Távcső

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. április 18-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 4 szerkesztést igényelnek .

Távcső ( francia  binocle a latin  bini "két" + oculus "szem" szóból) - két párhuzamos és összekapcsolt távcsőből álló optikai eszköz távoli tárgyak két szemmel történő megfigyelésére [1] : ennek köszönhetően a megfigyelő sztereoszkópikus képet lát (mint pl. ellentétes a látótávolsággal ).

A távcsövek gyártási lehetőségei közül a gyakorlatban a Galilei-csövek (egyszerű készülékek nagy rekesznyílással és kis látómezővel) és a Kepler-csövek használatosak , amelyek viszont az alkalmazott megoldástól függően vannak felosztva. a teleszkóp kialakítása (aprizmatikus, több prizmaosztály).

A távcsövek az alkalmazásukra specializálódtak: vannak színházi távcsövek (kis nagyítású kompakt eszközök), csillagászati ​​távcsövek (csillagászati ​​​​objektumok megfigyelésére szolgáló eszközök), állótávcsövek nézőplatformokhoz, valamint sport-, tüzérségi, tengeri és mások. A távcső egyes modelljei további eszközökkel (például iránytűvel , távolságmérővel ) vannak felszerelve, giroszkópos stabilizáló alkatrészekkel, éjjellátó eszközökkel .

Távcső Galilei-csövekkel

Ebben a távcsőben minden céltávcsőnek van egy pozitív objektívje és egy negatív lencsés okulárja . A Galileo csöve azonnal egyenes (nem fordított) képet produkál, így nincs más optikai rész az objektív és a szemlencse között. A Galileo távcsövek előnye a kompaktságuk – rövidebbek és könnyebbek, mint az összes többi távcsőtípus. Hátránya a képminőség éles romlása négyszeresnél nagyobb nagyításnál. A Galileo távcsöveket általában színházakban, koncerteken és más hasonló rendezvényeken használják – a legtöbb színházi távcsövet Galilei csövekkel tervezték.

Távcső Kepler csövekkel

A Kepler-teleszkópokkal ellátott távcsövekben minden távcső objektívlencsével és pozitív lencse formájú okulárral is rendelkezik. Általános szabály, hogy mindkét lencse összetett. A Kepler cső kiváló képminőséget képes előállítani nagy nagyítás mellett. Ehhez azonban a fénynek nagy távolságot kell megtennie a lencse és a szemlencse között. A Kepler-cső másik (és fő) hátránya a fordított kép. A távcső inverziójának kijavításához flip lencséket vagy prizmákat használnak.

Flip-lens távcső (aprizmatikus)

Az aprizmatikus távcsőben az objektív és a szemlencse közé egy vagy két lencséből álló tolatórendszert helyeznek el, amely többször megfordítja a képet. A központi gerenda minden csőben egyenes vonalban fut, megszakítás nélkül. A lencsék középpontjai közötti távolság megegyezik a szemlencsék középpontjai közötti távolsággal (vagyis a pupillák közötti távolsággal). Ezért nem lehet 65 mm-nél nagyobb átmérőjű lencséket használni. De az ilyen távcsövek fő hátránya a hosszú hosszuk.

Prizmás távcső

A prizmás távcsövek prizmákat használnak a kép újrafordítására (és a távcsövek lerövidítésére is). A gyakorlatban Porro, Abbe és Schmidt-Pehan prizmákat használnak. Az utolsó két típusú prizma "tető" ("tető alakú") néven ismert. .

Porro prizmás távcső

Ignazio Porro olasz optikus 1854 -ben szabadalmaztatott egy prizmarendszert , amely egyrészt lerövidíti a távcső hosszát, másrészt kiegyenesíti a fordított képet. Porro prizmás távcsöveket először a Carl Zeiss kezdett el gyártani az 1890-es évek végén [2] . A központi sugár minden csőben négyszer változtat irányt. A lencsék közötti távolság általában nagyobb, mint a szem pupillái között. Ez lehetővé teszi a nagy átmérőjű lencsék használatát, ami fontos a csillagászati ​​távcsöveknél és a nagyméretű tengeri távcsöveknél. Ezenkívül kibővítik a sztereó alapot, ami fokozza a sztereó hatást . A Porro prizmákkal ellátott távcsövek gyártása valamivel olcsóbb, mint más prizmák. A Porro prizmákat általában tengeri távcsövekben és számos helyszíni szemüvegben használják. A Porro rendszer hátránya a távcső nagy szélessége.

Az Abbe prizmákat Ernst Abbe feltalálóról , a Carl Zeiss cég alkalmazottjáról nevezték el . . A modern, egyenes csövű távcsövek az 1905-ben szabadalmaztatott Abbe-König prizmát használják. A központi gerenda mindegyik csőben többször irányt változtat, de a végén visszatér az eredeti egyeneshez. A lencsék középpontjai közötti távolság megegyezik a szemlencsék középpontjai közötti távolsággal (vagyis a pupillák közötti távolsággal). Ezért nem lehet 65 mm-nél nagyobb átmérőjű lencséket használni. Az Abbe-König prizma hátrányai közé tartozik a fényveszteség is egyes visszaverő felületeken és kötőfelületeken. De a drága távcsövekben a speciális technológiák nagymértékben csökkentik a veszteségeket. Ezenkívül az Abbe-König prizmákban fáziseltolódás lép fel a prizma különböző részein áthaladó fénysugarak között, ami csökkenti a kép fényességét és kontrasztját. A drága távcsövek azonban fázisjavító bevonattal rendelkeznek, amely kiküszöböli ezt a hátrányt. Az Abbe-König prizmák előnye a távcső kompaktsága. Az ilyen prizmákhoz tömített készüléket is egyszerűbb tervezni.

Távcső Schmidt-Pehan prizmákkal

A fogyasztó számára a Schmidt-Pehan prizmás távcsövek nem különböztethetők meg az Abbe prizmás távcsövektől, két kivétellel: az ilyen távcsövek sokkal olcsóbbak, és sokkal nagyobb a fényveszteség is.

Digitális távcső

Távcső digitális videokamerával, digitális zoommal, vannak további digitális távcső funkciókkal: GPS , elektronikus iránytűvel, magasságmérővel, van éjszakai fényképezés funkcióval ellátott távcső. [5]

A távcső alapvető paraméterei

Lencse átmérője

Обычно эти параметры указываются на корпусе бинокля, например « 10×40 ».

  • Az első szám, a "10" a multiplicitás , ez azt jelzi, hogy ezzel a távcsővel egy 10-szer nagyobb tárgy képét láthatjuk (szögméretben), mint szabad szemmel.
  • A második, 40-es szám az objektív bemeneti apertúráját jelöli milliméterben , vagy leegyszerűsítve az elülső lencse átmérőjét . Minél nagyobb az objektív , annál több fényt gyűjt össze, és világosabb képet ad.

Kilépési pupilla átmérője

A távcső kimenő fénynyalábjának átmérője fontos a szürkületi körülmények közötti megfigyelésekhez . Ha a távcső kilépő pupillája kisebb, mint az emberi pupilla, akkor a tágabb emberi pupilla által biztosított maximális szemérzékenységi potenciál nem kerül felhasználásra, ami a lehetségesnél sötétebb képet eredményez. És fordítva, ha egy személy pupillájának átmérője nem tágul a távcső kilépő pupillájának értékére, a fényáram egy része elvész (ez különösen kritikus a 6 mm-es vagy annál nagyobb pupillával rendelkező távcsöveknél) and the binoculars will work only part of the force, similar to binoculars with a smaller aperture, but having an equal pupillary (coincidence of the size of the pupil of binoculars and a person) magnification at the same magnification.

Napközben egy középkorú felnőtt pupilla átmérője 3-4 mm, éjszaka az ember pupillája 7 mm-re tágul (egyes 15 éves serdülőknél 9 mm-re). Az életkor előrehaladtával az emberi pupilla maximális átmérője csökken, átlagosan 6,5 mm-re 30 éves korban, 5,5 mm-re 45 éves korban és 4,5 mm-re 80 éves korban [6] . Ennek megfelelően a gyenge fényviszonyok melletti távcsőből való megtekintéshez legalább 4 mm-es kilépőpupilla átmérőjű távcsőre van szükség, éjszaka pedig - életkortól függően - 5-7 mm.

The Twilight Factor

Ez egy relatív érték, amely a távcső nagyításától és az objektív átmérőjétől függ. Ebben az esetben az optika minőségét nem veszik figyelembe.

Az alkonyatényezőt úgy számítjuk ki, hogy a nagyítást megszorozzuk az elülső lencse átmérőjével, és az eredmény négyzetgyökét vesszük. Alacsony és szürkületi körülmények között történő megfigyeléskor magasabb szürkületi tényező együtthatójú távcsövek ajánlottak.

Fókusz

A legtöbb prizmás távcső központi fókuszú. Ebben az esetben először a bal szemlencsére (bal szemre) kell beállítani az élességet a központi fókuszkerék (kerék) elforgatásával; majd szükség esetén (ha a megfigyelő bal és jobb szemében eltérő a látásélesség) a jobb szemlencse beállítása történik. A jövőben a távcső újrafókuszálását közelebbi vagy távolabbi tárgyakra csak a központi dob végzi. Léteznek olyan távcsövek, amelyek mindegyike külön vagy külön fókuszál, vagyis a szemlencséket nem köti össze mechanikus rendszer. Ebben az esetben a távcső minden egyes újrafókuszálása megköveteli a bal és a jobb szemlencse beállítását. E séma szerint készülnek távolságmérős vagy goniométeres távcsövek, zárt házas tengeri távcsövek, speciális csillagászati ​​távcsövek.

Egyes távcsövek nem rendelkeznek élességállítási mechanizmussal, mint olyannal: az optikai rendszer feltételesen tiszta képet ad egy bizonyos távolságtól a végtelenig, hasonlóan a hiperfókusztávolságra ( DOF ) beállított fényképészeti objektívhez; A fixfókuszú távcsövek előnyei közé tartozik a tervezés egyszerűsítése és ennek következtében a költségcsökkentés, a mozgó alkatrészek hiánya miatti megbízhatóság növekedése és a tok vízállósága.

Néha távcsövön keresztül kell néznie olyan tárgyakat, amelyek közvetlen közelében vannak, például egy pillangót egy virágon. Az ilyen megfigyelésekhez olyan távcsőre van szükség, amelynek minimális fókusztávolsága nem haladja meg a 0,5-1,5 métert.

A távcső műszaki jellemzőiben ritkán találhatók adatok az optikai elemek minőségére vonatkozóan, bár a végső képminőség ettől függ:

  • a bevonat nélküli lencse a fényáram 4-5%-át visszaveri;
  • egyrétegű lencse  - körülbelül 1%;
  • többrétegű (MC) lencse – csak 0,2% fény.

Mivel a távcső kialakítása nem egy, hanem több lencsét használ, a gyakorlatban a fényveszteség még nagyobb. Például a 6 bevonat nélküli elemből (12 felületből) álló távcső esetében a fényveszteség körülbelül 40%, míg ugyanazon a kialakításnál többrétegű (MC) bevonattal ellátott lencsék esetén - csak 2,4% (azaz 17-szer kevesebb). . Az optikai bevonat minimálisra csökkenti a belső visszaverődést, javítja a kép tisztaságát, a színvisszaadást és a kontrasztot.

A távcső külső lencséinek többrétegű bevonatát a lencsék lila vagy zöld bevonata alapján határozhatja meg nappali fényben. Az egyrétegű megvilágítás általában kék, enyhén lilás árnyalattal, de vannak kivételek e szabály alól. A lefedettség meghatározásának további módja a pontszerű fényforrások lencsék felületéről való visszaverődésének intenzitása és a sötét háttér láthatósága (különösen szembetűnő a különbség egymás melletti összehasonlításkor). A kiváló minőségű többrétegű bevonat halványan megkülönböztethető sötét tükröződést ad a lencsék hiányának hatására, az egyrétegű bevonat pedig világosabb és kontrasztosabb képet ad.

Külön érdemes kiemelni azokat az eseteket, amikor a lencsebevonat tükörvörösnek vagy narancssárgának tűnik: ez nem optikai bevonat, hanem fényszűrő funkcióval rendelkező bevonat. Jellemzően fényszűrőt alkalmaznak a megfigyelés minőségének javítására ködös körülmények között. Egy ilyen szűrő észrevehetően levágja a fényt a spektrum vörösről sárgára és részben kék, kék, ibolya spektrumra (vagyis éppen azon tartományokra, amelyekre a szem a leginkább érzékeny) [7] .

Aszférikus elemek

Az aszférikus lencséket számos távcső tervezésében is használják , növelik a kép tisztaságát és kontrasztját , minimalizálva az optikai torzítást .

Ez azt jelenti, hogy a megfigyelés során lehetőség van a távcsöveket a szemtől bizonyos távolságra tartani, és így is látni a teljes képet. Ebben az esetben a távcsövön keresztül lehet szemüveggel nézni a kép romlása nélkül.

Képstabilizátor

A 20. század vége – a 21. század eleje óta egyes készülékekbe képstabilizátort szereltek be, ezek a távcsövek két giroszkópot használnak , amelyek beépített akkumulátorral működnek, és ezek általában több órán át üzemelnek. Ott használatosak, ahol a megfigyelő általában mozgó felületen tartózkodik (navigáció, repülés).

Jegyzetek

  1. Távcső // Brockhaus és Efron enciklopédikus szótára  : 86 kötetben (82 kötet és további 4 kötet). - Szentpétervár. , 1890-1907.
  2. Hogyan kezdődött az egész _
  3. Sveshnikova I. S., Zapryagaeva L. A., Guzeeva V. A., Filonov A. S. 2.3.3 Prizmák // A geometriai optika alapjai. - M. : Shiko, 2009. - 216 p.
  4. Spektrális prizmák // Fizikai enciklopédia  : [5 kötetben] / Ch. szerk. A. M. Prohorov . - M . : Szovjet Enciklopédia (1-2. kötet); Great Russian Encyclopedia (3-5. kötet), 1988-1999. — ISBN 5-85270-034-7 .
  5. Digitális távcső – hogyan válasszunk? . Letöltve: 2019. július 16. Az eredetiből archiválva : 2019. július 16.
  6. Rob Roy. Öregedő szemek és pupillaméret //  Eseményhorizont. - Hamilton Amatőr Csillagászok, 1996. - Április ( 3. kötet , 6. szám ). - S. 8 .  
  7. Marks, WB, Dobelle, WH & MacNichol, E.F. Egyedülálló főemlős kúpok  vizuális pigmentjei  // Tudomány. - 1964. - 1. évf. 143 .