Ландсберг Г.С. - Оптика (1070727), страница 73

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 73)

Это значит, что внешние зоны об'ьектива будут выключены из работы, причем действующей апертурной диафрагмой явится зрачок глаза наблюдателя. Таким образом, для правильного использования всей поверхности объектива необходимо так согласовать подбираемый к нему окуляр, а следовательно, и увеличение трубы, чтобы выходной зрачок имел нужные размеры. При ночных наблюдениях зрачок глаза пе превос- гл. х!у. Оптичкские инстгумепты 305 ходит 6 — 8 мм; при хорошем дневном освещении он равняется примерно 2 Змм.

Так как увеличение равно „4'= П~/й~, то минимальное увеличение, которое рационально применять для полного использования диаметра трубы, определится в зависимости от назначения трубы (дневные или ночные наблюдения) и размеров объектива. Так, для трубы с объективом Х) = 50 мм увеличение при ночных наблюдениях должно быть не меньше 7 — 8-кратного (, 1' = 50/7), а при дневных — не меньше 20-кратного (Л" = 50/2,5). Для большого же телескопа (.0 = 500 мм) минимальные увеличения должны лежать в пределах от 7э (звездные наблюдения) до 200 (солнечные наблюдения).

Вредным оказывается также и применение слишком больших увеличений, ибо когда выходной зрачок инструмента становится меньше зрачка глаза, резко уменьшается освещенность изображения на сетчатке. Различение же деталей не улучшится, поскольку с увеличением размеров изображения на сетчатке растет и ширина дифракционного распределения в изображении каждой точки предмета (ср. ~ 96).

Нижним пределом диаметра выходного зрачка можно считать значение около 1 мм. В соответствии с этим максимальное полезное увеличение трубы с объективом 50 мм будет около 50, а для трубы с полуметровым объективом — около 500. Таким образом, для каждого диаметра объектива трубы можно указать сравнительно ограниченный диапазон рациональных увеличений, которые должны быть обеспечены подходящим выбором окуляров.

Зрительные трубы имеют очень широкое распространение и существуют в виде разнообразных вариантов, начиная от биноклей разного типа и кончая астрономическими телескопами. Главное внимание при коррекции объективов этих инструментов направляется на исправление сферической и хроматической аберраций и выполнение условия синусов, чего можно добиться применением двулинзовых систем (см.

~ 82). Впрочем, современные трубы нередко делаются с более сложными объективами, позволяющими отчетливо видеть обширные участки горизонта. Окуляры труб должны обладать значительным углом зрения (от 40 до 70') и, следовательно, в них надлежит устранять астигматизм наклонных пучков, кривизну поля и хроматизм. Поэтому окуляры изготовляют всегда сложными, по крайней мере из двух линз.

Наиболее высокие требования предъявляются к зрительным трубам, предназначенным для астрономических наблюдений (телескопы). Для того чтобы обеспечить возможно большее увеличение при допустимом размере выходного зрачка и, следовательно, хорошем различении деталей, необходимо, как мы увидим, применение телескопов с возможно ббльшими диаметрами об'ьективов (ср. ~ 96). То же требование возникает и в связи с задачей наблюдения очень слабых звезд (см. ~ 95). Наиболее сильными трубами являются в настоящее время рефлекторъ~, т.е. телескопы с отражательным объективом.

Первый отражательный телескоп был построен Ньютоном (1672 г.), обратившимся к зеркалам в предположении, что линзовые объективы неизбежно страдают хроматической аберрацией. Известно, что заключе- гномнтвичнскАя оитикА ние Ньютона было ошибочно (см. ~ 86), и построение ахроматических объективов возможно. В настоящее время имеются первоклассные редакторы; однако технически легче изготовить зеркало большого диаметра, чем однородный стеклянный диск, пригодный для изготовления большого линзового объектива. Поэтому, хотя требования к точности изготовления отражающей поверхности примерно в четыре раза выше, чем для преломляющей, изготовление очень больших зеркальных объективов ораза~ос~ бо~ее легкой зада~ей.

'Гак, в ~ас~о~щее время существует рефлектор с диаметром зеркала около 5 м (обсерватория Маунт-Паломар) и вступает в строй рефлектор диаметром 6 м (СССР), тогда как диаметр объектива наибольшего из существующих рефракторов достигает всего 1 м. Схема рефрактора в принципе такая же, как на рис. 14.14. Схема рефлектора простейшего типа в том виде, в каком она была предложена Ньютоном, изображена на рис.

14.16.  — отражательное зеркало. Плоское отклоняющее зеркало 5 служит для того, чтобы иметь возможность помещать окуляр и голову наблюдателя вне основного пучка и не вносить слишком большого диафрагмирования. Для огромных современных рефлекторов помещение наблюдателя целиком внутри трубы привело бы к относительно небольшому и вполне допустимому экранированию. Однако тепловые токи от тела наблюдателя в области основного хода световых лучей приводят к сильному понижению качества изображения. Поэтому сохраняют отклоняющее зеркало.

На рис. 14.17 изображена схема отражательного телескопа (рефлектора), изобретенного Ломоносовым, а позднее осуществленного также и Гершелем. Характерной особенностью этой схемы является отсутствие вспомогательного зеркала 5 (что было особенно важным, Рис. 14.16. Схема рефлектора Рис. 14.17. Схема рефлектора ЛомоноНьютона сова — Гершеля так как в то время еще не умели делать хорошие зеркала) и наклон отражательного зеркала В, позволяющий устранить экранирующие препятствия па пути главного хода лучей. Необходимость работать с пучками, наклоненными к оси, ведет к ухудшению качества изображений в этих рефлекторах. Хотя рефлекторы свободны от хроматической аберрации, однако при сферической форме зеркал весьма значительной помехой является сферическая аберрация.

Поэтому в хороших рефлекторах приходится пользоваться асферическими зеркалами, например, в виде параболоида вращения, которые технически значительно сложнее 307 гл. х1у. Оптические ипстгумепты ~~~~~~~~~~~. Обычно применяют сложные ~~с~~~~ из двух неплоских асферических зеркал (главного и вторичного), подобные изображенной на рис.

14.18 (система Кассегрена). Дальнейшее усовершенствование подобных рефлекторов может быть получено за счет взаимной компенсации аберраций, вносимых каждым из зеркал. Таким образом, удается создать, применяя эллиптические и гиперболические зеркала, системы, в которых исправлена не только сферическая аберрация, но н кома.

На этом пути, по-видимому, можно будет получить наиболее совершенные гигантские телескопы. Весьма удачным решением задачи получения превосходных в оптическом отношении и сравнительно недорогих систем являются смешанные системы, где зеркальная оптика сочетается с линзовой, приводя к весьма полному устранению ряда вредных аберраций. Наиболее совершенной системой этого рода являк)тся менисковые системы Д.Д. Максутова (рис.

14.19), где отражательное сферическое зеркало В сочетается с мениском М (см. ~ 77), также ограниченным Рис. 14.18. Схема рефлектора Рис. 14.19. Схема одного из менискоКассегрена вых телескопов Д.Д. Максутова сферическими поверхностями. Применяя соответственно рассчитанный мениск так, чтобы его аберрации компенсировали аберрации зеркала, удается получить систему, главные аберрации которой во много раз меньше соответствующих аберраций линзовой системы того же относительного отверстия. Так, по данным Д.Д. Максутова, при относительном отверстии 1: 5 у менисковой системы сферическая аберрация меныпе в 11 раз, кома в 11 раз, сферохроматическая аберрация — в 124 раза, вторичный спектр — в 640 раз и хроматизм увеличения — в 3,8 раза, чем у эквивалентного линзового объектива.

Эти огромные преимущества в соединении с относительной простотой расчета и изготовления (сферические поверхности!) делают менисковые системы замечательным достижением оптотехники. На этом принципе можно построить любой тип рефлектора и притом с большим совершенством. Например, рис. 14.19 иллюстрирует осуществление по принципу Максутова телескопа типа Кассегрена.

По тому же принципу строятся в настоящее время как превосходные астрономические инструменты, так и скромные бытовые приборы (очки-бинокли, фотообъективы и т.д.) . 8 93. Проекционные устройства Оптические инструменты, рассмотренные в предыдущем параграфе, предназначены в помощь глазу и дают мнимъсе изображения, гвомвтвичвскАя Оптикл которые может воспринимать лишь один наблюдатель, смотрящий в окуляр (субьективное наблюдение). Другой тип приборов дает действительные изображения, которые отбрасываются на экран и могут поэтому одновременно рассматриваться целой аудиторией (объективное наблюдение).

Характеристики

Список файлов книги