שיטה זו לקביעת הגידול בצינור נקראת השיטה הגלילית. מכשירים אופטיים עם נתיב אלומה טלסקופי: צינור קפלר וצינור גלילי, וללא צינור - בזווית

עדשות מתחלפות למצלמות עם עדשות Vario Sonnar

במקום הקדמה, אני מציע להסתכל על תוצאות הציד אחר פרפרי קרח באמצעות הפוטוגון שלמעלה. האקדח הוא מצלמת Casio QV4000 עם חיבור אופטי מסוג צינור קפלר, המורכב מעדשת Helios-44 כעינית ועדשת פנטקון 2.8 / 135.

נהוג להאמין שלמכשירים עם עדשה קבועה יש יכולות פחותות משמעותית ממכשירים עם עדשות מתחלפות. באופן כללי, זה בהחלט נכון, עם זאת, מערכות קלאסיות עם אופטיקה ניתנת להחלפה רחוקות מלהיות אידיאליות כפי שזה עשוי להיראות במבט ראשון. ועם קצת מזל, קורה שהחלפה חלקית של אופטיקה (קבצים אופטיים) יעילה לא פחות מהחלפה מלאה של האופטיקה. דרך אגב, גישה זו פופולרית מאוד במצלמות סרטים. שינוי אופטיקה פחות או יותר ללא כאב עם אורך מוקד שרירותי אפשרי רק עבור מכשירי מד טווח עם תריס וילון מוקד, אבל במקרה זה יש לנו רק מושג משוער של מה המכשיר באמת רואה. בעיה זו נפתרת במכשירי מראה, המאפשרים לראות על הזכוכית החלבית את התמונה שנוצרת בדיוק מהעדשה שמוכנסת כעת למצלמה. כאן מסתבר, כך נראה, מצב אידיאלי, אבל רק עבור עדשות טלפוטו. ברגע שמתחילים להשתמש בעדשות רחבות זווית עם מצלמות SLR, מתברר מיד שלכל אחת מהעדשות הללו יש עדשות נוספות שתפקידן לספק הזדמנות למקם מראה בין העדשה לסרט. למעשה, ניתן יהיה ליצור מצלמה שבה האלמנט האחראי לאפשרות הצבת מראה יהיה בלתי ניתן להחלפה, ורק הרכיבים הקדמיים של העדשה ישתנו. גישה דומה מבחינה אידיאולוגית משמשת בעיניות רפלקס של מצלמות סרטים. מכיוון שמסלול הקורות מקביל בין החיבור הטלסקופי למטרה הראשית, ניתן למקם ביניהן בזווית של 45 מעלות קוביית פריזמה מפצלת קרן או פלטה שקופה. אחד משני הסוגים העיקריים של עדשות זום, עדשת הזום, משלבת גם עדשה באורך מוקד קבוע ומערכת אפוקלית. שינוי אורך המוקד בעדשות זום מתבצע על ידי שינוי ההגדלה של החיבור האפוקאלי, המושג על ידי הזזת מרכיביו.

למרבה הצער, צדדיות מובילה רק לעתים רחוקות לתוצאות טובות. תיקון פחות או יותר מוצלח של סטייות מושג רק על ידי בחירת כל האלמנטים האופטיים של המערכת. אני ממליץ לכולם לקרוא את התרגום של המאמר "" מאת ארווין פוץ. כתבתי את כל זה רק כדי להדגיש שבאופן עקרוני העדשות של מצלמת SLR אינן טובות בשום פנים מעדשות מובנות עם חיבורים אופטיים. הבעיה היא שהמעצב של קבצים מצורפים אופטיים יכול להסתמך רק על האלמנטים שלו ולא יכול להפריע לעיצוב העדשה. לכן, תפעול מוצלח של עדשה עם חיבור הוא הרבה פחות נפוץ מאשר עדשה מתפקדת היטב שתוכננה כולה על ידי מעצב אחד, גם אם יש לה מרחק עבודה מאחור מורחב. שילוב של אלמנטים אופטיים מוגמרים שמצטברים לסטיות מקובלות הוא נדיר, אבל זה קורה. בדרך כלל, מצורפים אפוקאליים הם היקף זיהוי גלילי. עם זאת, ניתן לבנות אותם גם לפי התוכנית האופטית של צינור קפלר.

פריסה אופטית של צינור קפלר.

במקרה זה, תהיה לנו תמונה הפוכה, ובכן, כן, צלמים אינם זרים לזה. לחלק מהמכשירים הדיגיטליים יש את היכולת להפוך את התמונה על המסך. הייתי רוצה שתהיה לי הזדמנות כזו לכל המצלמות הדיגיטליות, שכן נראה בזבזני לגדר את המערכת האופטית כדי לסובב את התמונה במצלמות דיגיטליות. עם זאת, המערכת הפשוטה ביותר של מראה המחוברת בזווית של 45 מעלות למסך יכולה להיבנות תוך מספר דקות.

אז, הצלחתי למצוא שילוב של אלמנטים אופטיים סטנדרטיים שניתן להשתמש בהם יחד עם עדשת המצלמה הדיגיטלית הנפוצה ביותר כיום עם אורך מוקד של 7-21 מ"מ. סוני מכנה עדשה זו Vario Sonnar, עדשות דומות בעיצובן מותקנות במצלמות Canon (G1, G2), Casio (QV3000, QV3500, QV4000), Epson PC 3000Z, Toshiba PDR-M70, Sony (S70, S75, S85). שפופרת קפלר שקיבלתי מציגה תוצאות טובות ומאפשרת לך להשתמש במגוון עדשות מתחלפות בעיצוב שלך. המערכת מתוכננת לפעול כאשר העדשה הסטנדרטית מוגדרת לאורך מוקד מרבי של 21 מ"מ, ועדשת Jupiter-3 או Helios-44 מחוברת אליה כעינית הטלסקופ, ואז מפוח מאריך ועדשה שרירותית עם מותקנים אורך מוקד גדול מ-50 מ"מ.

סכמות אופטיות של עדשות המשמשות כעיניות של המערכת הטלסקופית.

המזל היה שאם מניחים את עדשת Jupiter-3 עם אישון הכניסה לעדשת המנגנון, ואישון היציאה למפוח, אז הסטיות בקצוות המסגרת מתבררות כמתונות מאוד. אם נשתמש בעדשת Pentacon 135 כעדשה ובעדשת Jupiter 3 כעינית, אז לפי העין, לא משנה איך נסובב את העינית, התמונה למעשה לא משתנה, יש לנו צינור בהגדלה של פי 2.5. אם במקום העין נשתמש בעדשת המנגנון, אז התמונה משתנה באופן דרמטי, ועדיף השימוש בעדשת Jupiter-3, המופנה על ידי אישון הכניסה לעדשת המצלמה.

Casio QV3000 + Jupiter-3 + Pentacon 135

אם אתה משתמש ב-Jupiter-3 כעינית, וב-Helios-44 כעדשה, או מרכיבים מערכת של שתי עדשות Helios-44, אזי אורך המוקד של המערכת המתקבלת לא משתנה למעשה, עם זאת, באמצעות מתיחת פרווה, אנו יכול לירות כמעט מכל מרחק.

בתמונה תמונה של בול דואר שצולם על ידי מערכת המורכבת ממצלמה Casio QV4000 ושתי עדשות Helios-44. צמצם עדשת מצלמה 1:8. גודל התמונה במסגרת הוא 31 מ"מ. מוצגים שברים התואמים למרכז ולפינה של המסגרת. בקצה ממש, איכות התמונה מתדרדרת בחדות ברזולוציה והתאורה יורדת. בעת שימוש בסכימה כזו, הגיוני להשתמש בחלק מהתמונה שתופס כ-3/4 משטח המסגרת. מ-4 מגה-פיקסל אנחנו מייצרים 3, ומ-3 מגה-פיקסל אנחנו מייצרים 2.3 - והכל מאוד מגניב

אם נשתמש בעדשות בפוקוס ארוך, אזי ההגדלה של המערכת תהיה שווה ליחס בין אורכי המוקד של העינית והעדשה, ובהינתן שאורך המוקד של יופיטר-3 הוא 50 מ"מ, נוכל ליצור בקלות זרבובית עם עלייה פי 3 באורך המוקד. אי הנוחות של מערכת כזו היא הוויגנטציה של פינות המסגרת. מכיוון ששולי השדה די קטנים, כל צמצם של עדשת הצינור מוביל לכך שאנו רואים תמונה כתובה במעגל הממוקם במרכז הפריים. יתרה מכך, זה טוב במרכז הפריים, אבל אולי יתברר שהוא גם לא במרכז, מה שאומר שלמערכת אין קשיחות מכנית מספקת, ותחת משקלה העצמי העדשה זזה מהאופטי. צִיר. תנועות הפריימים הופכות פחות בולטות כאשר נעשה שימוש בעדשות למצלמות בפורמט בינוני ומגדלות. התוצאות הטובות ביותר בפרמטר זה הוצגו על ידי מערכת העדשות Ortagoz f=135 מ"מ מהמצלמה.
עינית - Jupiter-3, עדשה - Ortagoz f=135 מ"מ,

עם זאת, במקרה זה, הדרישות ליישור המערכת הן מאוד מאוד מחמירות. ההזזה הקלה ביותר של המערכת תוביל לוויגנט של אחת הפינות. כדי לבדוק עד כמה המערכת שלך מיושרת, אתה יכול לסגור את הצמצם של עדשת Ortagoz ולראות עד כמה מרוכז המעגל המתקבל. הצילום מתבצע תמיד כשהצמצם של העדשה והעינית פתוחים לגמרי, והצמצם נשלט על ידי הצמצם של העדשה המובנית במצלמה. ברוב המקרים, המיקוד נעשה על ידי שינוי אורך המפוח. אם לעדשות המשמשות במערכת הטלסקופית יש תנועות משלהן, מיקוד מדויק מושג על ידי סיבובן. ולבסוף, ניתן לבצע מיקוד נוסף על ידי הזזת עדשת המצלמה. ובאור טוב, אפילו מערכת הפוקוס האוטומטי עובדת. אורך המוקד של המערכת המתקבלת גדול מדי עבור צילום פורטרט, אך קטע של צילום פנים מתאים למדי להערכת האיכות.

אי אפשר להעריך את עבודת העדשה מבלי להתמקד באינסוף, ולמרות שברור שמזג האוויר לא תרם לתמונות כאלה, אני מביא גם אותן.

אפשר לשים עדשה עם אורך מוקד קצר יותר מהעינית, וזה מה שקורה. עם זאת, זו יותר קוריוז מאשר שיטה ליישום מעשי.

כמה מילים על יישום ההתקנה הספציפי

השיטות הנ"ל להצמדת אלמנטים אופטיים למצלמה אינן מדריך לפעולה, אלא מידע לשיקוף. בעבודה עם מצלמות Casio QV4000 ו-QV3500, מוצע להשתמש בטבעת המתאם המקורית LU-35A עם הברגה של 58 מ"מ ולאחר מכן לחבר אליה את כל שאר האלמנטים האופטיים. כשעבדתי עם ה-Casio QV 3000, השתמשתי בעיצוב חיבור הברגה של 46 מ"מ המתואר במאמר חידוד המצלמה של Casio QV-3000. כדי להרכיב את עדשת Helios-44, מסגרת ריקה למסנני אור עם חוט של 49 מ"מ הונחה על חלק הזנב שלה ולחצה עם אום עם הברגה M42. השגתי את האום על ידי ניסור חלק מטבעת הארכת המתאם. לאחר מכן, השתמשתי בטבעת עטיפה של מתאם Jolos מחוטי M49 עד M59. מצד שני, על העדשה הוברגה טבעת עטיפה לצילום מאקרו M49 × 0.75-M42 × 1, לאחר מכן שרוול M42, גם הוא עשוי מטבעת הארכה מנוסה, ולאחר מכן מפוח ועדשות סטנדרטיות עם הברגה M42. יש הרבה מאוד טבעות מתאם עם חוטי M42. השתמשתי בטבעות מתאם עבור תושבת B או C, או בטבעת מתאם עבור חוט M39. כדי להרכיב את עדשת Jupiter-3 כעינית, הוברגה לתוך הברגה של המסנן טבעת הגדלה מתאם מהברגה M40.5 ל-M49 מ"מ, לאחר מכן נעשה שימוש בטבעת העטיפה של Jolos מ-M49 ל-M58, ואז מערכת זו הייתה מחובר למכשיר. בצד השני של העדשה, הוברג צימוד עם הברגה של M39, לאחר מכן טבעת מתאם מ-M39 ל-M42, ואז בדומה למערכת עם עדשת Helios-44.

תוצאות בדיקת המערכות האופטיות שהתקבלומונח בקובץ נפרד. הוא מכיל צילומים של המערכות האופטיות שנבדקו ותצלומי מצב של העולם, הממוקמים במרכז בפינת המסגרת. כאן אני נותן רק את הטבלה הסופית של ערכי הרזולוציה המקסימלית במרכז ובפינת המסגרת עבור העיצובים שנבדקו. הרזולוציה מתבטאת בשבץ/פיקסל. קווים שחורים ולבנים - 2 משיכות.

סיכום

הסכימה מתאימה לעבודה בכל מרחק, אך התוצאות מרשימות במיוחד עבור צילום מאקרו, שכן נוכחות המפוחים במערכת מקלה על התמקדות באובייקטים קרובים. אמנם בשילובים מסוימים Jupiter-3 נותן רזולוציה גבוהה יותר, אך גדולה יותר מהליוס-44, הווינטציה הופכת אותו לפחות אטרקטיבי כעינית קבועה למערכת עדשות מתחלפות.

ברצוני לאחל לחברות המייצרות כל מיני טבעות ואביזרים למצלמות לייצר צימוד עם הברגה M42 וטבעות מתאם מהברגה M42 להברגה מסנן, עם הברגה M42 פנימית וחיצונית לפילטר.

אני מאמין שאם מפעל אופטי כלשהו מייצר עינית מיוחדת של מערכת טלסקופית לשימוש עם מצלמות דיגיטליות ועדשות שרירותיות, אז למוצר כזה יהיה ביקוש מסוים. מטבע הדברים, עיצוב אופטי כזה חייב להיות מצויד בטבעת מתאם לחיבור למצלמה ובחוט או תושבת לעדשות קיימות,

זה, למעשה, הכל. הראיתי מה עשיתי, ואתה בעצמך מעריך אם האיכות הזו מתאימה לך או לא. ועוד. מכיוון שהיה שילוב אחד מוצלח, אז, כנראה, יש אחרים. תראה, אולי יש לך מזל.

הסקרנות והרצון לגלות תגליות חדשות של המדען הגדול ג' גלילאו העניקו לעולם המצאה נפלאה, שבלעדיה אי אפשר לדמיין את האסטרונומיה המודרנית - זו טֵלֶסקוֹפּ. בהמשך המחקר של מדענים הולנדים, הממציא האיטלקי השיג הגדלה משמעותית בקנה המידה של הטלסקופ בזמן קצר מאוד - זה קרה תוך מספר שבועות בלבד.

טווח האיתור של גלילאודמה לדוגמאות מודרניות רק מרחוק - זה היה מקל עופרת פשוט, שבקצותיו הניח הפרופסור עדשות דו-קמורות ודו-קעורות.

מאפיין חשוב וההבדל העיקרי בין היצירה של גלילאו לבין סקופי הזיהוי הקיימים בעבר היה איכות התמונה הטובה שהתקבלה עקב השחזה איכותית של עדשות אופטיות - הפרופסור טיפל באופן אישי בכל התהליכים, לא סמך על עבודה עדינה לאיש. חריצותו ונחישותו של המדען נשאו פרי, אם כי נדרשה עבודה רבה כדי להגיע לתוצאה הגונה - מתוך 300 עדשות, רק לאפשרויות בודדות היו התכונות והאיכות הנדרשות.

הדוגמאות ששרדו עד היום זוכות להערצה של מומחים רבים - גם בסטנדרטים מודרניים, איכות האופטיקה מצוינת, וזאת בהתחשב בעובדה שהעדשות קיימות כבר כמה מאות שנים.

למרות הדעות הקדומות ששררו בימי הביניים והנטייה להתייחס לרעיונות מתקדמים כ"תחבולות השטן", היקף האיתור זכה לפופולריות ראויה בכל אירופה.

המצאה משופרת אפשרה להשיג גידול של פי שלושים וחמישה, בלתי מתקבל על הדעת לכל חייו של גלילאו. בעזרת הטלסקופ שלו גילה גלילאו הרבה תגליות אסטרונומיות, שאפשרו לפתוח את הדרך למדע המודרני ולעורר התלהבות וצמא למחקר במוחות סקרנים וסקרנים רבים.

למערכת האופטית שהמציא גלילאו היו מספר חסרונות - בפרט, היא הייתה נתונה לסטייה כרומטית, אך שיפורים שבוצעו לאחר מכן על ידי מדענים אפשרו למזער את ההשפעה הזו. ראוי לציין שבמהלך בניית מצפה הכוכבים המפורסם של פריז נעשה שימוש בטלסקופים המצוידים במערכת האופטית של גלילאו.

למשקפת או לגלגול של גלילאו יש זווית צפייה קטנה - זה יכול להיחשב לחסרון העיקרי שלו. מערכת אופטית דומה משמשת כיום במשקפות תיאטרליות, שהן למעשה שני משקפי תצפית המחוברים יחדיו.

משקפת תיאטרון מודרנית עם מערכת מיקוד פנימית מרכזית מציעה בדרך כלל הגדלה של פי 2.5-4, המספיקה לצפייה לא רק במופעי תיאטרון, אלא גם באירועי ספורט וקונצרטים, המתאימים לטיולים הקשורים לסיור מפורט.

הגודל הקטן והעיצוב האלגנטי של משקפות תיאטרון מודרניות הופכים אותן לא רק למכשיר אופטי נוח, אלא גם לאביזר מקורי.

מהלך הקרניים בצינור הגלילי.

לאחר ששמע על המצאת הטלסקופ, כתב המדען האיטלקי המפורסם גלילאו גליליי בשנת 1610: "לפני כעשרה חודשים הגיעה לאוזנינו שמועה שבלגי מסוים בנה פרספקטיבה (כפי שכינה גלילאו את הטלסקופ), בעזרתה חפצים גלויים רחוקים מהעיניים, הופכים ניתנים להבחנה, כאילו היו קרובים. גלילאו לא הכיר את עקרון הפעולה של הטלסקופ, אך בקיא בחוקי האופטיקה, הוא ניחש עד מהרה על מבנהו ותכנן טלסקופ בעצמו. "תחילה הכנתי צינור עופרת", הוא כתב, "שבקצותיה הנחתי שתי כוסות משקפיים, שתיהן שטוחות מצד אחד, בצד השני האחת קמורה-כדורית, השנייה קעורה. על ידי הנחת העין שלי ליד הזכוכית הקעורה, ראיתי עצמים גדולים מספיק וקרובים. ואכן, הם נראו קרובים פי שלושה ופי עשרה גדולים יותר מאשר במבט בעין הטבעית. לאחר מכן, פיתחתי צינור מדויק יותר, שייצג אובייקטים מוגדלים ביותר משישים. מאחורי זה, בלי לחסוך בעמל ובשום אמצעים, השגתי את העובדה שבניתי לעצמי איבר מעולה עד כדי כך שהדברים נראו דרכו, במבט, גדולים פי אלף ויותר משלושים יותר מאשר במבט בעזרת יכולות טבעיות. . גלילאו היה הראשון שהבין שאיכות העדשות למשקפיים ולטלסקופים צריכה להיות שונה לחלוטין. מתוך עשר הכוסות, רק אחת מתאימה לשימוש בהיקף זיהוי. הוא שיפר את טכנולוגיית העדשות במידה שלא הושגה קודם לכן. זה איפשר לו ליצור טלסקופ בהגדלה של פי שלושים, בעוד שהטלסקופים של אומני משקפיים הוגדלו רק שלוש פעמים.

הטלסקופ הגלילי הורכב משתי כוסות, מהן הפונה לעצם (האובייקטיבית) קמורה, כלומר אוספת קרני אור, וזו שפונה לעין (העינית) זכוכית קעורה ומפזרת. הקרניים שהגיעו מהאובייקט נשברו בעדשה, אך לפני מתן תמונה הן נפלו על העינית, שפיזרה אותן. בסידור כזה של משקפיים, הקרניים לא יצרו תמונה אמיתית, היא כבר נוצרה על ידי העין עצמה, שהיווה כאן, כביכול, את החלק האופטי של הצינור עצמו.

ניתן לראות מהאיור שהעדשה O נתנה במוקד שלה תמונה אמיתית ba של האובייקט הנצפה (תמונה זו היא הפוכה, שניתן היה לראות על ידי צילוםה על המסך). עם זאת, העינית הקעורה O1, המותקנת בין התמונה לעדשה, פיזרה את הקרניים המגיעות מהעדשה, לא אפשרה להן לחצות, ובכך מנעה היווצרות תמונה אמיתית ba. העדשה המתפצלת יצרה תמונה וירטואלית של האובייקט בנקודות A1 ו-B1, שנמצאה במרחק של מיטב הראייה. כתוצאה מכך, גלילאו קיבל תמונה דמיונית, מוגדלת וישירה של האובייקט. הגדלה של טלסקופ שווה ליחס בין אורכי המוקד של האובייקטיב לאורך המוקד של העינית. בהתבסס על זה, אולי נראה שאתה יכול לקבל עליות גדולות באופן שרירותי. עם זאת, אפשרויות טכניות מציבות גבול לעלייה חזקה: קשה מאוד לטחון כוסות בקוטר גדול. בנוסף, עבור אורכי מוקד גדולים מדי, נדרש צינור ארוך מדי שאי אפשר היה לעבוד איתו. מחקר בטלסקופים של גלילאו, שמורים במוזיאון לתולדות המדע בפירנצה, מראה שהטלסקופ הראשון שלו נתן הגדלה של פי 14, השני - פי 19.5, והשלישי - פי 34.6.

למרות שגלילאו לא יכול להיחשב כממציא הטלסקופ, הוא ללא ספק היה הראשון שיצר אותו על בסיס מדעי, תוך שימוש בידע שהיה ידוע לאופטיקה בתחילת המאה ה-17, והפך אותו לכלי רב עוצמה למחקר מדעי. . הוא היה האדם הראשון שהביט בשמי הלילה דרך טלסקופ. אז הוא ראה משהו שאף אחד לא ראה לפניו. קודם כל, גלילאו ניסה לשקול את הירח. על פניו היו הרים ועמקים. פסגות ההרים והקירקים זרחו כסף בקרני השמש, וצללים ארוכים השחירו בעמקים. מדידת אורך הצללים אפשרה לגלילאו לחשב את גובה הרי הירח. בשמי הלילה הוא גילה כוכבים חדשים רבים. לדוגמה, בקבוצת הכוכבים פליאדות היו יותר מ-30 כוכבים, בעוד שלפני כן היו רק שבעה. בקבוצת הכוכבים אוריון - 80 במקום 8. שביל החלב, שנחשב בעבר כזוגות זוהרים, התפורר בטלסקופ למספר עצום של כוכבים בודדים. להפתעתו הגדולה של גלילאו, הכוכבים בטלסקופ נראו קטנים יותר בגודלם מאשר כשהם נצפו בעין בלתי מזוינת, שכן הם איבדו את ההילות שלהם. כוכבי הלכת, לעומת זאת, הוצגו כדיסקים זעירים, כמו הירח. בהצביעו על הצינור לעבר צדק, גלילאו הבחין בארבעה מאורות קטנים נעים בחלל יחד עם כוכב הלכת ומשנים את מיקומם ביחס אליו. לאחר חודשיים של תצפיות, גלילאו ניחש שאלו הלוויינים של צדק והציע שצדק גדול פי כמה מכדור הארץ בגודלו. בהתחשב בונוס, גלילאו גילה שיש לו שלבים דומים לאלו של הירח ולכן הוא חייב להסתובב סביב השמש. לבסוף, בהתבוננות בשמש מבעד לזכוכית הסגולה, הוא מצא כתמים על פני השטח שלה, ומתוך תנועתם קבע שהשמש מסתובבת סביב ציריה.

את כל התגליות המדהימות הללו גילה גלילאו בפרק זמן קצר יחסית הודות לטלסקופ. הם עשו רושם מדהים על בני זמננו. נראה היה שצעיף הסודיות נפל מהיקום והוא מוכן לחשוף בפני האדם את מעמקיו הפנימיים. כמה גדול היה העניין באסטרונומיה באותה תקופה ניתן לראות מהעובדה שרק באיטליה, גלילאו קיבל מיד הזמנה למאה מכשירים מהמערכת שלו. אחד הראשונים שהעריכו את תגליותיו של גלילאו היה אסטרונום מצטיין אחר של אותה תקופה, יוהנס קפלר. בשנת 1610, קפלר הגה עיצוב חדש ביסודו של הטלסקופ, שהורכב משתי עדשות דו קמורות. באותה שנה הוא פרסם את העבודה המרכזית Dioptric, שבדקה בפירוט את תורת הטלסקופים והמכשירים האופטיים בכלל. קפלר עצמו לא יכול היה להרכיב טלסקופ - לשם כך לא היו לו אמצעים ולא עוזרים מוסמכים. עם זאת, בשנת 1613, על פי תוכנית קפלר, אסטרונום אחר, שיינר, בנה את הטלסקופ שלו.

עבודה בקורס

דיסציפלינה: אופטיקה יישומית

על הנושא: חישוב צינור קפלר

מבוא

מערכות אופטיות טלסקופיות

1 סטיות של מערכות אופטיות

2 סטייה כדורית

3 סטייה כרומטית

4 סטייה קומטית (תרדמת)

5 אסטיגמציה

6 עקמומיות שדה תמונה

7 עיוות (עיוות)

חישוב מידות של המערכת האופטית

סיכום

סִפְרוּת

יישומים

מבוא

טלסקופים הם מכשירים אופטיים אסטרונומיים שנועדו לצפות בגרמי שמיים. טלסקופים משמשים עם שימוש במקלטי קרינה שונים לתצפיות חזותיות, צילומיות, ספקטרליות ופוטואלקטריות של גרמי שמיים.

לטלסקופים חזותיים יש עדשה ועינית והם מה שנקרא מערכת אופטית טלסקופית: הם ממירים קרן מקבילה של קרניים הנכנסת לעדשה לקרן מקבילה היוצאת מהעינית. במערכת כזו, הפוקוס האחורי של המטרה עולה בקנה אחד עם הפוקוס הקדמי של העינית. המאפיינים האופטיים העיקריים שלו הם: הגדלה לכאורה Г, שדה ראייה זוויתי 2W, קוטר אישון יציאה D", רזולוציה וכוח חודר.

ההגדלה הנראית לעין של המערכת האופטית היא היחס בין הזווית שבה נצפית התמונה הניתנת על ידי המערכת האופטית של המכשיר לבין גודלו הזוויתי של האובייקט כאשר הוא צופה ישירות בעין. הגדלה לכאורה של המערכת הטלסקופית:

G \u003d f "about / f" בסדר \u003d D / D",

כאשר f "ob ו-f" בסדר הם אורכי המוקד של העדשה והעינית,

D - קוטר הכניסה,

ד" - אישון היציאה. לפיכך, על ידי הגדלת אורך המוקד של המטרה או הקטנת אורך המוקד של העינית, ניתן להגיע להגדלות גדולות. אולם ככל שההגדלה של הטלסקופ תהיה גדולה יותר, כך שדה הראייה שלו קטן יותר. עיוות גדול יותר של תמונות אובייקט עקב חוסר השלמות של האופטיקה של המערכת.

אישון היציאה הוא הקטע הקטן ביותר של קרן האור היוצאת מהטלסקופ. במהלך תצפיות, אישון העין מיושר עם אישון היציאה של המערכת; לכן, הוא לא צריך להיות גדול יותר מאישון העין של המתבונן. אחרת, חלק מהאור שנאסף על ידי העדשה לא ייכנס לעין ויאבד. בדרך כלל, קוטר אישון הכניסה (מסגרת העדשה) גדול בהרבה מהאישון של העין, ומקורות אור נקודתיים, בפרט כוכבים, נראים הרבה יותר בהירים במבט מבעד לטלסקופ. הבהירות לכאורה שלהם פרופורציונלית לריבוע של קוטר אישון הכניסה של הטלסקופ. כוכבים חלשים שאינם נראים לעין בלתי מזוינת ניתן לראות בבירור בטלסקופ עם אישון כניסה גדול. מספר הכוכבים הנראים דרך טלסקופ גדול בהרבה ממה שנצפה ישירות על ידי העין.

טלסקופ סטייה אופטית אסטרונומית

1. מערכות אופטיות טלסקופיות

1 סטיות של מערכות אופטיות

סטיות של מערכות אופטיות (lat. - סטייה) - עיוותים, שגיאות תמונה הנגרמות מחוסר השלמות של המערכת האופטית. סטיות, בדרגות שונות, כפופות לכל עדשות, אפילו היקרות ביותר. מאמינים שככל שטווח אורכי המוקד של העדשה גדול יותר, כך רמת הסטיות שלה גבוהה יותר.

הסוגים הנפוצים ביותר של סטייות הם להלן.

2 סטייה כדורית

רוב העדשות בנויות באמצעות עדשות עם משטחים כדוריים. עדשות כאלה קלות לייצור, אך הצורה הכדורית של העדשות אינה אידיאלית להפקת תמונה חדה. ההשפעה של סטייה כדורית מתבטאת בריכוך הניגודיות וטשטוש הפרטים, מה שנקרא "סבון".

איך זה קורה? קרני אור מקבילות העוברות דרך עדשה כדורית נשברות, קרניים העוברות דרך קצה העדשה מתמזגות בנקודת מוקד קרובה יותר לעדשה מאשר קרני אור העוברות במרכז העדשה. במילים אחרות, לקצוות העדשה אורך מוקד קצר יותר מהמרכז. התמונה למטה מראה בבירור כיצד קרן אור עוברת דרך עדשה כדורית ובגלל אילו סטיות כדוריות מופיעות.

קרני האור העוברות דרך העדשה ליד הציר האופטי (קרוב יותר למרכז) ממוקדות באזור B, רחוק יותר מהעדשה. קרני האור העוברות דרך אזורי הקצה של העדשה ממוקדות באזור A, קרוב יותר לעדשה.

3 סטייה כרומטית

סטייה כרומטית (CA) היא תופעה הנגרמת מפיזור האור העובר בעדשה, כלומר. פירוק קרן אור למרכיביה. קרניים בעלות אורכי גל שונים (צבעים שונים) נשברות בזוויות שונות, ולכן נוצרת קשת מקרן לבנה.

סטיות כרומטיות מובילות לירידה בבהירות התמונה ולהופעת "שוליים" צבעוניים, במיוחד על עצמים מנוגדים.

כדי להילחם בסטיות כרומטיות, נעשה שימוש בעדשות אפוכרומטיות מיוחדות מזכוכית בעלת פיזור נמוך, שאינן מפרקות את קרני האור לגלים.

1.4 סטייה קומטית (תרדמת)

תרדמת או סטיית תרדמת היא תופעה הנראית בפריפריה של תמונה שנוצרת על ידי עדשה מתוקנת לסטייה כדורית וגורמת לקרני האור החודרות לקצה העדשה בזווית כלשהי להתכנס לשביט ולא לנקודה הרצויה. מכאן שמו.

צורתו של השביט מכוונת באופן רדיאלי, כאשר זנבו מצביע לכיוון או הרחק ממרכז התמונה. הטשטוש שנוצר בקצוות התמונה נקרא התלקחות תרדמת. תרדמת, שיכולה להתרחש אפילו בעדשות המשחזרות במדויק את הנקודה כנקודה על הציר האופטי, נגרמת מהבדל בשבירה בין קרני האור מנקודה הממוקמת מחוץ לציר האופטי ועוברת דרך קצוות העדשה, לבין קרן אור ראשית מאותה נקודה העוברת דרך מרכז העדשה.

התרדמת גדלה ככל שזווית הקרן הראשית גדלה ומובילה לירידה בקונטרסט בקצוות התמונה. ניתן להשיג מידה מסוימת של שיפור על ידי עצירת העדשה. תרדמת יכולה גם לגרום לאזורים מטושטשים בתמונה להתפוצץ החוצה, וליצור אפקט לא נעים.

ביטול הן של סטייה כדורית והן של תרדמת עבור אובייקט הממוקם במרחק צילום מסוים נקרא אפלנטיזם, ועדשה המתוקנת בצורה זו נקראת אפלנטיזם.

5 אסטיגמציה

עם עדשה מתוקנת עבור סטייה כדורית וקומטית, נקודת אובייקט על הציר האופטי תשוחזר במדויק כנקודה בתמונה, אך נקודת עצם מחוץ לציר האופטי לא תופיע כנקודה בתמונה, אלא כנקודה בתמונה. צל או קו. סוג זה של סטייה נקרא אסטיגמציה.

ניתן לראות תופעה זו בקצוות התמונה אם תעבירו מעט את מיקוד העדשה למצב שבו נקודת האובייקט מתוארת בצורה חדה כקו המכוון בכיוון רדיאלי ממרכז התמונה, ושוב מעבירים את פוקוס למיקום אחר שבו נקודת האובייקט מתוארת בצורה חדה כקו המכוון בכיוון המעגל הקונצנטרי. (המרחק בין שני עמדות המיקוד הללו נקרא ההבדל האסטיגמטי).

במילים אחרות, קרני האור במישור המרידיונל וקרני האור במישור הסגיטלי נמצאות במיקומים שונים, כך ששתי קבוצות הקרניים הללו אינן מתחברות באותה נקודה. כאשר העדשה מוגדרת למיקום המוקד האופטימלי למישור המרידיאלי, קרני האור במישור הסגיטלי מיושרות לכיוון המעגל הקונצנטרי (מיקום זה נקרא המוקד המרידיאלי).

באופן דומה, כאשר העדשה מוגדרת למיקום המוקד האופטימלי למישור הסגיטלי, קרני האור במישור המרידיאלי יוצרות קו המכוון בכיוון הרדיאלי (מיקום זה נקרא המוקד הסגיטלי).

עם סוג זה של עיוות, אובייקטים בתמונה נראים מעוקלים, מטושטשים במקומות, קווים ישרים נראים מעוקלים ואפשר להתכהות. אם העדשה סובלת מאסטיגמציה אז מותר לחלקי חילוף, שכן לא ניתן לרפא את התופעה.

6 עקמומיות שדה תמונה

עם סוג זה של סטייה, מישור התמונה מתעקל, כך שאם מרכז התמונה נמצא בפוקוס, אז קצוות התמונה אינם מפוקסים, ולהיפך, אם הקצוות בפוקוס, אז המרכז בחוץ. של מיקוד.

1.7 עיוות (עיוות)

סוג זה של סטייה מתבטא בעיוות של קווים ישרים. אם קווים ישרים קעורים, העיוות נקרא כרית סיכה, אם קמור - בצורת חבית. עדשות זום מייצרות בדרך כלל עיוות חבית בזווית רחבה (זום מינימלי) ועיוות כרית בטלפוטו (זום מקסימלי).

2. חישוב מידות של המערכת האופטית

נתונים ראשוניים:

כדי לקבוע את אורכי המוקד של העדשה והעינית, אנו פותרים את המערכת הבאה:

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 מ"מ;

f' בסדר \u003d 19.6154 מ"מ;

קוטר תלמיד הכניסה מחושב על ידי הנוסחה D \u003d D'G

D ב \u003d 2.5 * 12 \u003d 30 מ"מ;

שדה הראייה הליניארי של העינית נמצא על ידי הנוסחה:

; y' = 235.3846*1.5o; y'=6.163781 מ"מ;

שדה הראייה הזוויתי של העינית נמצא בנוסחה:

חישוב מערכת פריזמה

D 1 -פני הכניסה של הפריזמה הראשונה;

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

D 1 \u003d 21.163781 מ"מ;

אורך הקרניים של המנסרה הראשונה =*2=21.163781*2=42.327562;

D 2 - פני הקלט של המנסרה השנייה (גזירת הנוסחה בנספח 3);

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

D 2 \u003d 18.91 מ"מ;

אורך קרני הפריזמה השנייה =*2=18.91*2=37.82;

בעת חישוב המערכת האופטית, המרחק בין המנסרות נבחר בטווח של 0.5-2 מ"מ;

כדי לחשב את המערכת הפריזמטית, יש צורך להביא אותה לאוויר.

הבה נצמצם את אורך הנתיב של קרני המנסרות לאוויר:

l 01 - אורך הפריזמה הראשונה מופחת לאוויר

n=1.5688 (מקדם שבירה של זכוכית BK10)

l 01 \u003d l 1 / n \u003d 26.981 מ"מ

l 02 \u003d l 2 / n \u003d 24.108 מ"מ

קביעת כמות תנועת העינית כדי להבטיח מיקוד בתוך ± 5 דיופטרים

ראשית עליך לחשב את המחיר של דיופטרה אחת f ' בסדר 2 / 1000 \u003d 0.384764 (המחיר של דיופטרה אחת.)

הזזת העינית להשגת המיקוד הרצוי: מ"מ

בדיקת הצורך במריחת ציפוי מחזיר אור על הפנים המחזירות:

(זווית הסטייה המותרת של הסטייה מהקרן הצירית, כאשר עדיין לא הופר מצב ההחזר הפנימי הכולל)

(הגבלת זווית השכיחות של קרניים על פני הכניסה של המנסרה, שבה אין צורך ליישם ציפוי רפלקטיבי). לכן: אין צורך בציפוי מחזיר אור.

חישוב עינית:

מכיוון ש-2ω' = 34.9, סוג העינית הנדרש הוא סימטרי.

f’ ok =19.6154 מ"מ (אורך מוקד מחושב);

K p \u003d S ' F / f ' בסדר \u003d 0.75 (גורם המרה)

S ' F \u003d K p * f ' בסדר

S ’ F =0.75* f’ בסדר (ערך אורך מוקד אחורי)

הוצאת אישון היציאה נקבעת על ידי הנוסחה: S' p = S' F + z' p

z’ p נמצא לפי הנוסחה של ניוטון: z’ p = -f’ ok 2 / z p כאשר z p הוא המרחק מהמוקד הקדמי של העינית לסרעפת הצמצם. בסקופי איתור עם מערכת עוטפת פריזמה, דיאפרגמת הצמצם היא בדרך כלל קנה העדשה. כקירוב ראשון, נוכל לקחת את z p שווה לאורך המוקד של העדשה עם סימן מינוס, לכן:

z p = -235.3846 מ"מ

הוצאת אישון היציאה שווה ל:

S’ p = 14.71155+1.634618=16.346168 מ"מ

חישוב סטייה של רכיבי מערכת אופטיים.

חישוב הסטייה כולל חישוב של סטייות העינית והמנסרה עבור שלושה אורכי גל.

חישוב סטיית עינית:

חישוב סטיות העינית מתבצע במהלך הפוך של הקרניים, באמצעות חבילת התוכנה ROSA.

אתה בסדר \u003d 0.0243

חישוב סטיות של מערכת הפריזמה:

הסטיות של המנסרות הרפלקטיביות מחושבות באמצעות הנוסחאות של סטייות מסדר שלישי של לוח מקבילי מישור שווה. עבור זכוכית BK10 (n=1.5688).

סטייה כדורית אורכית:

δS ' pr \u003d (0.5 * d * (n 2 -1) * sin 2 b) / n 3

b’=arctg(D/2*f’ ob)=3.64627 o

d=2D 1 +2D 2 =80.15 מ"מ

dS' pr \u003d 0.061337586

כרומטיזם של מיקום:

(S' f - S' c) pr \u003d 0.33054442

תרדמת מרידיאן:

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

δy" = -0.001606181

חישוב סטיית העדשה:

סטייה כדורית אורכית δS' sf:

δS’ sf \u003d - (δS ’ pr + δS ’ ok) \u003d -0.013231586

כרומטיזם של מיקום:

(S’ f - S’ c) rev \u003d δS’ xp = - ((S’ f - S’ c) pr + (S’ f - S’ c) ok) \u003d -0.42673442

תרדמת מרידיאן:

δy’ to = δy’ ok - δy’ pr

δy' ל-=0.00115+0.001606181=0.002756181

הגדרה של אלמנטים מבניים של העדשה.

סטיות של מערכת אופטית דקה נקבעות על ידי שלושה פרמטרים עיקריים P, W, C. נוסחה משוערת פרופ. G.G. Slyusareva מחבר את הפרמטרים העיקריים P ו-W:

P = P 0 +0.85(W-W 0)

החישוב של עדשה מודבקת עם שתי עדשות מצטמצם למציאת שילוב מסוים של משקפיים עם ערכים נתונים של P 0 ו-C.

חישוב עדשה בעלת שתי עדשות לפי שיטת פרופ. ג.ג. Slyusareva:

) בהתבסס על ערכי סטייות העדשה δS' xp, δS' sf, δy' k. המתקבלים מהתנאים לפיצוי על סטייות של מערכת הפריזמה והעינית, נמצאו סכומי הסטייה:

S I xp = δS' xp = -0.42673442

S I \u003d 2 * δS 'sf / (tgb ') 2

S I =6.516521291

S II \u003d 2 * δy ל-'/(tgb') 2 *tgω

SII =172.7915624

) בהתבסס על הסכומים, הפרמטרים של המערכת נמצאים:

S I xp / f 'ob

S II / f'ob

) P 0 מחושב:

P 0 = P-0.85(W-W 0)

) לפי הגרף-נומוגרמה, הקו חוצה את התא ה-20. בואו נבדוק את השילובים של משקפיים K8F1 ו-KF4TF12:

) מהטבלה מוצגים הערכים של P 0 ,φ k ו- Q 0 המתאימים לערך שצוין עבור K8F1 (לא מתאים)

φk = 2.1845528

עבור KF4TF12 (מתאים)

) לאחר מציאת P 0 ,φ k ו-Q 0, Q מחושב לפי הנוסחה:

) לאחר מציאת Q, הערכים a 2 ו- 3 של קרן האפס הראשונה נקבעים (1 \u003d 0, מכיוון שהאובייקט נמצא באינסוף, ו- 4 \u003d 1 - ממצב הנורמליזציה):

) הערכים של i קובעים את רדיוסי העקמומיות של עדשות דקות:

עדשות רדיוס דקות:

) לאחר חישוב הרדיוסים של עדשה דקה, עובי העדשה נבחרים משיקולי התכנון הבאים. העובי לאורך ציר העדשה החיובית d1 הוא סכום הערכים האבסולוטיים של החצים L1, L2 והעובי לאורך הקצה, שחייב להיות לפחות 0.05D.

h=D ב-/2

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

L 1 \u003d 0.58818 2 \u003d -1.326112

d 1 \u003d L 1 -L 2 + 0.05D

) לפי העוביים המתקבלים, חשב את הגבהים:

h 1 \u003d f בערך \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

) רדיוסי עקמומיות של העדשה בעוביים סופיים:

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)

בקרת התוצאות מתבצעת על ידי חישוב במחשב באמצעות תוכנת "ROSA":

השוואה של סטיית העדשה

הסטיות המתקבלות והמחושבות קרובות בערכים שלהן.

יישור סטייה של טלסקופ

הפריסה מורכבת בקביעת המרחק למערכת המנסרה מהמטרה ומהעינית. המרחק בין המטרה לעינית מוגדר כ (S' F ' ob + S' F ' ok + Δ). מרחק זה הוא סכום המרחק בין העדשה לפריזמה הראשונה, שווה למחצית מאורך המוקד של העדשה, נתיב האלומה בפריזמה הראשונה, המרחק בין המנסרות, נתיב האלומה בפריזמה השנייה, המרחק מהמשטח האחרון של המנסרה השנייה למישור המוקד והמרחק מהמישור הזה לעינית.

692+81.15+41.381+14.777=255

סיכום

עבור עדשות אסטרונומיות, הרזולוציה נקבעת לפי המרחק הזוויתי הקטן ביותר בין שני כוכבים שניתן לראות בנפרד בטלסקופ. באופן תיאורטי, ניתן להעריך את כוח הרזולוציה של טלסקופ חזותי (בשניות קשת) עבור הקרניים הצהובות-ירוקות שהעין רגישה להן על ידי הביטוי 120/D, כאשר D הוא קוטר אישון הכניסה של הטלסקופ, מבוטא במילימטרים.

כוח החדירה של טלסקופ הוא גודל הכוכבים המגביל של כוכב שניתן לצפות בו בטלסקופ זה בתנאי אטמוספירה טובים. איכות תמונה ירודה, עקב ריצוד, בליעה ופיזור של קרניים על ידי האטמוספירה של כדור הארץ, מפחיתה את הגודל המרבי של כוכבים הנצפים בפועל, ומפחיתה את ריכוז אנרגיית האור על הרשתית, לוח הצילום או מקלט קרינה אחר בטלסקופ. כמות האור שנאספת על ידי אישון הכניסה של טלסקופ גדלה ביחס לשטחו; במקביל, גם עוצמת החדירה של הטלסקופ עולה. עבור טלסקופ עם קוטר אובייקטיבי של D מילימטרים, כוח החדירה, המתבטא בסדרי כוכבים עבור תצפיות חזותיות, נקבע על ידי הנוסחה:

mvis=2.0+5 lgD.

בהתאם למערכת האופטית, הטלסקופים מחולקים לעדשה (מפרקטורים), מראה (רפלקטורים) וטלסקופים לעדשת מראה. אם למערכת עדשות טלסקופית יש אובייקטיבי חיובי (אוסף) ועינית שלילית (מפזרת), אז זה נקרא מערכת גלילית. למערכת העדשות הטלסקופיות של קפלר יש אובייקטיבי חיובי ועינית חיובית.

המערכת של גלילאו נותנת תמונה וירטואלית ישירה, בעלת שדה ראיה קטן ועוצמת הארה קטנה (קוטר אישון יציאה גדול). פשטות העיצוב, אורכה הקצר של המערכת והאפשרות לקבל תמונה ישירה הם יתרונותיה העיקריים. אבל שדה הראייה של מערכת זו קטן יחסית, והיעדר תמונה אמיתית של האובייקט בין העדשה לעינית אינו מאפשר שימוש ברומן. לכן לא ניתן להשתמש במערכת הגלילית למדידות במישור המוקד. כיום הוא משמש בעיקר במשקפות תיאטרון, בהן אין צורך בהגדלה גבוהה ובשדה ראייה.

מערכת קפלר נותנת תמונה אמיתית והפוכה של עצם. עם זאת, כאשר צופים בגרמי שמיים, הנסיבות האחרונות אינן כל כך חשובות, ולכן מערכת קפלר נפוצה ביותר בטלסקופים. אורך צינור הטלסקופ במקרה זה שווה לסכום אורכי המוקד של המטרה והעינית:

L \u003d f "ob + f" בערך.

ניתן לצייד את מערכת קפלר עם רשת בצורת צלחת מקבילה למישור עם קנה מידה וצלב. מערכת זו נמצאת בשימוש נרחב בשילוב עם מערכת פריזמה המאפשרת הדמיה ישירה של עדשות. מערכות קפלריאניות משמשות בעיקר לטלסקופים חזותיים.

בנוסף לעין, שהיא קולטת הקרינה בטלסקופים חזותיים, ניתן לתעד תמונות של עצמים שמימיים באמולסיה צילומית (טלסקופים כאלה נקראים אסטרוגרפים); מכפיל פוטו וממיר אלקטרוני-אופטי מאפשרים להגביר פעמים רבות אות אור חלש מכוכבים המרוחקים ממרחקים גדולים; ניתן להקרין תמונות על צינור טלסקופ טלוויזיה. תמונה של עצם יכולה להישלח גם לאסטרוספקטרוגרף או לאסטרופוטומטר.

כדי לכוון את צינור הטלסקופ אל העצם השמימי הרצוי, נעשה שימוש בתושבת טלסקופ (חצובה). הוא מספק את היכולת לסובב את הצינור סביב שני צירים מאונכים זה לזה. בסיס התושבת נושא ציר, שסביבו יכול הציר השני להסתובב כשצינור הטלסקופ מסתובב סביבו. בהתאם לכיוון הצירים במרחב, מתקנים מחולקים למספר סוגים.

בהרכבות אל-אזימוט (או אופקי), ציר אחד הוא אנכי (ציר האזימוט), והשני (ציר מרחק הזניט) הוא אופקי. החיסרון העיקרי של מתקן אלטאזימוט הוא הצורך לסובב את הטלסקופ סביב שני צירים כדי לעקוב אחר עצם שמימי שנע עקב הסיבוב היומי לכאורה של הכדור השמימי. תושבות אלטאזימוט מסופקות עם מכשירים אסטרומטריים רבים: מכשירים אוניברסליים, מעגלי מעבר ומרידיאן.

כמעט לכל הטלסקופים הגדולים המודרניים יש מעמד משווני (או פרלקטי), שבו הציר הראשי - קוטבי או שעתי - מופנה אל הקוטב השמימי, והשני - ציר הנטייה - מאונך אליו ונמצא במישור של אֶקְוָטוֹר. היתרון של תושבת פרלקסה הוא שכדי לעקוב אחר התנועה היומיומית של כוכב, מספיק לסובב את הטלסקופ סביב ציר קוטבי אחד בלבד.

סִפְרוּת

1. טכנולוגיה דיגיטלית. / אד. E.V. אובריינובה. - מ.: רדיו ותקשורת, 2010. - 464 עמ'.

כגן ב.מ. אוֹפְּטִיקָה. - מ.: Enerngoatomizdat, 2009. - 592 עמ'.

Skvortsov G.I. הנדסת מחשבים. - MTUCI M. 2007 - 40 עמ'.

תקשורת 1

אורך מוקד 19.615 מ"מ

צמצם יחסי 1:8

זווית ראייה

הזיזו את העינית ב-1 דיופטר. 0.4 מ"מ

אלמנטים מבניים

19.615; =14.755;

קרן צירית

						∆ C ∆ F S´ F -S´ C

אלומה ראשית

חתך מרידיאלי של קורה אלכסונית

	ω 1 \u003d -1 0 30 '			ω 1 = -1 0 10'30 אינץ'

נושאים של מקודד USE: מכשירים אופטיים.

כפי שאנו יודעים מהנושא הקודם, לבדיקה מפורטת יותר של האובייקט, אתה צריך להגדיל את זווית הראייה. אז התמונה של האובייקט על הרשתית תהיה גדולה יותר, וזה יוביל לגירוי של מספר גדול יותר של קצות עצבים של עצב הראייה; מידע חזותי נוסף יישלח למוח, ונוכל לראות פרטים חדשים של האובייקט המדובר.

למה זווית הראייה קטנה? יש לכך שתי סיבות: 1) החפץ עצמו קטן; 2) האובייקט, למרות שהוא גדול מספיק בגודלו, ממוקם רחוק.

מכשירים אופטיים - אלו מכשירים להגדלת זווית הראייה. זכוכית מגדלת ומיקרוסקופ משמשים לבדיקת עצמים קטנים. כדי לצפות בעצמים מרוחקים, נעשה שימוש במשקפי איכון (כמו גם במשקפות, טלסקופים וכו')

עין בלתי מזוינת.

אנו מתחילים בהסתכלות על חפצים קטנים בעין בלתי מזוינת. להלן, העין נחשבת תקינה. נזכיר שעין תקינה במצב לא לחוץ ממקדת קרן אור מקבילה ברשתית, ומרחק הראייה הטובה ביותר לעין תקינה הוא ס"מ.

תן לחפץ קטן בגודלו להיות במרחק של מיטב הראייה מהעין (איור 1). תמונה הפוכה של העצם מופיעה על הרשתית, אבל, כזכור, התמונה הזו מתהפכת שוב בקליפת המוח, וכתוצאה מכך, אנו רואים את האובייקט בדרך כלל - לא הפוך.

בשל הקטנות של האובייקט, גם זווית הראייה קטנה. נזכיר כי זווית קטנה (ברדיאנים) זהה כמעט למשיק שלה: . זו הסיבה:

. (1)

אם רמרחק מהמרכז האופטי של העין לרשתית, אז גודל התמונה על הרשתית יהיה שווה ל:

. (2)

מ-(1) ו-(2) יש לנו גם:

. (3)

כידוע, קוטר העין הוא בערך 2.5 ס"מ, אז. לכן, יוצא מ-(3) שכאשר אובייקט קטן נצפה בעין בלתי מזוינת, תמונת האובייקט על הרשתית קטנה בערך פי 10 מהאובייקט עצמו.

זכוכית מגדלת.

ניתן להגדיל תמונה של עצם על הרשתית באמצעות זכוכית מגדלת.

זכוכית מגדלת - זו רק עדשה מתכנסת (או מערכת עדשות); אורך המוקד של זכוכית מגדלת הוא בדרך כלל בטווח של 5 עד 125 מ"מ. עצם הנצפה דרך זכוכית מגדלת מונח במישור המוקד שלו (איור 2). במקרה זה, הקרניים הבוקעות מכל נקודה של העצם, לאחר שעברו בזכוכית המגדלת, הופכות מקבילות, והעין ממקדת אותן ברשתית מבלי לחוות מתח.

כעת, כפי שאנו רואים, זווית הראייה היא . הוא גם קטן ושווה בערך למשיק שלו:

. (4)

הגודל לתמונות על הרשתית שוות כעת ל:

. (5)

או, תוך התחשבות (4):

. (6)

כמו באיור. 1, החץ האדום על הרשתית מצביע גם למטה. המשמעות היא ש(בהתחשב בהיפוך המשני של התמונה על ידי התודעה שלנו) דרך זכוכית מגדלת אנו רואים תמונה לא הפוכה של האובייקט.

זכוכית מגדלת הוא היחס בין גודל התמונה בעת שימוש בזכוכית מגדלת לגודל התמונה בעת צפייה באובייקט בעין בלתי מזוינת:

. (7)

החלפת ביטויים (6) ו-(3) כאן, נקבל:

. (8)

לדוגמה, אם אורך המוקד של זכוכית מגדלת הוא 5 ס"מ, אז ההגדלה שלה היא . כשמסתכלים עליו דרך זכוכית מגדלת כזו, אובייקט נראה גדול פי חמישה מאשר במבט בעין בלתי מזוינת.
אנו גם מחליפים יחסים (5) ו-(2) בנוסחה (7):

לפיכך, ההגדלה של זכוכית מגדלת היא הגדלה זוויתית: היא שווה ליחס בין זווית הראייה בעת צפייה באובייקט דרך זכוכית מגדלת לבין זווית הראייה בעת צפייה באובייקט זה בעין בלתי מזוינת.

שימו לב שההגדלה של זכוכית מגדלת היא ערך סובייקטיבי - הרי הערך בנוסחה (8) הוא המרחק של הראייה הטובה ביותר לעין תקינה. במקרה של עין קרובה או רחוקה, מרחק הראייה הטוב ביותר יהיה קטן או גדול בהתאם.

מנוסחה (8) עולה שההגדלה של זכוכית המגדלת גדולה יותר, ככל שאורך המוקד שלה קטן יותר. הקטנת אורך המוקד של עדשה מתכנסת מושגת על ידי הגדלת העקמומיות של משטחי השבירה: יש להפוך את העדשה לקמורה יותר ובכך להקטין את גודלה. כאשר ההגדלה מגיעה ל-40-50, גודל הזכוכית המגדלת הופך שווה למספר מילימטרים. עם גדלים קטנים עוד יותר של זכוכית מגדלת, זה יהפוך לבלתי אפשרי להשתמש בה, ולכן היא נחשבת לגבול העליון של זכוכית מגדלת.

מִיקרוֹסקוֹפּ.

במקרים רבים (למשל בביולוגיה, רפואה וכו') יש צורך לצפות בעצמים קטנים בהגדלה של כמה מאות. אי אפשר להסתדר עם זכוכית מגדלת, ואנשים נעזרים במיקרוסקופ.

המיקרוסקופ מכיל שתי עדשות מתכנסות (או שתי מערכות של עדשות כאלה) - אובייקטיבי ועינית. קל לזכור: העדשה פונה לאובייקט, והעינית פונה לעין (העין).

הרעיון של מיקרוסקופ הוא פשוט. האובייקט המדובר נמצא בין הפוקוס לפוקוס הכפול של העדשה, כך שהעדשה נותנת תמונה מוגדלת (למעשה הפוכה) של האובייקט. תמונה זו ממוקמת במישור המוקד של העינית ולאחר מכן נצפית דרך העינית כאילו דרך זכוכית מגדלת. כתוצאה מכך, ניתן להגיע לעלייה סופית של הרבה יותר מ-50.

נתיב הקרניים במיקרוסקופ מוצג באיור. 3 .

הייעודים באיור ברורים: - אורך מוקד העדשה - אורך מוקד העינית - גודל האובייקט; - גודל התמונה של האובייקט שניתן על ידי העדשה. המרחק בין מישורי המוקד של המטרה לבין העינית נקרא אורך אופטי צינורמִיקרוֹסקוֹפּ.

שימו לב שהחץ האדום על הרשתית מצביע כלפי מעלה. המוח יהפוך אותו שוב, וכתוצאה מכך, האובייקט יופיע הפוך כאשר צופים בו דרך מיקרוסקופ. כדי למנוע את זה, המיקרוסקופ משתמש בעדשות ביניים שמהפכות בנוסף את התמונה.

הגדלה של מיקרוסקופ נקבעת בדיוק באותו אופן כמו עבור זכוכית מגדלת:. הנה, כמו לעיל, והם גודל התמונה על הרשתית וזווית הראייה כאשר האובייקט נצפה במיקרוסקופ, והם אותם ערכים כאשר האובייקט נצפה בעין בלתי מזוינת.

עדיין יש לנו, ואת הזווית, כפי שניתן לראות באיור. 3 שווה ל:

מחלקים ב-, אנחנו יכולים להגדיל את המיקרוסקופ:

. (9)

זו, כמובן, לא הנוסחה הסופית: היא מכילה ו(ערכים הקשורים לאובייקט), אבל הייתי רוצה לראות את המאפיינים של המיקרוסקופ. נבטל את היחס שאיננו צריכים באמצעות נוסחת העדשה.
ראשית, בואו נסתכל על איור. 3 והשתמש בדמיון של משולשים ישרים עם רגליים אדומות ו:

הנה המרחק מהתמונה לעדשה, - א- מרחק מהאובייקט חלעדשה. כעת אנו משתמשים בנוסחת העדשה עבור העדשה:

שממנו אנו מקבלים:

ואנו מחליפים את הביטוי הזה ב-(9):

. (10)

זהו הביטוי הסופי להגדלה שניתן על ידי המיקרוסקופ. לדוגמה, אם אורך המוקד של העדשה הוא ס"מ, אורך המוקד של העינית הוא ס"מ, והאורך האופטי של הצינור הוא ס"מ, אז לפי נוסחה (10)

השווה זאת עם הגדלה של העדשה בלבד, אשר מחושבת על ידי נוסחה (8):

ההגדלה של המיקרוסקופ גדולה פי 10!

כעת אנו עוברים לאובייקטים גדולים מספיק אך רחוקים מדי מאיתנו. כדי לראות אותם טוב יותר, נעשה שימוש במשקפי תצפית - משקפי ריגול, משקפות, טלסקופים וכו'.

עדשת הטלסקופ היא עדשה מתכנסת (או מערכת עדשות) בעלת אורך מוקד גדול מספיק. אבל העינית יכולה להיות גם עדשה מתכנסת וגם עדשה מתפצלת. בהתאם לכך, ישנם שני סוגים של היקפי איטום:

צינור קפלר - אם העינית היא עדשה מתכנסת;
- שפופרת גלילאו - אם העינית היא עדשה מתפצלת.

הבה נסקור מקרוב כיצד פועלים טווחי הזיהוי הללו.

צינור קפלר.

עקרון הפעולה של שפופרת קפלר הוא פשוט מאוד: העדשה נותנת תמונה של עצם מרוחק במישור המוקד שלו, ואז תמונה זו נראית דרך העינית כאילו דרך זכוכית מגדלת. לפיכך, מישור המוקד האחורי של המטרה עולה בקנה אחד עם מישור המוקד הקדמי של העינית.

מהלך הקרניים בצינור קפלר מוצג באיור. ארבע .

אורז. ארבע

האובייקט הוא חץ מרוחק המצביע אנכית כלפי מעלה; זה לא מוצג בתמונה. הקרן מהנקודה עוברת לאורך הציר האופטי הראשי של המטרה והעינית. מהנקודה יש ​​שתי קרניים, שבגלל ריחוק העצם, ניתן לראות בהן מקבילות.

כתוצאה מכך, התמונה של האובייקט שלנו הניתנת על ידי העדשה ממוקמת במישור המוקד של העדשה והיא אמיתית, הפוכה ומוקטנת. בואו נסמן את גודל התמונה.

חפץ נראה לעין בלתי מזוינת בזווית. לפי איור. ארבע:

, (11)

היכן אורך המוקד של העדשה.

אנו רואים את התמונה של האובייקט בעינית בזווית , השווה ל:

, (12)

היכן אורך המוקד של העינית.

הגדלה של טלסקופ הוא היחס בין זווית הראייה במבט דרך צינור לבין זווית הראייה במבט בעין בלתי מזוינת:

על פי נוסחאות (12) ו-(11) אנו מקבלים:

(13)

לדוגמה, אם אורך המוקד של המטרה הוא 1 מ' ואורך המוקד של העינית הוא 2 ס"מ, אזי ההגדלה של הטלסקופ תהיה: .

נתיב הקרניים בצינור קפלר זהה ביסודו כמו במיקרוסקופ. גם תמונת העצם על הרשתית תהיה חץ שמצביע למעלה, ולכן בצינור קפלר נראה את העצם הפוך. כדי להימנע מכך, ממוקמות במרווח שבין העדשה לעינית מערכות היפוכות מיוחדות של עדשות או פריזמות, אשר הופכות שוב את התמונה.

חצוצרה של גלילאו.

גלילאו המציא את הטלסקופ שלו בשנת 1609, ותגליותיו האסטרונומיות זעזעו את בני דורו. הוא גילה את הלוויינים של צדק ואת השלבים של נוגה, הבחין בתבליט הירח (הרים, שקעים, עמקים) וכתמים על השמש, ושביל החלב המוצק לכאורה התברר כצביר כוכבים.

העינית של הצינור של גלילאו היא עדשה מתפצלת; מישור המוקד האחורי של העדשה חופף למישור המוקד האחורי של העינית (איור 5).

אורז. 5.

אם לא הייתה עינית, התמונה של החץ המרוחק הייתה מופיעה
מישור המוקד של העדשה. באיור, תמונה זו מוצגת בקו מקווקו - אחרי הכל, במציאות היא לא שם!

אבל זה לא שם כי הקרניים מהנקודה, שאחרי שעברו דרך העדשה, הפכו מתכנסות לנקודה, אינן מגיעות ונופלות על העינית. לאחר העינית הן שוב הופכות מקבילות ולכן נתפסות בעין ללא מתח. אבל כעת אנו רואים את התמונה של האובייקט בזווית, שהיא גדולה מזווית הראייה כאשר אנו רואים את האובייקט בעין בלתי מזוינת.

מתוך איור. 5 יש לנו

וכדי להגדיל את הצינור הגלילי, נקבל את אותה נוסחה (13) כמו לצינור קפלר:

שימו לב שבאותה הגדלה, הצינור הגלילי קטן יותר מצינור קפלר. לכן, אחד השימושים העיקריים בצינור של גלילאו הוא משקפת תיאטרון.

בניגוד למיקרוסקופ ולצינור של קפלר, בצינור של גלילאו אנו רואים עצמים הפוכים. למה?