Ход лучей в зрительных трубах Кеплера и Галилея, их увеличение

З рительные трубы используются для рассматривания деталей удален

Рис. 5

ных предметов. Они состоят из объектива и окуляра (рис.5). Объектив дает уменьшенное, действительное, перевернутое изображение удаленного предмета, которое затем рассматривается в окуляр. Так как предмет находится на очень большом расстоянии от объектива, то лучи, исходящие из любой точки предмета, можно считать параллельными. Пучки параллельных лучей, исходящие из верхней и нижней точек предмета, образуют угол , под которым виден предмет невооруженным глазом. Если предмет достаточно удален, то его изображение , получается в задней фокальной плоскости объектива (рис. 5). Окуляр фактически выполняет функцию лупы, позволяет глазу приблизиться к изображению и видеть его под большим углом, чем сам объект. Нормальный глаз в спокойном состоянии (без аккомодации) хорошо видит в параллельных лучах. Поэтому передняя фокальная плоскость окуляра может быть совмещена с изображением , которое в зрительной трубе видно под углом . Таким образом, видимое увеличение зрительной трубы зависит от фокусных расстояний объектива и окуляра:

(8)

Объектив обычно изготавливается из двух склеенных линз, положительной и отрицательной (рис. 6), иногда в виде более сложной системы, позволяющей лучше корректировать изображение. Окуляр также изготавливается в виде сложной системы, в простейшем случае из двух линз: полевой и глазной. Полевая линза помещается вблизи задней фокальной плоскости объектива. Поэтому она не влияет на размеры и положение изображения. Направляя косые лучи, идущие от крайних участков изображения, даваемого объективом, на центральную часть глазной линзы полевая линза увеличивает поле зрения. Глазная линза играет роль лупы. Оптическая система, в которой задний фокус первой подсистемы (объектива) совпадает с

Рис. 6

передним фокусом второй подсистемы (окуляра) называется телескопической системой. Видимое увеличение телескопической системы можно также выразить через отношение диаметров входного и выходного зрачков

с

Рис. 7

истемы (рис. 6, 7).

(9)

Н аблюдатель свой глаз располагает так, что зрачок его глаза совмещается с плоскостью выходного зрачка зрительной трубы. По теории Максутова максимально допустимое увеличение соответствует диаметру выходного зрачка D’=0.7 мм. С дальнейшим уменьшением D’ сказываются аберрации глаз. Зрительные трубы, изготовленные по указанной выше схеме, дают перевернутое изображение наблюдаемого предмета. Примером таких труб является зрительная труба Кеплера. При наблюдении с помощью телескопа изображений звезд это неважно. При проведении наблюдений земных объектов приходится вводить добавочные оптические элементы, оборачивающие изображение.

В зрительной трубе Галилея этот недостаток отсутствует, так как в качестве окуляра используется рассеивающая линза, что позволяет получить прямое изображение объекта. Рассеивающая линза (окуляр) располагается между объективом и его задней фокальной плоскостью так, чтобы опять зад-

Рис. 8

ний фокус объектива совпал с передним фокусом окуляра (рис. 8).

Таким образом, зрительная труба Галилея тоже представляет собой телескопическую систему: параллельный пучок лучей при выходе из системы остается параллельным, соответственно, оптическая сила системы Ф = 0. Видимое увеличение зрительной трубы Галилея также определяется отношением . Зрительные трубы Галилея во многих отношениях уступают зрительным трубам Кеплера: малое поле зрения, отсутствие визирного устройства, небольшое увеличение.