Как устроен телескоп: Принцип работы всех телескопов одинаков – линзы собирают световые лучи, фокусируя их в одной точке. Чем больше поверхность линзы, тем детальнее и четче изображение. В зависимости от особенностей конструкции и способа «работы» со светом телескопы делятся на 3 основных вида:
Рефрактор – это двояковыпуклая линза, расположенная впереди трубы. После прохождения через линзы свет, преломляясь, собирается в фокальной плоскости и формирует картинку. Качественные рефракторы могут давать хорошее изображение, но имеют единственный недостаток – цветовую кайму, которую называют хроматической аберрацией. Проявляется этот дефект изображения четкими границами цветов спектра – красного, голубого, зеленого, и видимого радужного ореола вокруг границ объекта. Причина в том, что одна линза не может сфокусировать все оттенки спектра. Для решения проблемы производители либо увеличивают фокусное расстояние, либо используют 2 линзы из разных видов стекла. Ахроматические рефракторы оснащены 2 сферическими линзами, имеющими разную кривизну, что снижает хроматическую аберрацию.
Рефлектор – оптический телескоп, в котором вместо линз используются зеркала. Благодаря хорошей светосиле такие приборы подходят для изучения тусклых объектов. Высокое качество картинки и доступная цена делают рефлекторы популярными среди любителей. Но, помимо очевидных достоинств, оптические приборы имеют и свои недостатки. Сама конструкция способствует ухудшению разрешающей способности (лучи, проходя через диагональное зеркало, искажаются). Проблему могла бы решить увеличение диаметра объектива, но тогда пришлось бы пропорционально увеличивать длину трубы. В результате конструкция стала бы слишком громоздкой.
Зеркально-линзовые – сочетают преимущества зеркал и стеклянных линз. Отличаются компактной конструкцией и высоким качеством изображения.
На что стоит обратить внимание при выборе: Помимо самой конструкции стоит обращать внимание на следующие параметры устройства:
- диаметр оптического элемента (линзы или зеркала) – чем он больше, тем лучше качество картинки (в характеристиках обозначается буквой D)
- светосила (A);
- приближение.
А также показатели разрешения – чем они выше, тем детальнее изображение (при использовании телескопа не удастся рассмотреть близко расположенные друг к другу объекты по отдельности, будет виден один, сдвоенный). Также стоит обращать внимание на габариты. Если собираетесь изучать звездное небо с балкона – выбирайте компактные модели.
Особенности конструкции: Стоит обращать внимание на монтировку телескопа. В данном случае монтировка – это часть конструкции, на которую устанавливается оптическая труба. Состоит из основания, двух осей, отвечающих за поворот трубы, привода и системы отсчета углов поворота. Именно от монтировки зависит удобство в работе, надежность установки прибора в рабочем положении и легкость управления. Видов монтировки всего 2 (не считая различных вариаций) – это экваториальная и азимутальная. У каждой есть свои достоинства и недостатки. Например, азимутальная монтировка – это простая в управлении и устойчивая система крепления с интуитивно понятным управлением, с которым справится даже ребенок. Телескопы с азимутальной монтировкой компактнее, поэтому их можно без проблем брать с собой на дачу. Устройства с азимутальной монтировкой обычно стоят на порядок дороже, но позволяют не только рассмотреть тусклые и удаленные объекты, но и заниматься астрофотографией. Основной недостаток таких телескопов – большие габариты и сложный процесс настройки, поэтому новичкам они вряд ли подойдут.
Для новичков подойдут рефракторы. Никаких сложных настроек, встроенной электроники – управляться с ними сможет каждый. Цена у таких моделей более чем приемлемая, а функционала достаточно, чтобы рассмотреть большинство объектов солнечной системы. Единственный недостаток при использовании в городских условиях – уличное освещение, которое может засвечивать картинку. Поэтому лучше наблюдать за звездным небом где-нибудь за городом. Кстати, большинство рефракторов имеют разборную конструкцию, поэтому проблем с транспортировкой не будет. Зеркальные телескопы больше подойдут для взрослых. Справиться с большим количеством настроек, чтобы получить хорошее изображение, маленьким пользователям будет сложновато.
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ БИНОКЛЯ
Для того, чтобы выбрать бинокль, нужно иметь краткое представление о технических характеристиках, которыми обладает данный оптический прибор. Таких характеристик достаточно много, но основными являются кратность, диаметр входного и выходного зрачка, удаление выходного зрачка, предел разрешения, угол поля зрения, коэффициент пропускания света и система фокусировки. Ниже приводится краткое описание каждого из этих параметров.
КРАТНОСТЬ (УВЕЛИЧЕНИЕ)
Кратность бинокля обозначает отношение размера изображения предмета, наблюдаемого с помощью бинокля, к размеру этого же предмета, но наблюдаемого невооруженным глазом. Т.е. показывает насколько "ближе" к вам окажется наблюдаемый предмет.
Данная характеристика обычно указывается на корпусе бинокля, например 10х40.
Первое число – это и есть кратность (в данном случае кратность равна 10, и это значит, что объект будет казаться в 10 раз ближе к наблюдаемому). Второе число – это диаметр внешней линзы объектива (о нем речь пойдет чуть ниже). Обычно кратность биноклей варьируется, начиная от 3х кратного увеличения и доходя до 22х кратного: бинокли малого увеличения (2-4х), бинокли среднего увеличения (5-8х), бинокли большого увеличения (10-22х).
Здесь стоит отдельно отметить, что при использовании биноклей с 10-кратным увеличением и выше следует использовать штатив, так как при большом увеличении вибрация изображения сильно возрастает.
Говоря о увеличении, следует упомянуть, что сегодня на рынке представлены бинокли как с фиксированной, так и с регулируемой кратностью (причем бинокли с фиксированной кратностью гораздо лучше по своим техническим характеристикам своих аналогов с зумом и обеспечивают гораздо более качественное изображение).
Выбирая бинокль, к величине увеличения стоит подходить с позиции разумной достаточности. Для большинства задач хватает биноклей с увеличением до 8х. Также стоит учитывать что бинокли с большим увеличением имеют больший вес, габариты и большую стоимость.
ДИАМЕТР ВХОДНОГО ЗРАЧКА (ДИАМЕТР ПЕРЕДНЕЙ ЛИНЗЫ ОБЪЕКТИВА)
Это диаметр передней линзы объектива, выраженный в миллиметрах.
Данная характеристика в свою очередь определяет такие параметры бинокля как светосила, величина полезного увеличения, вес и габариты.
Диаметр входного зрачка обычно указывается на корпусе сразу же после значения кратности, например 10х40 (10 кратность, 40 – диаметр линзы в мм). Чем больше диаметр линзы, тем больше светосила бинокля (то есть тем легче решается проблема наблюдения при плохой освещенности), и тем шире угол зрения. Диаметр входного зрачка также сказывается и на габаритах: чем больше диаметр, тем соответственно более тяжелым и громоздким является и сам бинокль.
ДИАМЕТР ВЫХОДНОГО ЗРАЧКА
Выходной зрачок – это по своей сути изображение входного зрачка, которое сформировалось после прохождения лучшей света через оптическую систему бинокля. Т.е. это свет попадающий в зрачок наблюдающего в бинокль.
Диаметр выходного зрачка будет равен отношению диаметра входного зрачка и значения кратности.
Так как данный параметр напрямую связан с диаметр передней линзы объектива, то соответственно он также будет характеризовать светосилу бинокля. При это бинокли с диаметром выходного зрачка, меньшим 3х мм будут обладать малой светосилой, бинокли с диаметром выходного зрачка 3-5 мм – средней светосилой, а бинокли с диаметром выходного зрачка выше 6 мм будут относиться к светосильным (именно такие используются при наблюдении в сумерках).
УДАЛЕНИЕ ВЫХОДНОГО ЗРАЧКА
Расстояние, от крайней линзы окуляра, измеряемое в мм, до глаза человека, обеспечивающее четкое и необрезанное изображение объекта. Обычно величина удаления составляет около 9-10 мм (компактные бинокли) или 9-12 (стандартные бинокли). При большом удалении выходного зрачка (больше 15 мм) можно пользоваться биноклями, не снимая очков.
ПРЕДЕЛ РАЗРЕШЕНИЯ
Разрешение – является очень важной характеристикой бинокля, которая показывает возможность наблюдательного прибора различать детали объекта. Разрешение измеряется в угловых единицах. Здесь существует обратная зависимость: чем меньше значение угла, тем выше разрешающая способность бинокля, и тем более резкое получаемое им изображение. Разрешение можно связать с другой характеристикой бинокля – с диаметром входного зрачка (чем больше диаметр, тем больше и разрешающая способность). Учитывая все вышесказанное, предел разрешения – это наименьшее угловое расстояние между двумя точками бесконечно удаленного объекта, которые еще разделимы между собой.
УГОЛ ЗРЕНИЯ (ПОЛЕ ЗРЕНИЯ)
Это видимая область пространства, измеряемая в градусах. Чем больше увеличение, тем меньше угол зрения. Данная величина также называется полем зрения (выражается в метрах). Бинокли, обладающие большим углом/полем зрения называются широкопольными или широкоугольными.
Например, ширина поля зрения некоего бинокля 16×40 составляет 3° или 105 м на 1000 м. Это означает, что наблюдаемое в данный бинокль пространство расширяется по мере удаления от наблюдателя, и на расстоянии 1000 м ширина видимого в бинокль участка местности составит 105 м. Другими словами: если построить равносторонний треугольник, угол при вершине которого равен 3° (там и находится наблюдатель), а высота которого равна 1000 м, то ширина основания такого треугольника составит 105 м.
С помощью геометрии можно перевести угловую ширину поля зрения в линейную. В общем, достаточно иметь в виду, что чем шире поле зрения Вашего бинокля, тем больше ценной информации Вы сможете получить и тем меньше времени займет поиск объекта, который вы заметили невооруженным глазом. Также следует помнить, что чем выше кратность увеличения бинокля, тем уже поле зрения.
Под полем зрения (field of view) бинокля понимают угол, образованный двумя воображаемыми линиями, проведенными из центра объектива оптического прибора к крайним точкам пространства, границы которого видны при наблюдении в прибор. Однако это истинное поле зрения (real field of view). Различают истинное и окулярное поле зрения.
В отличие от истинного, окулярное поле зрения (apparent field of view) — это угол, образованный линиями, соединяющими зрачок глаза с крайними точками изображения, построенного оптической системой в приборе. Соответственно, окулярное поле зрения больше истинного пропорционально увеличению прибора. Иногда указывают обе эти характеристики. Если поле зрения (истинное) 6-кратного бинокля — 100, то окулярное поле зрения — 600. Часто поле зрения обозначается не градусным углом, а шириной просматриваемого отрезка на определенной дальности. Эти величины легко переводятся одна в другую.
КОЭФФИЦИЕНТ ПРОПУСКАНИЯ СВЕТА
Коэффициент пропускания выражается отношением количества света, выходящего из оптической системы, к количеству входящего света. Дело в том, что каждая соприкасающаяся с воздухом поверхность линзы отражает около 5 процентов света. Учитывая, что в бинокле как правило 10-12 линз, то можно посчитать, что значение коэффициента может составлять менее 50 процентов. Здесь важно учесть, имеют ли линзы бинокля просветляющее покрытие (тогда пропускающую способность можно увеличить до 97 процентов).
ПРОСВЕТЛЯЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ
Производители биноклей прибегают к разным способам улучшения качества изображения, одним из основных является использование различных покрытий линз.
Существует несколько видов таких покрытий, к ним можно отнести, например, гидрофобные покрытия, зеркальные, упрочняющие и другие. Сейчас во многих моделях биноклей производители используют мультипокрытие (МПФ) . Такое покрытие состоит из нескольких слоев, количество которых зависит от производителя и цены модели бинокля.
При прохождении света через стекло происходит его частичное поглощение и отражение. Поглощение света неизбежно, из-за того, что световой поток по-разному преломляется в воздушной среде и в материале линзы. Отражение, в свою очередь, также вполне объяснимо: стекло всегда будет отражать свет. Все это приводит к потерям качества изображения и уменьшает коэффициент светопропускания. Кстати, именно этот показатель является в данном случае ключевым. Вычислить его нетрудно, достаточно знать простую формулу:
Количество света, выходящего из бинокля/Количество входящего света= коэффициент светопропускания
Просветляющее покрытие линзы позволяет увеличить коэффициент светопропускания и уменьшить количество отраженного света, за счет того, что показатель преломления такого покрытия ниже, чем у стекла. Чем больше количество просветляющих слоев, тем лучше, тем меньше будет количество отраженного света. В современных биноклях количество просветляющих слое линз может доходить до 7-8, процент отраженного света в таком случае будет составлять единицу, а то и меньше. В то время как при использовании однослойного покрытия, количество отраженного света может достигать 15 процентов.
На биноклях производители используют различные обозначения, которые указывают на качество просветления оптики:
Coated – покрытие в один слой. Наносится, нередко, только на внешнюю поверхность линзы.
Fully coated – все тот же один слой, но нанесенный на все оптические поверхности.
Multicoated – многослойное покрытие. Однако присутствует только на некоторых поверхностях, в остальные – обычное однослойное.
Fully multicoated – тотальный характер нанесения: многослойное просветление и на все оптические поверхности.
СИСТЕМА ФОКУСИРОВКИ
Существует два типа систем фокусировки: центральная и раздельная.
Центральная фокусировка заключается в настройке резкости одновременно обеих зрительных труб при помощи поворота маховика. Благодаря такому типу фокусировки можно достаточно быстро навести бинокль на резкость. Хотя здесь есть и свои минусы: такие бинокли не так надежны как бинокли с раздельной фокусировкой, плюс к этому не удобны для тех людей, у которых существенно различается уровень зрения глаз (хотя в этом случае можно дополнительно настроить каждый окуляр при помощи диоптрийной подвижки).
Раздельная фокусировка (как видно уже из названия) заключается в настройке резкости каждого из окуляров в отдельности.
СИСТЕМА ПРИЗМ
Призмы бывают Porro или Roof и влияют на внешний вид и габариты бинокля.
Конструкция призм Порро (Porro-призм) более громоздкая, но поскольку призма состоит из цельного куска оптического стекла, не несет дополнительной светопотери. Яркое, резкое и контрастное изображение широкий угол обзора.
Порро призмы используются в классических полевых биноклях и легко узнаваемы: расстояние межу объективами больше расстояния между окулярами.
Руф-призмы (Roof-prism) более компактные: окуляр и объектив находятся на одной оси. Но они склеены из двух элементов оптического стекла и создают дополнительную светопотерю. Для корректировки этого эффекта, в продвинутых моделях биноклей между элементами, наносят специальный фазокорректирующий слой.
Особенности руф-схемы позволяют конкурировать с порро-биноклями по качеству изображения, а по компактности и упрощенной герметизации корпуса, даже превосходить их.
При активном использовании в полевых условиях обычно пользователи жертвуют объемностью и яркостью изображения ради надежности, простоты и безотказности.
ТИПЫ ПРИЗМ
Существует два основных вида призм: из стекла BaK-4 и BK-7.
BK7 (боро-силикатный крон) — недорогое стекло, которое делает картинку более угловатой.
Используется в базовых моделях биноклей.
BaK4 (бариевый крон) — стекло, обладающее большим коэффициентом преломления, что дает меньшее рассеивание света по краям поля зрения.
Определить, что за призмы установлены в бинокле, довольно просто:
Располагаем окуляры бинокля на некотором расстояние от глаз.
Смотрим на изображение позади окуляров.
Изображение круглое – в бинокле призмы BaK-4, если же ромбовидное, с перепадами яркости, то это BK-7.
Кроме вышеперечисленных основных параметров объектива следует сказать несколько слов и о других технических характеристиках, которые могут встретиться в описании оптического прибора.
Диапазон фокусировки
Диапазон фокусировки выражается в значением минимального и максимального расстояния, на которых можно получить резкое изображение.
Глубина резкости
Глубиной резкости называют диапазон расстояний до цели (при этом фокусировка не изменяется). Чем выше кратность, тем ниже глубина резкости.
Устройство оборачивающей системы
Существуют бинокли с призменной и линзовой оборачивающей системой. Последние обычно отличаются большей длиной труб (поэтому сегодня менее популярны).
Относительная яркость
Данный параметр следует учитывать при возможности наблюдения при низкой освещенности. Здесь чем выше значение относительной яркости, тем ярче изображение (лучше всего 50).
Асферические элементы
В конструкции многих биноклей применяются также асферические линзы. Они увеличивают четкость и контраст изображения, сводя к минимуму оптические искажения.
Герметичность
WP (WaterProof) – герметичные, при перепадах температур не запотевают, не боятся пыли, дождя и даже кратковременных погружений в воду;
WR (Water Resistant) – влагозащищенные.