

zp = -235,3846 mm

Odstránenie výstupnej pupily sa rovná:

S’p = 14,71155 + 1,634618 = 16,346168 mm

Výpočet aberácie komponentov optického systému.

Výpočet aberácie zahŕňa výpočet aberácií okuláru a hranola pre tri vlnové dĺžky.

Výpočet aberácie okuláru:

Výpočet aberácií okuláru sa vykonáva v opačnom smere lúčov pomocou softvérového balíka ROSA.

δy' ok \u003d 0,0243

Výpočet aberácií hranolového systému:

Aberácie odrazových hranolov sa vypočítajú pomocou vzorcov pre odchýlky tretieho rádu ekvivalentnej planparalelnej dosky. Pre sklo BK10 (n=1,5688).

Pozdĺžna sférická aberácia:

δS ' pr \u003d (0,5 * d * (n 2 -1) * sin 2 b) / n 3

b'=arctg(D/2*f'ob)=3,64627 o

d = 2Di + 2D2 = 80,15 mm

dS' pr \u003d 0,061337586

Polohový chromatizmus:

(S'f - S'c) pr \u003d 0,33054442

Meridiánová kóma:

δy "= 3d (n 2 -1) * sin 2 b '* tgω 1 / 2n 3

δy" = -0,001606181

Výpočet aberácie objektívu:

Pozdĺžna sférická aberácia δS'sf:

δS' sf \u003d - (δS ' pr + δS ' ok) \u003d -0,013231586

Polohový chromatizmus:

(S'f - S'c) rev \u003d δS' xp = - ((S'f - S'c) pr + (S'f - S'c) ok) \u003d -0,42673442

Meridiánová kóma:

δy’ to = δy’ ok - δy’ pr

δy’ až =0,00115+0,001606181=0,002756181

Definícia konštrukčných prvkov šošovky.

Aberácie tenkého optického systému sú určené tromi hlavnými parametrami P, W, C. Približný vzorec prof. G.G. Slyusareva spája hlavné parametre P a W:

P = P 0 + 0,85 (W-W 0)

Výpočet dvojšošoviek lepených šošoviek sa redukuje na nájdenie určitej kombinácie okuliarov s danými hodnotami P 0 a C.

Výpočet dvojšošoviek podľa metódy prof. G.G. Slyusareva:

) Na základe hodnôt aberácií šošovky δS‘ xp, δS‘ sf, δy‘ k. získaných z podmienok na kompenzáciu aberácií hranolového systému a okuláru sa zistia súčty aberácií:

SI xp = 5S' xp = -0,42673442

S I \u003d 2 * δS 'sf / (tgb ') 2

SI = 6,516521291

S II \u003d 2 * δy až '/(tgb') 2 *tgω

SII = 172,7915624

) Na základe súčtov sa zistia systémové parametre:

S I xp / f 'ob

S II / f'ob

) P 0 sa vypočíta:

P 0 = P-0,85 (W-W 0)

) Podľa grafu-nomogramu čiara pretína 20. bunku. Pozrime sa na kombinácie okuliarov K8F1 a KF4TF12:

) Z tabuľky sú hodnoty P 0 ,φ k a Q 0 zodpovedajúce špecifikovanej hodnote pre K8F1 (nevhodné)

φk = 2,1845528

pre KF4TF12 (vhodné)

) Po nájdení P 0 ,φ k a Q 0 sa Q vypočíta podľa vzorca:

) Po nájdení Q sa určia hodnoty a 2 a a 3 prvého nulového lúča (a 1 \u003d 0, pretože objekt je v nekonečne a 4 \u003d 1 - z podmienky normalizácie):

) Hodnoty ai určujú polomery zakrivenia tenkých šošoviek:

Tenké šošovky Radius:

) Po výpočte polomerov tenkých šošoviek sa hrúbky šošoviek vyberú z nasledujúcich konštrukčných úvah. Hrúbka pozdĺž osi kladnej šošovky d1 je súčtom absolútnych hodnôt šípok L1, L2 a hrúbky pozdĺž okraja, ktorá musí byť najmenej 0,05 D.

h=D v /2

L \u003d h 2 / (2 * r 0)

L 1 \u003d 0,58818 2 \u003d -1,326112

d 1 \u003d L 1 - L 2 + 0,05 D

) Podľa získaných hrúbok vypočítajte výšky:

h 1 \u003d f približne \u003d 235,3846

h 2 \u003d h 1 -a 2 *d 1

h 2 \u003d 233,9506

h 3 \u003d h 2 -a 3 * d 2

) Polomery zakrivenia šošovky s konečnou hrúbkou:

r 1 \u003d r 011 \u003d 191,268

r 2 \u003d r 02 * (h 1 / h 2)

r 2 \u003d -84,317178

r 3 \u003d r 03 * (h 3 / h 1)

Kontrola výsledkov sa vykonáva výpočtom na počítači pomocou programu "ROSA":

porovnanie aberácie objektívu

Získané a vypočítané aberácie sú si svojimi hodnotami blízke.

zarovnanie aberácie ďalekohľadu

Rozloženie spočíva v určení vzdialenosti hranolového systému od objektívu a okuláru. Vzdialenosť medzi objektívom a okulárom je definovaná ako (S’ F ’ ob + S’ F ’ ok + Δ). Táto vzdialenosť je súčtom vzdialenosti medzi šošovkou a prvým hranolom, ktorý sa rovná polovici ohniskovej vzdialenosti šošovky, dráha lúča v prvom hranole, vzdialenosť medzi hranolmi, dráha lúča v druhom hranole, vzdialenosť od posledného povrchu druhého hranolu k ohniskovej rovine a vzdialenosť od tejto roviny k okuláru.

692+81.15+41.381+14.777=255

Záver

V prípade astronomických šošoviek je rozlíšenie určené najmenšou uhlovou vzdialenosťou medzi dvoma hviezdami, ktorú možno v ďalekohľade samostatne vidieť. Teoreticky možno rozlišovaciu schopnosť zrakového ďalekohľadu (v oblúkových sekundách) pre žltozelené lúče, na ktoré je oko najcitlivejšie, odhadnúť výrazom 120/D, kde D je priemer vstupnej pupily ďalekohľadu, vyjadrené v milimetroch.

Prenikavá sila teleskopu je limitná hviezdna veľkosť hviezdy, ktorú možno pozorovať týmto ďalekohľadom za dobrých atmosférických podmienok. Zlá kvalita obrazu v dôsledku jitteru, absorpcie a rozptylu lúčov zemskou atmosférou znižuje maximálnu veľkosť skutočne pozorovaných hviezd, čím sa znižuje koncentrácia svetelnej energie na sietnici, fotografickej platni alebo inom prijímači žiarenia v ďalekohľade. Množstvo svetla zozbieraného vstupnou pupilkou ďalekohľadu rastie úmerne k jej ploche; zároveň sa zvyšuje aj penetračná sila ďalekohľadu. Pre ďalekohľad s priemerom objektívu D milimetrov je penetračná sila vyjadrená v hviezdnych magnitúdach pre vizuálne pozorovanie určená vzorcom:

mvis = 2,0 + 5 lgD.

V závislosti od optickej sústavy sa teleskopy delia na šošovkové (refraktory), zrkadlové (reflektory) a zrkadlovo-šošovkové. Ak má systém teleskopických šošoviek pozitívny (zberný) objektív a negatívny (difúzny) okulár, potom sa nazýva Galileovský systém. Systém teleskopických šošoviek Kepler má pozitívny objektív a pozitívny okulár.

Systém Galileo poskytuje priamy virtuálny obraz, má malé zorné pole a malú svietivosť (veľký priemer výstupnej pupily). Jednoduchosť dizajnu, krátka dĺžka systému a možnosť získania priameho obrazu sú jeho hlavnými výhodami. Ale zorné pole tohto systému je relatívne malé a absencia skutočného obrazu objektu medzi šošovkou a okulárom neumožňuje použitie nitkového kríža. Galileov systém preto nemožno použiť na merania v ohniskovej rovine. V súčasnosti sa používa najmä v divadelných ďalekohľadoch, kde nie je potrebné veľké zväčšenie a zorné pole.

Systém Kepler poskytuje skutočný a prevrátený obraz objektu. Pri pozorovaní nebeských telies však posledná okolnosť nie je až taká dôležitá, a preto sa v ďalekohľadoch najčastejšie vyskytuje Keplerov systém. Dĺžka tubusu ďalekohľadu sa v tomto prípade rovná súčtu ohniskových vzdialeností objektívu a okuláru:

L \u003d f "ob + f" cca.

Systém Kepler je možné vybaviť zámerným krížom v podobe planparalelnej dosky so stupnicou a nitkovým krížom. Tento systém je široko používaný v kombinácii s hranolovým systémom, ktorý umožňuje priame zobrazovanie šošoviek. Keplerove systémy sa používajú hlavne pre vizuálne teleskopy.

Okrem oka, ktoré je prijímačom žiarenia vo vizuálnych ďalekohľadoch, možno na fotografickú emulziu zaznamenať obrazy nebeských objektov (takéto teleskopy sa nazývajú astrografy); fotonásobič a elektrónovo-optický prevodník umožňujú mnohonásobne zosilniť slabý svetelný signál z hviezd vzdialených na veľké vzdialenosti; obrázky je možné premietať na tubus televízneho teleskopu. Obraz objektu možno poslať aj do astrospektrografu alebo astrofotometra.

Na nasmerovanie tubusu ďalekohľadu na požadovaný nebeský objekt sa používa montáž teleskopu (statív). Poskytuje možnosť otáčania potrubia okolo dvoch vzájomne kolmých osí. Základňa montáže nesie os, okolo ktorej sa môže otáčať druhá os, pričom okolo nej sa otáča tubus teleskopu. V závislosti od orientácie osí v priestore sa držiaky delia na niekoľko typov.

V altazimutových (alebo horizontálnych) montážach je jedna os vertikálna (os azimutu) a druhá (os vzdialenosti zenitu) je horizontálna. Hlavnou nevýhodou altazimutovej montáže je potreba otáčať teleskop okolo dvoch osí na sledovanie pohybu nebeského objektu v dôsledku zjavnej dennej rotácie nebeskej sféry. Altazimutové držiaky sú dodávané s mnohými astrometrickými prístrojmi: univerzálne prístroje, tranzitné a meridiánové kruhy.

Takmer všetky moderné veľké teleskopy majú rovníkovú (alebo paralaktickú) montáž, v ktorej hlavná os - polárna alebo hodinová - smeruje k nebeskému pólu a druhá - deklinačná os - je na ňu kolmá a leží v rovine rovník. Výhodou paralaxovej montáže je, že na sledovanie denného pohybu hviezdy stačí otočiť teleskop iba okolo jednej polárnej osi.

Literatúra

1. Digitálna technológia. / Ed. E.V. Evreinovej. - M.: Rozhlas a komunikácia, 2010. - 464 s.

Kagan B.M. Optika. - M.: Enerngoatomizdat, 2009. - 592 s.

Skvortsov G.I. Počítačové inžinierstvo. - MTUCI M. 2007 - 40 s.

Dodatok 1

Ohnisková vzdialenosť 19,615 mm

Relatívna clona 1:8

Uhol pohľadu

Posuňte okulár o 1 dioptriu. 0,4 mm

Konštrukčné prvky

19.615; =14.755;

Axiálny nosník

Hlavné svetlo

Meridiálny rez šikmého lúča

V týchto dňoch oslavujeme 400. výročie vzniku optického teleskopu – najjednoduchšieho a najefektívnejšieho vedeckého prístroja, ktorý ľudstvu otvoril dvere do Vesmíru. Pocta vytvoriť prvé teleskopy právom patrí Galileovi.

Ako viete, Galileo Galilei začal experimentovať so šošovkami v polovici roku 1609, keď sa dozvedel, že v Holandsku bol vynájdený ďalekohľad pre potreby navigácie. Vyrobili ho v roku 1608, možno nezávisle, holandskí optik Hans Lippershey, Jacob Metius a Zacharias Jansen. Len za šesť mesiacov sa Galileovi podarilo tento vynález výrazne vylepšiť, vytvoriť na jeho princípe výkonný astronomický prístroj a urobiť množstvo úžasných objavov.

Galileov úspech pri zdokonaľovaní ďalekohľadu nemožno považovať za náhodný. Talianski sklárski majstri sa už vtedy dôkladne preslávili: ešte v 13. storočí. vynašli okuliare. A práve v Taliansku bola teoretická optika najlepšia. Prostredníctvom diel Leonarda da Vinciho sa z geometrie stala praktickou vedou. „Vyrobte si okuliare pre oči, aby ste videli mesiac vo veľkom,“ napísal na konci 15. storočia. Možno, aj keď na to neexistujú žiadne priame dôkazy, Leonardovi sa podarilo implementovať teleskopický systém.

Pôvodný výskum optiky sa uskutočnil v polovici 16. storočia. Talian Francesco Mavrolik (1494-1575). Jeho krajan Giovanni Battista de la Porta (1535-1615) venoval optike dve veľkolepé diela: „Prírodná mágia“ a „O lomu“. V tom druhom dokonca dáva optický dizajnďalekohľad a tvrdí, že bol schopný vidieť malé predmety na veľkú vzdialenosť. V roku 1609 sa snaží obhájiť prioritu vo vynáleze ďalekohľadu, ale skutočné dôkazy na to nestačili. Nech je to akokoľvek, Galileova práca v tejto oblasti začala na dobre pripravenej pôde. Ale vzdávajúc hold predchodcom Galilea, pamätajme, že to bol on, kto vytvoril funkčný astronomický prístroj zo zábavnej hračky.

Galileo začal svoje experimenty s jednoduchou kombináciou pozitívnej šošovky ako objektívu a negatívnej šošovky ako okuláru, čo dáva trojnásobné zväčšenie. Teraz sa tento dizajn nazýva divadelný ďalekohľad. Toto je po okuliaroch najobľúbenejší optický prístroj. Samozrejme, v moderných divadelných ďalekohľadoch sa ako objektív a okulár používajú kvalitné potiahnuté šošovky, niekedy aj zložité, zložené z niekoľkých skiel. Poskytujú široké zorné pole a vynikajúcu kvalitu obrazu. Galileo používal jednoduché šošovky pre objektív aj okulár. Jeho teleskopy trpeli najsilnejšími chromatickými a sférickými aberáciami, t.j. poskytla obraz, ktorý bol na okrajoch rozmazaný a neostrý v rôznych farbách.

Galileo sa však ako holandskí majstri nezastavil pri „divadelnom ďalekohľade“, ale pokračoval v experimentoch so šošovkami a do januára 1610 vytvoril niekoľko nástrojov so zväčšením od 20 do 33-krát. S ich pomocou urobil svoje pozoruhodné objavy: objavil satelity Jupitera, hory a krátery na Mesiaci, nespočetné množstvo hviezd v Mliečnej dráhe atď. Už v polovici marca 1610 v Benátkach na r. latinčina Vyšlo 550 kópií Galileovho diela „Hviezdny posol“, kde boli opísané tieto prvé objavy teleskopickej astronómie. V septembri 1610 vedec objaví fázy Venuše a v novembri objaví známky prstenca pri Saturne, hoci si neuvedomuje skutočný význam svojho objavu („Pozoroval som najvyššiu planétu v trojici,“ píše v knihe anagram, snažiac sa zabezpečiť prioritu objavovania). Snáď ani jeden ďalekohľad v nasledujúcich storočiach nepriniesol taký prínos pre vedu ako prvý ďalekohľad Galileo.

Tí milovníci astronómie, ktorí sa pokúšali zostaviť teleskopy z okuliarov, sú však často prekvapení nízkymi schopnosťami ich návrhov, ktoré sú z hľadiska „pozorovacích schopností“ jednoznačne horšie ako Galileov remeselný ďalekohľad. Moderná „Galilea“ často nedokáže rozpoznať ani satelity Jupitera, nehovoriac o fázach Venuše.

Vo Florencii sa v Múzeu histórie vedy (vedľa slávnej obrazovej galérie Uffizi) nachádzajú dva z prvých ďalekohľadov, ktoré postavil Galileo. Nechýba ani zlomená šošovka tretieho ďalekohľadu. Túto šošovku použil Galileo na mnohé pozorovania v rokoch 1609-1610. a bol ním odovzdaný veľkovojvodovi Ferdinandovi II. Objektív sa neskôr nešťastne zlomil. Po smrti Galilea (1642) si tento objektív ponechal princ Leopold Medicejský a po jeho smrti (1675) sa dostal do zbierky Mediciovcov v galérii Uffizi. V roku 1793 bola zbierka prevedená do Múzea histórie vedy.

Veľmi zaujímavý je ozdobný figurálny rám zo slonoviny vyrobený pre galilejskú šošovku rytcom Vittoriom Krostenom. Bohatá a bizarná kvetinová výzdoba je popretkávaná obrázkami vedeckých prístrojov; do vzoru je organicky zakomponovaných niekoľko latinských nápisov. Na vrchu bývala stuha, teraz stratená, s nápisom „MEDICEA SIDERA“ („Hviezdy Mediciov“). Centrálnu časť kompozície korunuje obraz Jupitera s dráhami 4 jeho satelitov, obklopený textom „CLARA DEUM SOBOLES MAGNUM IOVIS INCREMENTUM“ („Slávna [mladá] generácia bohov, veľké potomstvo Jupitera“) . Vľavo a vpravo - alegorické tváre Slnka a Mesiaca. Nápis na stužke, ktorou sa veniec omotáva okolo šošovky, znie: „HIC ET PRIMUS RETEXIT MACULAS PHEBI ET IOVIS ASTRA“ („Ako prvý objavil škvrny Phoeba (t. j. Slnka) aj hviezdy Jupitera“). Na kartuši pod textom: „COELUM LINCEAE GALILEI MENTI APERTUM VITREA PRIMA HAC MOLE NON DUM VISA OSTENDIT SYDERA MEDICEA IURE AB INVENTORE DICTA SAPIENS NEMPE DOMINATUR ET ASTRIS“ doteraz neviditeľný, právom nazývaný aj Medicean svojimi objaviteľmi. hviezdy.

Informácie o exponáte sú dostupné na webovej stránke Múzea histórie vedy: link č. 100101; referenčné číslo 404001.

Začiatkom 20. storočia boli skúmané Galileove teleskopy uložené vo Florentskom múzeu (pozri tabuľku). Dokonca sa s nimi robili aj astronomické pozorovania.

Optické charakteristiky prvých objektívov a okulárov Galileových ďalekohľadov (rozmery v mm)

Ukázalo sa, že prvá elektrónka mala rozlíšenie 20" a zorné pole 15". A druhý, respektíve 10 "a 15". Nárast v prvej skúmavke bol 14-násobný a v druhej 20-násobný. Zlomená šošovka tretieho tubusu s okulármi z prvých dvoch tubusov by poskytla 18- a 35-násobné zväčšenia. Mohol teda Galileo urobiť svoje úžasné objavy s takými nedokonalými nástrojmi?

historický experiment

Práve túto otázku si položil Angličan Stephen Ringwood a aby zistil odpoveď, vytvoril presnú kópiu najlepšieho Galileovho ďalekohľadu (Ringwood S. D. A Galilean telescope // The Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society, 1994, roč. 35, 1, strany 43-50). V októbri 1992 Steve Ringwood znovu vytvoril návrh tretieho Galileovho teleskopu a rok s ním robil najrôznejšie pozorovania. Šošovka jeho teleskopu mala priemer 58 mm a ohniskovú vzdialenosť 1650 mm. Rovnako ako Galileo, aj Ringwood zastavil svoju šošovku na priemer clony D = 38 mm, aby získal lepšiu kvalitu obrazu s relatívne malou stratou penetračnej sily. Okulárom bola negatívna šošovka s ohniskovou vzdialenosťou -50 mm, ktorá poskytovala 33-násobné zväčšenie. Keďže pri tejto konštrukcii ďalekohľadu je okulár umiestnený pred ohniskovou rovinou objektívu, celková dĺžka tubusu bola 1440 mm.

Ringwood považuje za najväčšiu nevýhodu ďalekohľadu Galileo jeho malé zorné pole – iba 10 ", čiže tretinu mesačného disku. Navyše na okraji zorného poľa je kvalita obrazu veľmi nízka. Použitie jednoduchého Rayleighovo kritérium, ktoré popisuje difrakčný limit rozlíšenia objektívu, by sa dalo očakávať kvalitné obrázky v 3,5-4,0". Chromatická aberácia ju však znížila na 10-20". Prieniková sila ďalekohľadu, odhadnutá jednoduchým vzorcom (2 + 5lg D), sa očakávalo okolo +9,9 m . V skutočnosti však nebolo možné odhaliť hviezdy slabšie ako +8 m.

Pri pozorovaní Mesiaca sa teleskopu darilo dobre. Podarilo sa mu vidieť ešte viac detailov, ako nakreslil Galileo na svojich prvých lunárnych mapách. "Možno bol Galileo nedôležitý kresliar, alebo sa veľmi nezaujímal o detaily mesačného povrchu?" Ringwood sa čuduje. Alebo možno Galileove skúsenosti s výrobou ďalekohľadov a pozorovaním pomocou nich stále neboli dostatočne veľké? Myslíme si, že toto je dôvod. Kvalita okuliarov, vyleštených vlastnými rukami Galilea, nemohla konkurovať moderným šošovkám. A samozrejme, Galileo sa nenaučil okamžite pozerať cez ďalekohľad: vizuálne pozorovania si vyžadujú značné skúsenosti.

Mimochodom, prečo tvorcovia prvých pozorovacích ďalekohľadov – Holanďania – neurobili astronomické objavy? Po pozorovaní divadelným ďalekohľadom (2,5-3,5-násobné zväčšenie) a poľným sklom (7-8-násobné zväčšenie) si všimnete, že medzi ich schopnosťami leží priepasť. Moderné vysokokvalitné 3x ďalekohľady umožňujú (pri pozorovaní jedným okom!) takmer nevšimnúť najväčšie mesačné krátery; je zrejmé, že holandská fajka s rovnakým zväčšením, no nižšej kvality, by toto ani nedokázala. Poľné ďalekohľady, ktoré poskytujú približne rovnaké možnosti ako prvé Galileove teleskopy, nám ukazujú Mesiac v celej jeho kráse s množstvom kráterov. Po vylepšení holandskej fajky, dosiahnutím niekoľkonásobne vyššieho zväčšenia, Galileo prekročil „prah objavov“. Odvtedy v experimentálnej vede tento princíp nezlyhal: ak sa vám niekoľkokrát podarí zlepšiť vedúci parameter zariadenia, určite urobíte objav.

Jednoznačne najpozoruhodnejším objavom Galilea bol objav štyroch satelitov Jupitera a disku samotnej planéty. Na rozdiel od očakávaní nízka kvalita ďalekohľadu veľmi neprekážala pri pozorovaniach satelitného systému Jupiter. Ringwood jasne videl všetky štyri satelity a bol schopný, podobne ako Galileo, každú noc zaznamenať ich pohyb vzhľadom na planétu. Pravda, nie vždy bolo možné dobre zaostriť obraz planéty a satelitu súčasne: chromatická aberácia šošovky bola veľmi rušivá.

Ale čo sa týka samotného Jupitera, Ringwood, podobne ako Galileo, nedokázal zistiť žiadne detaily na disku planéty. Slabo kontrastné pásy pretínajúce Jupiter pozdĺž rovníka boli v dôsledku aberácie úplne vyblednuté.

Veľmi zaujímavý výsledok dosiahol Ringwood pri pozorovaní Saturnu. Rovnako ako Galileo, pri 33-násobnom zväčšení, videl len slabé opuchy („záhadné prívesky“, ako napísal Galileo) na stranách planéty, ktoré veľký Talian, samozrejme, nemohol interpretovať ako prsteň. Ďalšie experimenty Ringwooda však ukázali, že pri použití iných okulárov s vysokým zväčšením bolo stále možné rozpoznať jasnejšie rysy prsteňa. Ak by to Galileo urobil včas, objavenie prstencov Saturna by sa uskutočnilo takmer o pol storočia skôr a nepatrilo by Huygensovi (1656).

Pozorovania Venuše však dokázali, že Galileo sa rýchlo stal skúseným astronómom. Ukázalo sa, že fázy Venuše nie sú viditeľné pri najväčšom predĺžení, pretože jej uhlová veľkosť je príliš malá. A až keď sa Venuša priblížila k Zemi a vo fáze 0,25 jej uhlový priemer dosiahol 45", začal sa prejavovať jej tvar polmesiaca. V tom čase už jej uhlová vzdialenosť od Slnka nebola taká veľká a pozorovania boli náročné.

Najkurióznejšou vecou na Ringwoodovom historickom výskume bolo snáď odhalenie starej mylnej predstavy o Galileových pozorovaniach Slnka. Doteraz sa všeobecne uznávalo, že nie je možné pozorovať Slnko pomocou Galileovho ďalekohľadu premietaním jeho obrazu na obrazovku, pretože negatívna šošovka okuláru nedokáže vytvoriť skutočný obraz objektu. Umožnil to až o niečo neskôr vynájdený ďalekohľad systému Kepler z dvoch pozitívnych šošoviek. Verilo sa, že prvý, kto pozoroval Slnko na obrazovke umiestnenej za okulárom, bol nemecký astronóm Christoph Scheiner (1575-1650). Súčasne a nezávisle od Keplera vytvoril v roku 1613 ďalekohľad podobnej konštrukcie. Ako Galileo pozoroval Slnko? Bol to napokon on, kto objavil slnečné škvrny. Dlho panoval názor, že Galileo pozoroval denné svetlo okom cez okulár, využíval oblaky ako svetelné filtre alebo pozoroval Slnko v hmle nízko nad obzorom. Verilo sa, že Galileovu stratu zraku v starobe čiastočne vyvolalo jeho pozorovanie Slnka.

Ringwood však zistil, že aj Galileov teleskop dokáže vytvoriť celkom slušnú projekciu slnečného obrazu na obrazovku, pričom slnečné škvrny sú viditeľné veľmi jasne. Neskôr v jednom z Galileových listov Ringwood objavil Detailný popis pozorovania Slnka premietaním jeho obrazu na obrazovku. Je zvláštne, že táto okolnosť nebola zaznamenaná skôr.

Myslím si, že každý amatér astronómie si neodoprie potešenie „stať sa Galileom“ na pár večerov. Aby ste to dosiahli, stačí urobiť Galileovský ďalekohľad a pokúsiť sa zopakovať objavy veľkého Taliana. Jeden z autorov tejto poznámky ako dieťa vyrábal Keplerove trubice z okuliarov. A už v dospelosti neodolal a zostrojil prístroj podobný Galileovmu ďalekohľadu. Použitou šošovkou bola nasadzovacia šošovka s priemerom 43 mm s výkonom +2 dioptrie a okulár s ohniskovou vzdialenosťou asi -45 mm bol prevzatý zo starého divadelného ďalekohľadu. Ďalekohľad sa ukázal ako málo výkonný, len 11-násobné zväčšenie, no mal aj malé zorné pole, asi 50" v priemere a kvalita obrazu bola nerovnomerná, smerom k okraju sa výrazne zhoršovala. obrázky sa stali oveľa lepšími, keď bola šošovka apertúrou na priemer 22 mm, a ešte lepšia - až 11 mm Jasnosť obrázkov sa samozrejme znížila, ale pozorovania Mesiaca z toho dokonca profitovali.

Ako sa dalo očakávať, pri pozorovaní Slnka premietaného na bielu obrazovku tento ďalekohľad skutočne vytvoril obraz slnečného disku. Negatívny okulár niekoľkonásobne zväčšil ekvivalentnú ohniskovú vzdialenosť objektívu (princíp teleobjektívu). Keďže nie sú informácie o tom, na ktorý statív Galileo namontoval svoj teleskop, autor pozoroval fajku v rukách a ako oporu rúk použil kmeň stromu, plot alebo otvorený rám okna. Pri 11x to stačilo, ale pri 30x by Galileo samozrejme mohol mať problémy.

Môžeme predpokladať, že historický experiment na obnovenie prvého ďalekohľadu bol úspešný. Teraz vieme, že Galileov teleskop bol z pohľadu modernej astronómie dosť nepohodlným a zlým prístrojom. Vo všetkých ohľadoch bola podradená aj súčasným amatérskym nástrojom. Mal jedinú výhodu – bol prvý a jeho tvorca Galileo z jeho nástroja „vyžmýkal“ všetko, čo sa dalo. Za to ctíme Galilea a jeho prvý ďalekohľad.

Buď Galileo

Tento rok 2009 bol vyhlásený za Medzinárodný rok astronómie na počesť 400. výročia zrodu ďalekohľadu. V počítačovej sieti sa okrem existujúcich objavilo mnoho nových úžasných lokalít s úžasnými obrázkami astronomických objektov.

Ale bez ohľadu na to, aké zaujímavé informácie boli internetové stránky, hlavným cieľom MGA bolo ukázať všetkým skutočný vesmír. Preto medzi prioritné projekty patrila výroba lacných ďalekohľadov dostupných pre kohokoľvek. Najhmotnejší bol „galileoskop“ – malý refraktor navrhnutý vysoko profesionálnymi astronómami-optikmi. Toto nie je presná kópia Galileovho teleskopu, ale skôr jeho moderná reinkarnácia. „Galileoskop“ má dvojšošovkovú sklenenú achromatickú šošovku s priemerom 50mm a ohniskovou vzdialenosťou 500mm. 4-šošovkový plastový okulár poskytuje zväčšenie 25x a 2x Barlow až 50x. Zorné pole ďalekohľadu je 1,5 o (alebo 0,75 o s Barlowovou šošovkou). S takýmto nástrojom môžete jednoducho „zopakovať“ všetky objavy Galilea.

Sám Galileo s takýmto ďalekohľadom by ich však urobil oveľa väčšími. Cenovka nástroja 15-20 dolárov ho robí skutočne dostupným pre verejnosť. Je zvláštne, že so štandardným pozitívnym okulárom (dokonca aj s Barlowovou šošovkou) je „galileoskop“ v skutočnosti Keplerova trubica, ale keď sa používa ako okulár len s Barlowovou šošovkou, zodpovedá svojmu názvu a stáva sa 17x Galileovou trubicou. Zopakovať objavy veľkého Taliana v takejto (originálnej!) konfigurácii nie je ľahká úloha.

Ide o veľmi pohodlný a pomerne masový nástroj, vhodný pre školy a začiatočníkov v astronómii. Jeho cena je výrazne nižšia ako u predchádzajúcich ďalekohľadov s podobnými schopnosťami. Bolo by veľmi žiaduce zakúpiť takéto nástroje pre naše školy.

Pozorovací ďalekohľad je optický prístroj určený na pozorovanie veľmi vzdialených predmetov okom. Podobne ako mikroskop sa skladá z objektívu a okuláru; oba sú viac-menej zložité optické systémy, aj keď nie také zložité ako v prípade mikroskopu; schematicky ich však znázorníme tenkými šošovkami. V ďalekohľadoch sú šošovka a okulár usporiadané tak, že zadné ohnisko šošovky sa takmer zhoduje s predným ohniskom okuláru (obr. 253). Objektív vytvára skutočne zmenšený inverzný obraz nekonečne vzdialeného objektu v jeho zadnej ohniskovej rovine; tento obraz sa pozerá cez okulár, ako cez lupu. Ak sa predné ohnisko okuláru zhoduje so zadným ohniskom objektívu, potom pri pozorovaní vzdialeného objektu vychádzajú z okuláru lúče paralelných lúčov, čo je vhodné na pozorovanie normálnym okom v pokojnom stave (bez akomodácie) ( pozri § 114). Ale ak je videnie pozorovateľa trochu odlišné od normálneho, potom sa okulár posunie a nastaví ho „podľa očí“. Pohybom okuláru sa ďalekohľad „nasmeruje“ aj pri pozorovaní objektov nachádzajúcich sa v rôznych nie príliš veľkých vzdialenostiach od pozorovateľa.

Ryža. 253. Umiestnenie šošovky a okuláru v ďalekohľade: zadné ohnisko. Objektív sa zhoduje s predným ohniskom okuláru

Objektív ďalekohľadu musí byť vždy konvergujúci systém, zatiaľ čo okulár môže byť buď zbiehajúci sa alebo rozbiehavý. Pozorovací ďalekohľad so zberným (kladným) okulárom sa nazýva Keplerov tubus (obr. 254, a), tubus s divergujúcim (negatívnym) okulárom sa nazýva Galileov tubus (obr. 254, b). Objektív 1 ďalekohľadu poskytuje skutočný inverzný obraz vzdialeného objektu v jeho ohniskovej rovine. Rozbiehajúci sa lúč lúčov z bodu dopadá na okulár 2; keďže tieto lúče vychádzajú z bodu v ohniskovej rovine okuláru, vychádza z neho lúč rovnobežný s vedľajšou optickou osou okuláru pod uhlom k hlavnej osi. Keď sa tieto lúče dostanú do oka, zbiehajú sa na jeho sietnici a poskytujú skutočný obraz zdroja.

Ryža. 254. Priebeh lúčov v ďalekohľade: a) Keplerov tubus; b) Galileiho fajka

Ryža. 255. Priebeh lúčov v hranolovom poli (a) a jeho vzhľad(b). Zmena smeru šípky označuje „obrátenie“ obrazu po prechode lúčov časťou systému

(V prípade Galileovho tubusu (b) oko nie je zobrazené, aby obraz neprekrýval.) Uhol - uhol, ktorý zvierajú lúče dopadajúce na šošovku s osou.

Galileova trubica, často používaná v bežných divadelných ďalekohľadoch, poskytuje priamy obraz objektu, Keplerov trubica - prevrátená. Výsledkom je, že ak má Keplerov tubus slúžiť na pozemské pozorovania, potom je vybavený otočným systémom (prídavná šošovka alebo sústava hranolov), v dôsledku čoho sa obraz stáva rovným. Príkladom takéhoto zariadenia je hranolový ďalekohľad (obr. 255). Výhodou Keplerovho tubusu je, že má skutočný medziobraz, v rovine ktorého je možné umiestniť meraciu stupnicu, fotografickú dosku na fotenie a pod.. Výsledkom je, že v astronómii a vo všetkých prípadoch súvisiacich s meraniami , používa sa Keplerova trubica.

Zvedavosť a túžba robiť nové objavy veľkého vedca G. Galilea dali svetu úžasný vynález, bez ktorého si nemožno predstaviť modernú astronómiu - toto ďalekohľad. Taliansky vynálezca, ktorý pokračoval vo výskume holandských vedcov, dosiahol vo veľmi krátkom čase výrazné zväčšenie mierky ďalekohľadu – stalo sa tak v priebehu niekoľkých týždňov.

Galileov pozorovací ďalekohľad moderným vzorkám pripomínali len vzdialene – išlo o jednoduchú olovenú tyčinku, na ktorej konce umiestnil profesor bikonvexné a bikonkávne šošovky.

Dôležitou črtou a hlavným rozdielom medzi vytvorením Galilea a predtým existujúcimi pozorovacími ďalekohľadmi bolo dobrá kvalita snímky získané kvalitným brúsením optických šošoviek - profesor sa osobne zaoberal všetkými procesmi, nikomu sa nezdôveril s jemnou prácou. Pracovitosť a odhodlanie vedca priniesli svoje ovocie, hoci na slušný výsledok bolo treba vynaložiť veľa starostí – z 300 šošoviek malo potrebné vlastnosti a kvalitu len máloktorá možnosť.

Vzorky, ktoré prežili dodnes, sú obdivované mnohými odborníkmi - aj podľa moderných štandardov je kvalita optiky vynikajúca, a to s prihliadnutím na skutočnosť, že šošovky existujú už niekoľko storočí.

Napriek predsudkom, ktoré prevládali v stredoveku a tendencii považovať pokrokové myšlienky za „diablove machinácie“, si spektroskopia získala zaslúženú obľubu v celej Európe.

Vylepšený vynález umožnil dosiahnuť tridsaťpäťnásobné zvýšenie, čo je počas životnosti Galilea nemysliteľné. S pomocou svojho ďalekohľadu urobil Galileo veľa astronomických objavov, ktoré umožnili otvoriť cestu moderná veda a vzbudiť nadšenie a smäd po bádaní v mnohých zvedavých a zvedavých mysliach.

Optický systém vynájdený Galileom mal množstvo nedostatkov - najmä podliehal chromatickej aberácii, ale následné vylepšenia vedcov umožnili tento efekt minimalizovať. Stojí za zmienku, že pri stavbe známeho parížskeho observatória boli použité ďalekohľady vybavené Galileovým optickým systémom.

Galileov ďalekohľad alebo ďalekohľad má malý pozorovací uhol - to možno považovať za jeho hlavnú nevýhodu. Podobný optický systém sa v súčasnosti používa v divadelných ďalekohľadoch, čo sú v skutočnosti dva pozorovacie ďalekohľady spojené dohromady.

Moderné divadelné ďalekohľady s centrálnym vnútorným zaostrovacím systémom zvyčajne ponúkajú zväčšenie 2,5-4x, čo je dostatočné na pozorovanie nielen divadelných predstavení, ale aj športových a koncertných podujatí, vhodné na poznávacie výlety spojené s podrobnou prehliadkou pamiatok.

Malé rozmery a elegantný dizajn moderných divadelných ďalekohľadov z nich robí nielen pohodlný optický prístroj, ale aj originálny doplnok.