Зрительные

Зрительные трубы (подзорные трубы, телескопы) - оптическиеинструменты, служащие для рассматривания отдаленных предметов, которыепри этом принимают большую кажущуюся величину, чем при рассматривании ихпростым (невооруженным) глазом. При этом мелкие части предмета,невидимые простым глазом, могут быть различаемы в З. трубу, как будто бырассматриваемый предмет приблизился к наблюдателю; поэтому З. трубыназываются увеличивающими или приближающими. труба, увеличивающая в 10 -20 раз, представляет рассматриваемый предмет в таких размерах, как будтобы он приближен на расстояние, в 10 - 20 раз меньшее действительногорасстояния. Однако, предмет представляется менее ясным, чем онпредставился бы в том случай, когда действительно подойти к нему нарасстояние в 10 - 20 раз меньшее. Эта неотчетливость и бледностьизображения, которая тем ощутительнее, чем больше (сильнее) увеличениетрубы, происходит от того, что труба не уничтожает ослабляющего влияниявоздуха, поглощающего свет тем больше, чем удаленнее предмет; причина,по которой увеличение трубы сопровождается ослаблением светлотыизображения, независимо от поглощения света воздухом, объяснена. ниже.З. трубы могут быть составлены из одних оптических стекол, или же изсочетания таких стекол и вогнутых или выпуклых зеркал; трубы первогорода называются преломляющими, второго - отражательными. Преломляющие З.трубы значительных размеров называют также рефракторами, отражательные -рефлекторами, а те и другие - телескопами. Устройство З. трубизменяется, смотря по назначению их (астрономические, земные), но восновании одно и тоже во всех случаях: одна часть трубы (стекло илизеркало) принимает лучи света от отдаленного предмета и образует егоизображение, другая часть (всегда состоящая из стекол) служит длярассматривания этого изображения. Стекло, направленное в сторонупредмета и собирающее его лучи, называется предметным или объективом;стекла для рассматривания изображения, составленного объективом, кодному из которых наблюдатель приставляет глаз, называются глазными илиокуляром. Астрономическая труба имеет ахроматический объектив и окуляр,состоящий из двух и более стекол. Изображение представляется в положенииобратном действительному, т. е. верх кажется внизу и правая сторонапредмета - на левой; движение небесных светил представляется вастрономической трубе также обратным действительному. Эти неудобстванаблюдений посредством астрономических труб так малы, что к ним легкопривыкнуть, оптические же качества З. труб этого рода выше, чем земных,потому что первые составлены из возможно малого числа стекол. Трубы, для рассматривания земных предметов, должны изображать их вдействительном их положении; для этого земные З. трубы составляются из 5стекол: одного объектива и 4 стекол, составляющих сложный окуляр.Собственно для устройства земной трубы можно было бы обойтись 3стеклами, а для астрономической - двумя, но такие инструменты давали бы изображения неотчетливые, попричине сферической и хроматической аберрации. Названный З. трубысоставляются из выпуклых оптических стекол; в галилеевой же трубкеокуляр вогнутый. В отражательных инструментах, рефлекторах илиотражательных телескопах изображение отдаленных предметов составляетсялучами, отраженными от вогнутого зеркала телескопа. Эти лучи еще разотражаются выпуклым (в телескопе Кассегрена) или вогнутым (в телескопеГрегори) зеркалами, меньшей величины, по направлению к большому зеркалу,а именно в вырезанное в его средине круглое отверстие, где собственно исоставляется изображение рассматриваемого предмета. В это отверстиеввинчивается трубка со сложным окуляром, устроенным также как и врефракторах. Изображение получается прямое. В телескопе системы Ньютона,лучи, отброшенные первым зеркалом, отражены в сторону стеклянною призмою(в прежних инструментах этого рода - плоским зеркальцем) с полнымвнутренним отражением, и составляют, по выходе из ее, изображение,рассматриваемое чрез окуляр, вделанный сбоку трубы и направленный кпризме. Этого рода телескоп представляет то неудобство, что наблюдательдолжен смотреть по направлению, перпендикулярному к общему направлениютрубы телескопа. Еще один вид телескопа (Гершеля) представляет туособенность, что изображение, составленное вогнутым зеркалом, находитсяблиз верхнего края самой трубы и рассматривается окуляром, направленнымвниз; наблюдатель обращен затылком к действительному предмету (звезде).Отчетливость изображения, составляемого оптическими стеклами, зависит отстепени уничтожения в них аберрации сферической и ахроматической, чтодостигается сложным объективом, состоящим из двух или более стекол, атакже соответственным устройством окуляров. От отчетливости изображениязависит разлагающая сила астрономической трубы, вследствие которой могутбыть видимы отдельно звезды, составляющие так называемые двойные звезды,и вообще близкие друг к другу, отдаленные предметы или части одного итого же предмета. Земная З. труба дает изображения меньшей отчетливости,чем астрономическая, составляемая из меньшего числа стекол. Еслинеобходимо известное число стекол для отчетливости изображения, то сдругой стороны введение новых добавочных стекол может снова произвестихроматическую и сферическую аберрацию в изображении. При устройствеотражательных телескопов главная забота состоит в уничтожениисферической аберрации зеркала, хроматическая же аберрация проявляетсятолько в окуляре. Увеличение З. труб производится частью тем, что изображениеотдаленного предмета, образующееся в фокусе объектива или вогнутогозеркала) рассматривается окуляром, на подобие того, как рассматриваютсядействительные малые предметы увеличительными стеклами. Так как окуляр,в сущности, есть стекло с коротким фокусным расстоянием, и близкопододвигается к рассматриваемому изображению, то последнеепредставляется под большим углом, чем действительный предметпредставляется глазу. Чем короче фокусное расстояние окуляра, темзначительнее производимое им увеличение, именно оно почти обратнопропорционально главному фокусному расстоянию окуляра. Кроме того онопрямо пропорционально фокусному расстоянию объектива: стекло с фокуснымрасстоянием в один метр дает изображение солнца, имеющее в поперечнике8,7 мм., а с фокусным расстоянием в 10 м. дает изображение 87 мм. впоперечнике. Но чем более поперечник изображении солнца, тем большеможно видеть на его поверхности подробностей, даже без помощи окуляра.Вообще же увеличение предмета зрительною трубою измеряетсяприблизительно отношением главного фокусного расстояния объектива кглавному фокусному расстоянию окуляра, который предполагается состоящимиз одного выпуклого стекла. Сложные окуляры каких бы то ни было системмогут быть, для расчета увеличения, заменены мысленно простым окуляром,который производил бы одинаковое со сложным окуляром увеличение; этотпростой окуляр и его фокусное расстояние назыв. эквивалентными сложномуокуляру. В действительности увеличение практически определяетсяотношением поперечника объектива к поперечнику наименьшего кружка,образуемого пересечением лучей, выходящих из окуляра трубы, раздвинутойтак, что в нее отчетливо мог бы быть виден какой-либо отдаленныйпредмет. В галилеевой З. трубке окуляр состоит из вогнутого стекла,которое ставится между главным фокусом объектива и самим объективом,вследствие чего эта труба короче, чем равносильная астрономическая свыпуклым окуляром, помещаемым за главным фокусом объектива, если меритьрасстояние от этого последнего стекла. Увеличение галил. тр. нельзяделать большим, вследствие слишком малого поля зрения (см. ниже) трубокэтой системы. В полевых трубках этого рода увеличение редко достигает20, обыкновенно же довольствуются увеличением в 10 и менее раз; вбиноклях театральных увеличение составляет только 2 1/2 и 3 1/2 раза.Вообще увеличение земных З. труб обыкновенных размеров доводят до 30 -40 раз, и только трубы с большими объективами и, по большой длине,неудобные для переноски могли бы служить для увеличений до 100 раз, причем изображения становятся очень бледными. Увеличения же рефракторов иотражательных телескопов, при рассматривании небесных светил, доводятсядо 1000 - 2000, а в исключительных случаях и превосходят эти числа (6000и 10000). Надо отличать номинальное увеличение от полезного. Если глазвидит с расстояния в 1 м. некоторый ряд прямых линий, проведенных дотого близко друг к другу, что они кажутся только что раздельными, то приувеличении в 100, 1000 раз, эти самые линии, помещенные в 100 и 1000 м.расстояния от З. трубы, должны бы тоже казаться раздельными, но вдействительности этого не замечается, т. е. линии остаются слитными,когда по цифре увеличения они должны бы разделяться. Несовершенствоотчетливости изображении обнаруживает вредное влияние, возрастающее сувеличительною силою трубы, вследствие чего действительно полезноеувеличение трубы выражается числом меньшим, чем номинальное ееувеличение. Для всякой З. трубки есть предельное номинальное увеличение,зависящее и от размеров объектива, превосходить которое усилениемокуляров - бесполезно. Кроме неотчетливости изображений на пределувеличения влияет еще и яркость изображений. При всякой несколькозначительной трубе имеется несколько окуляров, дающих разный увеличения. Яркость изображения. Яркость освещения какого-нибудь предметаопределяют количеством света, приходящегося на единицу (1 кв. мм., 1 кв.см. и т. п.) его поверхности. В глазу образуется изображение внешнихпредметов; величины этих изображений пропорциональны величинампредметов, а яркость изображения, зависящая от количества света,попадающего в зрачок, может быть названа натуральною. При рассматриваниякакого-нибудь предмета З. трубою, составляется в глазу изображение,которого величина пропорциональна увеличению трубы. При увеличении в 10раз площадь изображения будет в 100 раз больше площади изображения,составляющегося в глазу без зрительной трубы. Чтобы яркость изображениябыла прежней величины, которую мы назвали натуральною, надо, вопервых,чтобы в приведенном частном случае объектив трубы принял света в 100 разболее, чем зрачок, что легко достигнуть, сделав поперечник объектива в10 раз большим поперечника зрачка. Но при этом расчете еще не принято вовнимание, что от каждой поверхности всякого из стекол трубы отражаетсянекоторое количество света, которое поэтому не служит для составленияизображения. Увеличением поперечника объектива легко возместитьвышеуказанную потерю света, но кроме того необходимо, чтобы все пучкисвета, выходящие из окуляра, попадали в зрачок. Ближайшее рассмотрениесовокупности всех перечисленных требований показывает, что яркостьизображения рассматриваемых в З. трубу предметов не только никогда непревосходит натуральной яркости, но что в действительности наибольшаятелескопическая яркость меньше натуральной по причине света, отражаемогостеклами. С возрастанием числа, определяющего увеличение трубы,уменьшается яркость изображения: это обстоятельство также ограничиваетпредел увеличения каждой трубы. Вышеприведенным выводам противоречит, но только по-видимому,возможность видимости чрез З. трубу небесных светил, которые, послабости испускаемого ими света, невидны невооруженному глазу. Так,напр. планета Нептун, невидимая простым глазом, видна в З. трубу.объектив значительных размеров собирает много света в изображении этойпланеты, которое хотя и бледно, но представляет кружок значительныхразмеров; количество света на каждой единице поверхности весьма мало, нозначительное количество света на всем кружке дает возможность еговидеть. Что же касается неподвижных звезд, то угловая их величина, попричине чрезвычайно большого их удаления от земли, так мала, что и послеогромных увеличений в 1000 и более раз изображение звезды еще имеетнеощутительные для нашего зрения размеры. Поэтому так как с увеличениемразмеров объектива или вогнутого зеркала увеличивается количество света,на него падающего, то почти в таком же отношении возрастает яркостьизображения звезды в глазу. Отсюда видна возможность видеть в телескопыслабосветящиеся звёзды, вообще невидимые глазом; большой объективпозволяет видеть то, что не видно в малый. Значение увеличения, припрочих хороших качествах трубы, можно вообще пояснить следующим рядомчисел: увеличение в 10 раз уже позволяет видеть спутников Юпитера, в 60раз - видеть вообще кольца Сатурна, в 300 - 400 раз, при очень большомобъективе - видеть подробно раздельность их. Поле зрения. Этим названием обозначается угловая величинапространства, зараз обозреваемого З. трубой, т. е. без ее передвижения,Так например, если лунный диск занимает 1/3 поперечника всего видимого вЗ. трубу кругового пространства, то последнее составляет 1 1/2