Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 58
Текст из файла (страница 58)
(В дальнейшем мы всюду вместо 1я «р и 1д «р' будем писать ч~ и «р'.) Увеличение Лl, даваемое трубой, равно Л'-1;11'=ч рр. С помощью рис. 256, б находим 1, == гр); = гр'),; следовательно, й(=«ь'рр= )И„ (118.1) т. е, увеличение зрительной трубы равно отнои»еиию фокусных расстояний объектива и окуляра. Таким образом, зрительная труба увеличивает размеры изображения удаленного предмета на сетчатке глаза, действуя так, как если бы предмет «приблизился» к глазу. Благодаря атому глаз лучше различает детали предмета.
Конечно, и в случае трубы разрешающая способность ограничена волновой природой света (см. ч 116). Разнообразные виды зрительных труб применяются в качестве биноклей, используются в геодезических и в военных оптических приборах и т. д. 9 119. Телескопы. Исключительное значение имеют зрительные трубы (телескопы) в астрономии. Уже Галилей, первый применивп«ий зрительную трубу. для наблюдения небесных тел, сделал ряд важных открытий, хотя его телескоп обладал увеличением всего в 30 раз и, с нашей точки зрения, давал весьма плохое качество изображения. Современные телескопы имеют огромные размеры и представляют собой весьма сложные сооружения. Наряду с телескопами, построенными по типу зрительной трубы — рефракторал«и, весьма важное значение в астрономии имеют з е р к а л ь н ы е (отражательные) т ел е с к о п ы, или рефлекторы.
На рис. 257 приведена схема зеркального телескопа. На сферическое зеркало 1 падает свет от какого-нибудь отдаленного светила. Так как свет от небесных источников идет практически параллельным пучком, то изображение светила получается в фокальной плоскости зеркала.
Это будет д е йствительное, обратное и уменыпенное изображение небесного тела. Для того чтобы было удобно рассматривать зто изображение, вблизи фокуса установлено небольшое п л о с к о е зеркало 2, которое поворачивает световые лучи в сторону. Изображение, даваемое сферическим зеркалом, рассматривают в окуляр 3, как в лупу. Труба телескопа служит для защиты зеркала от постороннего света. Посмотрим прежде всего, что дает телескоп при наблюдении в него сравнительно близких небесных тел, например планет.
Угол зрения, под которым видны планеты невооруженным глазом, очень мал. Например, планету Марс, имеющую диаметр 6800 км и находящуюся от Земли в наиболее благоприятном случае на расстоянии 5,5 1Ог км, мы видим Рнс. 25?. баска зеркального телескопа (рефлекгора) под углом всего 25". При столь малом угле зрения она представляется нам светящейся т о ч к о й. При наблюдении в телескоп угол зрения, под которым мы видим эту планету, значительно увеличивается, и она представляется нам уже д и с к о м, па котором можно различить некоторые детали. Например, при 75-кратном увеличении телескопа Марс будет виден под углом 31; это тот угол, под которым мы видим Солнце невооруженным глазом.
Звезды находятся от нас так далеко, что при наблюдении их даже в самые большие телескопы не удается различить на них детали; звезды продолжают казаться т о ч к ам и, несмотря на то, что некоторые из них во много раз превышают по своим размерам Солнце. Польза от применения телескопа в этом случае заключаетси в том, что огромное по сравнению со зрачком глаза поперечное сечение зеркала перехватывает гораздо б о л ь ш е с в е т а от каждой звезды, чем это может сделать невооруженный глаз.
Поэтому в телескоп можно вести наблюдения над такими слабыми звездами, которые не могут быть даже замечены невооруженным глазом. (Этот вопрос будет разъяснен подробнее в следующем параграфе.) Далее, хотя телескоп и дает изображения звезд в виде точек, но он «раздвигаета эти точки, а это позволяет вести разнообразные наблюдения и над такими звездами, которые кажутся слитными человеческому глазу. Другими словами, разрешающая способность телескопа во много раз превьппает разрешающую способность глаза.
Об этом также будет идти речь ниже, в главе о дифракции. 305 Возможности наблюдения, которые дает каждый телескоп, определяются диаметром его отверстия. Поэтому с давних времен научно-технпческая мысль направлена на отыскание способов изготовления больших зеркал и обьектнвов. Сейчас уже изготовляют пятиметровые зеркала. Отливка п особенно полировка стекла, а также серебренпе такого зеркала представляют серьезную технологическую задачу. С постройкои каждого нового телескопа р а с ш и р яется радиус наблюдаемой нами части В с е л е н н о й и возрастают возможности изучения небесных тел, Например, телескоп, диаметр которого равен 10 см, дает возчожность оонаружпть иа Луне трещины шириной около 40 м и «каналы» на Марсе шириной 5 км; телескоп диаметром 5 м позволяет обнаружить «канавы» на Луне шириной менее 1 м и «каналы» на Марсе шириной около 100 м.
(Практпчески разрешающая способность телескопов несколько меньше вследствие искажений, вносимых воздушными потоками и несовершенством оптики телескопа.) Поэтому все трудности усовершенствования и постройки телескопов настойчиво преодолеваются астрономами и инжсиерами "). При анализе работы телескопа необходимо поставить вопрос ие только о размерах даваемых им изображений и о его светосиле, но надо также рассмотреть вопрос и о к ачестве изображения.Телескопыдолжпыдавать высокое качество изображения, т.
е. оптическая система телескопа не должна обладать сферической и хроматической аберрацией и другими недостатками (см, Я 104 — 106). Для этого все преломляющпе ц отражающие поверхности телескопа должны иметь строго определенную форму, согласованную одна с другой, быть тщательно отшлифованы, отполированы и т. п. Г1ри крупных размерах оптических деталей телескопа «исправлеиие» его системы представляет большие трудности. Для устранения аберраций в оптическую систему телескопа вводятся дополнительные линзы и зеркала, что значительно усложняет конструкцию и лишь частично улучшает взображение.
Другой путь улучшения телескопов состоит в том, что поверхности зеркала придают не сферическую форму, а *) Значительное ут учпнпше условий работы телескопов достигается при установке нх на искусственных спутниках Зол|ли. При этом также существенно расширяется доступный для изучения спектральный интервал электромагнитного излучения космических тел — от далекой инфракрасной до рентгеновской области, форму параболоида вращения. При применении параболического зеркала значительно умепьшается влияние сферической аберрации, ио изготовлять параболические зеркала гораздо труднее, чем сферические.
Рвс. 258. 2арметровый рефлектор Крымской астрофнаоческай оосер- ваторвв ДН С(ХР Зеркальный телескоп. рефлектор (рпс. 258), обладает по сравнению с рсфрактором тем преимуществом, что ои ие имеет хроматической аберрации. Изготовить зеркало также легче, чем объектив: требования к о д н о р о д и о с т и с т е к л а, идущего для изготовления зеркала, предъявляются менее строгие, так как свет через него пе проходит— оно является всего лишь основанием, на которое наносится отражающий слой. По этим причинам самый большой из существующих сейчас телескопов является зеркальным, его диаметр равен 6 м.
Диаметр самого бочьшого в настоящее время рефрактора равен 1 м (при длине трубы в 21 м). Зер. кальный телескоп при том же диаметре 1 м должен иметь длину всего 6 и. Благодаря этому конструкция зеркального телескопа более проста. Однако требования к точности изготовления п о в е р х н о с т и з е р к а л а предъявляются более высокие, чем при изготовлении поверхности объектива. Вместе с тем зеркала более чувствительны к прогибам, чем линзы. Такие прогибы появляются из-за действия 2 собственного веса зеркала или вследствие изменения темпег ратуры и приводят к значи- — тельному понижению качества Г изображения.
Таким образом, и рефлекторы и рефракторы имеют свои достоинства и неРке. 259, Схема телескопа Мвк- достатки еутовв Очень удачная и остроум- ная конструкциятелескопабыла предложена в 1941 г. советским ученым Д. Д. Максутовым. В т е л е с к о п е М а к с у т о в а объектив представляет собой с о ч ет а н и е положи тел ь н ого ме н и ск а (см. э 90) и з е р к а л а. Положительный мениск может быть очень хорошо исправлен в отношении хроматической аберрации, но обладает прн этом сферической аберрацией. Последняя компенсируется благодаря тому, что н систему входит сферическое зеркало, дающее равнуео по величине и противоположную по знаку сферическую аберрацию. Так как зеркало не обладает хроматической аберрацией, то полу чается система, не имеющая практически ни сферической, ни хроматической аберрации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
