العدسة في تلسكوب كيبلر هي عدسة متقاربة. تلسكوب كبلر

أعطى الفضول والرغبة في إجراء اكتشافات جديدة للعالم العظيم جي جاليليو للعالم اختراعًا رائعًا ، وبدونه يستحيل تخيل علم الفلك الحديث - هذا تلسكوب. استمرارًا لبحث العلماء الهولنديين ، حقق المخترع الإيطالي زيادة كبيرة في حجم التلسكوب في وقت قصير جدًا - حدث هذا في غضون أسابيع قليلة.

نطاق اكتشاف جاليليوكانت تشبه العينات الحديثة عن بُعد فقط - كانت عبارة عن عصا بسيطة من الرصاص ، وضع الأستاذ في نهايتها عدسات ثنائية التحدب وذات التقعر المزدوج.

كانت الميزة المهمة والفرق الرئيسي بين إنشاء Galileo ونطاقات الإكتشاف الموجودة سابقًا هي جودة الصورة الجيدة التي تم الحصول عليها بسبب طحن العدسات البصرية عالي الجودة - تعامل الأستاذ شخصيًا مع جميع العمليات ، ولم يثق في العمل الدقيق لأي شخص. لقد أثمر الاجتهاد والتصميم من قبل العالم ، على الرغم من أنه كان لا بد من بذل الكثير من العمل الشاق لتحقيق نتيجة لائقة - من بين 300 عدسة ، لم يكن هناك سوى عدد قليل من الخيارات التي تتمتع بالخصائص والجودة اللازمة.

لقد حظيت العينات التي نجت حتى يومنا هذا بإعجاب العديد من الخبراء - حتى وفقًا للمعايير الحديثة ، فإن جودة البصريات ممتازة ، وهذا مع مراعاة حقيقة أن العدسات كانت موجودة منذ عدة قرون.

على الرغم من التحيز الذي ساد خلال العصور الوسطى والميل إلى التفكير في الأفكار التقدمية "مكائد الشيطان" ، اكتسب نطاق الإكتشاف شعبية مستحقة في جميع أنحاء أوروبا.

أتاح الاختراع المُحسَّن الحصول على زيادة بمقدار خمسة وثلاثين ضعفًا ، وهو أمر لا يمكن تصوره طوال عمر جاليليو. بمساعدة منظاره ، قام جاليليو بالعديد من الاكتشافات الفلكية ، مما جعل من الممكن فتح الطريق للعلم الحديث وإثارة الحماس والعطش للبحث في العديد من العقول الفضوليين والفضوليين.

كان للنظام البصري الذي اخترعه جاليليو عدد من العيوب - على وجه الخصوص ، كان عرضة للانحراف اللوني ، لكن التحسينات اللاحقة التي أدخلها العلماء جعلت من الممكن تقليل هذا التأثير. من الجدير بالذكر أنه أثناء إنشاء مرصد باريس الشهير ، تم استخدام التلسكوبات المجهزة بنظام جاليليو البصري.

يتميز المنظار أو المنظار من جاليليو بزاوية رؤية صغيرة - يمكن اعتبار ذلك عيبه الرئيسي. يتم استخدام نظام بصري مشابه حاليًا في المناظير المسرحية ، وهما في الواقع نطاقان اكتشاف متصلان ببعضهما البعض.

عادةً ما توفر مناظير المسرح الحديثة المزودة بنظام تركيز داخلي مركزي تكبيرًا 2.5-4x ، وهو ما يكفي لمراقبة العروض المسرحية والفعاليات الرياضية والحفلات الموسيقية أيضًا ، وهي مناسبة لرحلات مشاهدة المعالم المرتبطة بمشاهدة معالم المدينة التفصيلية.

إن الحجم الصغير والتصميم الأنيق لمناظير المسرح الحديثة لا تجعلها مجرد أداة بصرية مريحة ، ولكن أيضًا ملحق أصلي.

نطاق الإكتشاف هو أداة بصرية مصممة لرؤية الأشياء البعيدة جدًا بالعين. مثل المجهر ، فهو يتكون من هدف وعينية ؛ كلاهما أنظمة بصرية معقدة إلى حد ما ، على الرغم من أنها ليست معقدة كما في حالة المجهر ؛ ومع ذلك ، سنقوم بتمثيلها بشكل تخطيطي باستخدام عدسات رفيعة. في التلسكوبات ، يتم ترتيب العدسة والعينية بحيث يتطابق التركيز الخلفي للعدسة تقريبًا مع التركيز الأمامي للعدسة (الشكل 253). تنتج العدسة صورة عكسية مخفضة حقيقية لجسم بعيد جدًا في المستوى البؤري الخلفي ؛ يتم عرض هذه الصورة من خلال العدسة ، كما من خلال عدسة مكبرة. إذا تزامن التركيز الأمامي للعدسة مع التركيز الخلفي للهدف ، فعند مشاهدة شيء بعيد ، تظهر حزم من الأشعة المتوازية من العدسة ، وهو أمر مناسب للمراقبة بالعين العادية في حالة هدوء (بدون مواءمة) ( راجع § 114). ولكن إذا كانت رؤية المراقب مختلفة إلى حد ما عن الرؤية العادية ، فعندئذٍ يتم تحريك العدسة ، وتثبيتها "وفقًا للعينين". من خلال تحريك العدسة ، يكون التلسكوب أيضًا "مدببًا" عند عرض أشياء تقع على مسافات مختلفة ليست كبيرة جدًا من المراقب.

أرز. 253. موقع العدسة والعينية في التلسكوب: تركيز خلفي. الهدف يتزامن مع التركيز الأمامي للعدسة

يجب أن يكون هدف التلسكوب دائمًا نظامًا متقاربًا ، بينما يمكن أن تكون العدسة إما نظامًا متقاربًا أو متشعبًا. يُطلق على منظار البقع ذات العدسة العينية التجميعية (الإيجابية) أنبوب كبلر (الشكل 254 ، أ) ، ويسمى الأنبوب ذو العدسة المتباعدة (السلبية) أنبوب غاليلي (الشكل 254 ، ب). يعطي هدف التلسكوب 1 صورة معكوسة حقيقية لجسم بعيد في مستواه البؤري. تسقط حزمة أشعة متشعبة من نقطة على العدسة 2 ؛ نظرًا لأن هذه الأشعة تأتي من نقطة في المستوى البؤري للعدسة ، فإن شعاعًا يخرج منه موازٍ للمحور البصري الثانوي للعدسة بزاوية مع المحور الرئيسي. بمجرد دخولها إلى العين ، تلتقي هذه الأشعة على شبكية العين وتعطي صورة حقيقية للمصدر.

أرز. 254. مسار الأشعة في التلسكوب: أ) أنبوب كبلر. ب) أنبوب جاليليو

أرز. 255. مسار الأشعة في منظار مجال المنشور (أ) ومظهره (ب). يشير التغيير في اتجاه السهم إلى "انعكاس" الصورة بعد مرور الأشعة عبر جزء من النظام

(في حالة أنبوب Galilean (ب) ، لا تظهر العين حتى لا تشوش الصورة.) الزاوية - الزاوية التي تصنعها الأشعة على العدسة مع المحور.

أنبوب جاليليو ، الذي يستخدم غالبًا في المناظير المسرحية العادية ، يعطي صورة مباشرة للجسم ، أنبوب كبلر - معكوس. نتيجة لذلك ، إذا كان أنبوب كبلر يخدم في عمليات المراقبة الأرضية ، فإنه يكون مزودًا بنظام دوران (عدسة إضافية أو نظام مناشير) ، ونتيجة لذلك تصبح الصورة مستقيمة. مثال على هذا الجهاز هو مناظير المنشور (الشكل 255). تتمثل ميزة أنبوب كبلر في أنه يحتوي على صورة وسيطة حقيقية ، حيث يمكن وضع مقياس قياس ولوحة فوتوغرافية لالتقاط الصور وما إلى ذلك. ونتيجة لذلك ، في علم الفلك وفي جميع الحالات المتعلقة بالقياسات ، يتم استخدام أنبوب كبلر.

عمل الدورة

الانضباط: البصريات التطبيقية

حول الموضوع: حساب أنبوب كبلر

مقدمة

أنظمة بصرية تلسكوبية

1 انحرافات الأنظمة البصرية

2 انحراف كروي

3 انحراف لوني

4 انحراف كوميدي (غيبوبة)

5 ـ اللابؤرية

6 انحناء مجال الصورة

7 تشويه (تشويه)

حساب الأبعاد للنظام البصري

استنتاج

المؤلفات

التطبيقات

مقدمة

التلسكوبات هي أدوات بصرية فلكية مصممة لمراقبة الأجرام السماوية. تُستخدم التلسكوبات مع استخدام مستقبلات إشعاع مختلفة للرصد البصري ، والتصوير ، والطيفي ، والكهروضوئي للأجرام السماوية.

تحتوي التلسكوبات المرئية على عدسة وعينية وهي ما يسمى بالنظام البصري التلسكوبي: فهي تحول شعاعًا متوازيًا من الأشعة يدخل العدسة إلى شعاع مواز يخرج من العدسة. في مثل هذا النظام ، يتزامن التركيز الخلفي للهدف مع التركيز الأمامي للعدسة العينية. وتتمثل خصائصه البصرية الرئيسية في: التكبير الظاهري Г ، ومجال الرؤية الزاوي 2 وات ، وقطر حدقة المخرج D "، والدقة وقوة الاختراق.

التكبير الظاهر للنظام البصري هو نسبة الزاوية التي يتم فيها ملاحظة الصورة التي يقدمها النظام البصري للجهاز إلى الحجم الزاوي للجسم عند عرضها مباشرة بالعين. تكبير ظاهر للنظام التلسكوبي:

G \ u003d f "about / f" ok \ u003d D / D "،

حيث f "ob و f" موافق هما الأطوال البؤرية للعدسة والعينية ،

D - قطر المدخل ،

D "- مخرج بؤبؤ العين. وبالتالي ، عن طريق زيادة الطول البؤري للهدف أو تقليل البعد البؤري للعدسة ، يمكن تحقيق تكبيرات كبيرة. ومع ذلك ، كلما زاد تكبير التلسكوب ، قل مجال رؤيته و زيادة تشويه صور الكائن بسبب عيوب بصريات النظام.

بؤبؤ المخرج هو أصغر جزء من شعاع الضوء يخرج من التلسكوب. أثناء الملاحظات ، يتم محاذاة تلميذ العين مع تلميذ الخروج من النظام ؛ لذلك لا ينبغي أن تكون أكبر من حدقة عين الراصد. وإلا فإن بعض الضوء الذي تجمعه العدسة لن يدخل العين وسيضيع. عادةً ما يكون قطر بؤبؤ العين (إطار العدسة) أكبر بكثير من حدقة العين ، وتبدو مصادر الضوء ، ولا سيما النجوم ، أكثر سطوعًا عند رؤيتها من خلال التلسكوب. يتناسب سطوعها الظاهري مع مربع قطر بؤبؤ مدخل التلسكوب. يمكن رؤية النجوم الخافتة غير المرئية بالعين المجردة بوضوح في تلسكوب به حدقة مدخل كبيرة. عدد النجوم المرئية من خلال التلسكوب أكبر بكثير مما تراه العين مباشرة.

تلسكوب انحراف بصري فلكي

1. الأنظمة البصرية التلسكوبية

1 انحرافات الأنظمة البصرية

انحرافات الأنظمة الضوئية (خطوط الطول - الانحراف) - التشوهات وأخطاء الصورة الناتجة عن خلل في النظام البصري. الانحرافات ، بدرجات متفاوتة ، تخضع لأية عدسات ، حتى أغلى منها. يُعتقد أنه كلما زاد نطاق الأطوال البؤرية للعدسة ، زاد مستوى انحرافات العدسة.

فيما يلي الأنواع الأكثر شيوعًا من الانحرافات.

2 انحراف كروي

يتم تصنيع معظم العدسات باستخدام عدسات ذات أسطح كروية. يسهل تصنيع هذه العدسات ، لكن الشكل الكروي للعدسات ليس مثاليًا لإنتاج صورة حادة. يتجلى تأثير الزيغ الكروي في تليين التباين وتشويش التفاصيل ، ما يسمى بـ "الصابون".

كيف يحدث هذا؟ تنكسر أشعة الضوء الموازية التي تمر عبر عدسة كروية ، وتندمج الأشعة التي تمر عبر حافة العدسة عند نقطة بؤرية أقرب إلى العدسة من أشعة الضوء التي تمر عبر مركز العدسة. بمعنى آخر ، حواف العدسة لها طول بؤري أقصر من المركز. توضح الصورة أدناه بوضوح كيف يمر شعاع من الضوء من خلال عدسة كروية وبسبب ما تظهر الانحرافات الكروية.

يتم تركيز أشعة الضوء التي تمر عبر العدسة بالقرب من المحور البصري (أقرب إلى المركز) في المنطقة B ، بعيدًا عن العدسة. يتم تركيز أشعة الضوء التي تمر عبر مناطق حافة العدسة في المنطقة A ، القريبة من العدسة.

3 انحراف لوني

الانحراف اللوني (CA) هو ظاهرة ناتجة عن تشتت الضوء المار عبر العدسة ، أي تحطيم شعاع من الضوء إلى مكوناته. الأشعة ذات الأطوال الموجية المختلفة (ألوان مختلفة) تنكسر بزوايا مختلفة ، لذلك يتكون قوس قزح من شعاع أبيض.

تؤدي الانحرافات اللونية إلى انخفاض في وضوح الصورة وظهور "الهوامش" الملونة ، خاصة على الكائنات المتباينة.

لمكافحة الانحرافات اللونية ، يتم استخدام عدسات أحادية اللون مصنوعة من زجاج منخفض التشتت ، والتي لا تحلل أشعة الضوء إلى موجات.

1.4 انحراف كوميدي (غيبوبة)

انحراف الغيبوبة أو الغيبوبة هي ظاهرة تُرى في محيط الصورة التي يتم إنشاؤها بواسطة عدسة مصححة للزيغ الكروي وتتسبب في دخول أشعة الضوء إلى حافة العدسة بزاوية معينة لتتلاقى في مذنب بدلاً من النقطة المرغوبة. ومن هنا اسمها.

يتجه شكل المذنب قطريًا ، مع توجيه ذيله إما باتجاه مركز الصورة أو بعيدًا عنه. يُطلق على التمويه الناتج عند حواف الصورة توهج غيبوبة. الغيبوبة ، التي يمكن أن تحدث حتى في العدسات التي تعيد إنتاج النقطة بدقة كنقطة على المحور البصري ، ناتجة عن الاختلاف في الانكسار بين أشعة الضوء من نقطة تقع خارج المحور البصري وتمريرها عبر حواف العدسة ، و شعاع الضوء الرئيسي من نفس النقطة يمر عبر مركز العدسة.

تزداد الغيبوبة مع زيادة زاوية الحزمة الرئيسية وتؤدي إلى انخفاض في التباين عند حواف الصورة. يمكن تحقيق درجة معينة من التحسن من خلال إيقاف العدسة. يمكن أن تتسبب الغيبوبة أيضًا في تفجر مناطق ضبابية من الصورة ، مما يؤدي إلى حدوث تأثير غير سار.

يُطلق على القضاء على كل من الانحراف الكروي والغيبوبة لجسم يقع على مسافة تصوير معينة aplanatism ، وتسمى العدسة المصححة بهذه الطريقة aplanatism.

5 ـ اللابؤرية

مع تصحيح العدسة للانحراف الكروي والكوميحي ، سيتم إعادة إنتاج نقطة كائن على المحور البصري بدقة كنقطة في الصورة ، ولكن لن تظهر نقطة الكائن خارج المحور البصري كنقطة في الصورة ، بل بالأحرى كنقطة الظل أو الخط. يسمى هذا النوع من الانحراف اللابؤرية.

يمكنك ملاحظة هذه الظاهرة عند حواف الصورة إذا قمت بتحويل تركيز العدسة بشكل طفيف إلى موضع يتم فيه تصوير نقطة الكائن بشكل حاد على أنها خط موجه في اتجاه شعاعي من مركز الصورة ، ثم قم بإزاحة التركيز على موضع آخر يتم فيه تصوير نقطة الكائن بشكل حاد على أنها خط موجه في اتجاه دائرة متحدة المركز. (تسمى المسافة بين وضعي التركيز هذين بالفرق اللابؤري).

بعبارة أخرى ، تكون أشعة الضوء في المستوى الزوالي وأشعة الضوء في المستوى السهمي في مواضع مختلفة ، لذا فإن هاتين المجموعتين من الأشعة لا تتصلان في نفس النقطة. عندما يتم ضبط العدسة على الموضع البؤري الأمثل للمستوى الزوالي ، فإن أشعة الضوء في المستوى السهمي تتم محاذاة في اتجاه الدائرة متحدة المركز (يسمى هذا الموضع التركيز الزوالي).

وبالمثل ، عندما يتم ضبط العدسة على الموضع البؤري الأمثل للمستوى السهمي ، فإن أشعة الضوء في المستوى الزوالي تشكل خطًا موجهًا في الاتجاه الشعاعي (يسمى هذا الموضع بالتركيز السهمي).

مع هذا النوع من التشويه ، تبدو الكائنات في الصورة منحنية ، وضبابية في بعض الأماكن ، والخطوط المستقيمة تبدو منحنية ، ويكون التعتيم ممكنًا. إذا كانت العدسة تعاني من الاستجماتيزم ، فيُسمح لها بقطع الغيار ، لأن هذه الظاهرة لا يمكن علاجها.

6 انحناء مجال الصورة

مع هذا النوع من الانحراف ، يصبح مستوى الصورة منحنيًا ، لذلك إذا كان مركز الصورة في بؤرة التركيز ، فإن حواف الصورة خارج نطاق التركيز ، والعكس صحيح ، إذا كانت الحواف في بؤرة التركيز ، يكون المركز خارجًا من التركيز.

1.7 تشويه (تشويه)

يتجلى هذا النوع من الانحراف في تشويه الخطوط المستقيمة. إذا كانت الخطوط المستقيمة مقعرة ، فإن التشوه يسمى وسادة مدببة ، إذا كانت محدبة - على شكل برميل. تنتج عدسات الزوم عادةً تشوهًا أسطوانيًا بزاوية عريضة (زوم أدنى) وتشوهًا مدببًا عند التقريب (أقصى زوم).

2. حساب الأبعاد للنظام البصري

البيانات الأولية:

لتحديد الأطوال البؤرية للعدسة والعينية ، نقوم بحل النظام التالي:

f'ob + f'ok = L ؛

f 'ob / f' ok = | Г | ؛

f'ob + f'ok = 255 ؛

f'ob / f'ok = 12.

f'ob + f'ob / 12 = 255 ؛

f 'ob = 235.3846 ملم ؛

و 'موافق \ u003d 19.6154 مم ؛

يتم حساب قطر تلميذ المدخل بالصيغة D \ u003d D'G

D = 2.5 * 12 = 30 مم ؛

تم العثور على مجال الرؤية الخطي للعدسة بواسطة الصيغة:

؛ ص '= 235.3846 * 1.5 درجة ؛ ص = 6.163781 ملم ؛

تم العثور على مجال الرؤية الزاوية للعدسة بواسطة الصيغة:

حساب نظام المنشور

D 1 - وجه الإدخال للمنشور الأول ؛

د 1 \ u003d (د في + 2 ص) / 2 ؛

د 1 \ u003d 21.163781 مم ؛

طول شعاع المنشور الأول = * 2 = 21.163781 * 2 = 42.327562 ؛

D 2 - وجه الإدخال للمنشور الثاني (اشتقاق الصيغة في الملحق 3) ؛

D 2 \ u003d D in * ((D in -2y ’) / L) * (f 'ob / 2+) ؛

د 2 \ u003d 18.91 مم ؛

طول أشعة المنشور الثاني = * 2 = 18.91 * 2 = 37.82 ؛

عند حساب النظام البصري ، يتم اختيار المسافة بين المنشور في حدود 0.5-2 مم ؛

لحساب النظام المنشوري ، من الضروري إحضاره في الهواء.

دعونا نختصر طول مسار أشعة المنشور في الهواء:

ل 01 - يتم تقليل طول المنشور الأول إلى الهواء

ن = 1.5688 (معامل انكسار الزجاج BK10)

ل 01 \ u003d ل 1 / ن \ u003d 26.981 مم

02 \ u003d l 2 / n \ u003d 24.108 مم

تحديد مقدار حركة العدسة لضمان التركيز داخل ± 5 ديوبتر

تحتاج أولاً إلى حساب سعر الديوبتر الواحد f 'ok 2/1000 \ u003d 0.384764 (سعر الديوبتر الواحد.)

تحريك العدسة لتحقيق التركيز المطلوب: مم

التحقق من الحاجة إلى تطبيق طلاء عاكس على الوجوه العاكسة:

(زاوية الانحراف المسموح بها عن الحزمة المحورية ، عندما لا يتم انتهاك حالة الانعكاس الداخلي الكلي بعد)

(الحد من زاوية حدوث الأشعة على وجه الإدخال للمنشور ، حيث لا توجد حاجة لتطبيق طلاء عاكس). لذلك: لا حاجة لطلاء عاكس.

حساب العدسة:

نظرًا لأن 2ω '= 34.9 ، يكون النوع المطلوب من العدسة متماثلًا.

f 'ok = 19.6154 مم (الطول البؤري المحسوب) ؛

ك p \ u003d S 'F / f' موافق \ u003d 0.75 (عامل التحويل)

S 'F \ u003d K p * f' موافق

S 'F = 0.75 * f' ok (قيمة الطول البؤري الخلفي)

يتم تحديد إزالة تلميذ الخروج من خلال الصيغة: S 'p = S' F + z 'p

تم العثور على z 'p بواسطة صيغة نيوتن: z' p = -f 'ok 2 / z p حيث z p هي المسافة من البؤرة الأمامية للعدسة إلى نقطة توقف الفتحة. في تحديد النطاقات باستخدام نظام تغليف المنشور ، عادةً ما يكون الحجاب الحاجز للعدسة هو حامل العدسة. كتقريب أولي ، يمكننا أخذ z p مساويًا للبعد البؤري للعدسة بعلامة ناقص ، لذلك:

ض ع = -235.3846 ملم

إزالة تلميذ الخروج يساوي:

S 'p = 14.71155 + 1.634618 = 16.346168 ملم

حساب الانحراف لمكونات النظام البصري.

يتضمن حساب الانحراف حساب انحرافات العدسة والمنشور لثلاثة أطوال موجية.

حساب انحراف العدسة:

يتم حساب انحرافات العدسة في الاتجاه العكسي للأشعة ، باستخدام حزمة برامج ROSA.

نعم موافق \ u003d 0.0243

حساب انحرافات نظام المنشور:

يتم حساب انحرافات المنشورات العاكسة باستخدام الصيغ الخاصة بالانحرافات من الدرجة الثالثة للوحة موازية مستوية مكافئة. للزجاج BK10 (ن = 1.5688).

الانحراف الكروي الطولي:

δS 'العلاقات العامة \ u003d (0.5 * د * (ن 2 -1) * الخطيئة 2 ب) / ن 3

ب'= arctg (D / 2 * f 'ob) = 3.64627 o

د = 2D 1 + 2D 2 = 80.15 ملم

dS 'العلاقات العامة \ u003d 0.061337586

كروماتيزم الموضع:

(S 'f - S' c) العلاقات العامة = 0.33054442

غيبوبة ميريديان:

δy "= 3d (ن 2 -1) * الخطيئة 2 ب '* tgω 1 / 2n 3

δ ص "= -0.001606181

حساب انحراف العدسة:

الانحراف الكروي الطولي δS` sf:

δS 'sf \ u003d - (δS' العلاقات العامة + δS 'موافق) \ u003d -0.013231586

كروماتيزم الموضع:

(S 'f - S' c) rev \ u003d δS 'xp = - ((S' f - S 'c) pr + (S' f - S 'c) ok) \ u003d -0.42673442

غيبوبة ميريديان:

δy 'to = δy' ok - δy 'pr

δy '= 0.00115 + 0.001606181 = 0.002756181

تعريف العناصر الهيكلية للعدسة.

يتم تحديد الانحرافات في النظام البصري الرفيع من خلال ثلاث معلمات رئيسية P ، W ، C. صيغة تقريبية أ. GG Slyusareva يربط المعلمات الرئيسية P و W:

P = P 0 +0.85 (W-W 0)

يتم تقليل حساب العدسة اللاصقة ثنائية العدسة لإيجاد مجموعة معينة من النظارات بقيم معطاة من P 0 و C.

حساب العدسة ثنائية العدسة حسب طريقة الأستاذ. ج. سليوساريف:

) وفقًا لقيم انحرافات العدسة δS 'xp، δS' sf، y 'k. ، التي تم الحصول عليها من شروط تعويض انحرافات نظام المنشور والعدسة ، تم العثور على مبالغ الانحراف:

S I xp = δS ’xp = -0.42673442

S I \ u003d 2 * δS 'sf / (tgb') 2

S أنا = 6.516521291

S II \ u003d 2 * δy to '/ (tgb') 2 * tgω

SII = 172.7915624

) بناءً على المجاميع ، تم العثور على معلمات النظام:

S I xp / f 'ob

S II / f'ob

) P 0 تحسب:

P 0 = P-0.85 (W-W 0)

) وفقًا للرسم البياني ، يعبر الخط الخلية العشرين. دعنا نتحقق من مجموعات النظارات K8F1 و KF4TF12:

) من الجدول توجد قيم P 0 و φ k و Q 0 المقابلة للقيمة المحددة لـ K8F1 (غير مناسب)

φk = 2.1845528

لـ KF4TF12 (مناسب)

) بعد إيجاد P 0 و φ k و Q 0 ، يتم حساب Q بالصيغة:

) بعد العثور على Q ، يتم تحديد القيمتين a 2 و a 3 من الشعاع الصفري الأول (a 1 \ u003d 0 ، نظرًا لأن الكائن عند اللانهاية ، و 4 \ u003d 1 - من حالة التطبيع):

) تحدد قيم a i نصف قطر انحناء العدسات الرقيقة:

عدسات Radius Thin:

) بعد حساب نصف قطر العدسة الرقيقة ، يتم تحديد سُمك العدسة من اعتبارات التصميم التالية. السماكة على طول محور العدسة الموجبة d1 هي مجموع القيم المطلقة للأسهم L1 و L2 والسمك على طول الحافة ، والتي يجب أن تكون 0.05D على الأقل.

ح = D في / 2

L \ u003d س 2 / (2 * ص 0)

لتر 1 \ u003d 0.58818 2 \ u003d -1.326112

د 1 \ u003d L 1 -L 2 + 0.05 د

) وفقًا للسمك الذي تم الحصول عليه ، احسب الارتفاعات:

ح 1 \ u003d و حول \ u003d 235.3846

س 2 \ u003d س 1-أ 2 * د 1

ح 2 \ u003d 233.9506

س 3 \ u003d س 2-أ 3 * د 2

) نصف قطر انحناء العدسة بسماكات محدودة:

ص 1 \ u003d ص 011 \ u003d 191.268.268

ص 2 \ u003d ص 02 * (ح 1 / س 2)

ص 2 \ u003d -84.317178

ص 3 \ u003d ص 03 * (ح 3 / س 1)

يتم التحكم في النتائج عن طريق الحساب على جهاز كمبيوتر باستخدام برنامج "ROSA":

مقارنة انحراف العدسة

الانحرافات التي تم الحصول عليها والمحسوبة قريبة في قيمها.

محاذاة انحراف التلسكوب

يتكون التخطيط من تحديد المسافة إلى نظام المنشور من الهدف ومن العدسة. يتم تحديد المسافة بين الهدف والعينية على أنها (S 'F' ob + S 'F' ok +). هذه المسافة هي مجموع المسافة بين العدسة والمنشور الأول ، يساوي نصف الطول البؤري للعدسة ، مسار الشعاع في المنشور الأول ، المسافة بين المنشور ، مسار الشعاع في المنشور الثاني ، المسافة من السطح الأخير للمنشور الثاني إلى المستوى البؤري والمسافة من هذا المستوى إلى العدسة.

692+81.15+41.381+14.777=255

استنتاج

بالنسبة للعدسات الفلكية ، يتم تحديد الدقة من خلال أصغر مسافة زاوية بين نجمين يمكن رؤيتها بشكل منفصل في التلسكوب. من الناحية النظرية ، يمكن تقدير قوة حل التلسكوب البصري (بالثواني القوسية) للأشعة الصفراء والخضراء التي تكون العين أكثر حساسية لها من خلال التعبير 120 / D ، حيث D هو قطر بؤبؤ مدخل التلسكوب ، معبرا عنها بالمليمترات.

قوة اختراق التلسكوب هي الحد من الحجم النجمي للنجم الذي يمكن ملاحظته باستخدام هذا التلسكوب في ظل ظروف جوية جيدة. جودة الصورة الرديئة ، بسبب الارتعاش والامتصاص وتشتت الأشعة بواسطة الغلاف الجوي للأرض ، يقلل من الحجم الأقصى للنجوم المرصودة بالفعل ، مما يقلل من تركيز الطاقة الضوئية على شبكية العين أو لوحة التصوير أو مستقبل الإشعاع الآخر في التلسكوب. كمية الضوء التي يجمعها تلميذ مدخل التلسكوب تنمو بما يتناسب مع مساحتها ؛ في الوقت نفسه ، تزداد أيضًا قوة اختراق التلسكوب. بالنسبة لتلسكوب بقطر موضوعي يبلغ D ملليمتر ، يتم تحديد قوة الاختراق ، معبراً عنها بالمقادير النجمية للملاحظات المرئية ، بواسطة الصيغة:

مفيس = 2.0 + 5 lgD.

اعتمادًا على النظام البصري ، يتم تقسيم التلسكوبات إلى عدسات (عاكسات) ومرآة (عاكسات) وتلسكوبات ذات عدسات مرآة. إذا كان نظام العدسة التلسكوبية له هدف إيجابي (تجميع) وعدسة عينية سلبية (منتشرة) ، فإنه يطلق عليه نظام Galilean. نظام العدسة التلسكوبية Kepler له هدف إيجابي وعدسة إيجابية.

يعطي نظام جاليليو صورة افتراضية مباشرة ، وله مجال رؤية صغير وإضاءة صغيرة (قطر مخرج بؤبؤ العين الكبير). تعد بساطة التصميم وقصر طول النظام وإمكانية الحصول على صورة مباشرة من المزايا الرئيسية. لكن مجال رؤية هذا النظام صغير نسبيًا ، ولا يسمح عدم وجود صورة حقيقية للكائن بين العدسة والعينية باستخدام شبكاني. لذلك ، لا يمكن استخدام نظام Galilean للقياسات في المستوى البؤري. في الوقت الحاضر ، يتم استخدامه بشكل أساسي في مناظير المسرح ، حيث لا يلزم التكبير العالي ومجال الرؤية.

يعطي نظام كبلر صورة حقيقية ومقلوبة للكائن. ومع ذلك ، عند مراقبة الأجرام السماوية ، فإن الظرف الأخير ليس مهمًا جدًا ، وبالتالي فإن نظام كبلر هو الأكثر شيوعًا في التلسكوبات. طول أنبوب التلسكوب في هذه الحالة يساوي مجموع الأطوال البؤرية للهدف والعينية:

L \ u003d f "ob + f" تقريبًا.

يمكن تجهيز نظام كبلر بشبكاني على شكل لوحة موازية للطائرة بمقياس وشعر متقاطع. يستخدم هذا النظام على نطاق واسع مع نظام المنشور الذي يسمح بالتصوير المباشر للعدسات. تستخدم أنظمة Keplerian بشكل أساسي في التلسكوبات المرئية.

بالإضافة إلى العين ، التي تستقبل الإشعاع في التلسكوبات المرئية ، يمكن تسجيل صور الأجرام السماوية على مستحلب فوتوغرافي (تسمى هذه التلسكوبات بالتلسكوبات الفلكية) ؛ يجعل المضاعف الضوئي والمحول الإلكتروني البصري من الممكن تضخيم إشارة ضوئية ضعيفة من النجوم البعيدة على مسافات بعيدة عدة مرات ؛ يمكن عرض الصور على أنبوب تلسكوب تليفزيوني. يمكن أيضًا إرسال صورة جسم إلى راسم فلكي أو مقياس ضوئي للنجوم.

لتوجيه أنبوب التلسكوب إلى الجسم السماوي المطلوب ، يتم استخدام حامل تلسكوب (حامل ثلاثي الأرجل). يوفر القدرة على تدوير الأنبوب حول محورين متعامدين بشكل متبادل. تحمل قاعدة الحامل محورًا ، يمكن أن يدور حوله المحور الثاني مع دوران أنبوب التلسكوب حوله. اعتمادًا على اتجاه المحاور في الفضاء ، يتم تقسيم الحوامل إلى عدة أنواع.

في حوامل الألتازيموت (أو الأفقية) ، يكون أحد المحاور عموديًا (محور السمت) ، والآخر (محور مسافة الذروة) أفقي. يتمثل العيب الرئيسي في جبل ألتازيموت في الحاجة إلى تدوير التلسكوب حول محورين لتتبع جسم سماوي يتحرك بسبب الدوران اليومي الواضح للكرة السماوية. يتم تزويد حوامل ألتازيموت بالعديد من أدوات القياس الفلكي: أدوات عالمية ، ودوائر عبور وزوال.

تحتوي جميع التلسكوبات الكبيرة الحديثة تقريبًا على جبل استوائي (أو شبه منحرف) ، حيث يتم توجيه المحور الرئيسي - قطبي أو كل ساعة - إلى القطب السماوي ، والثاني - محور الميل - عموديًا عليه ويقع في مستوى خط الاستواء. إن ميزة تركيب المنظر هي أنه لتتبع الحركة اليومية للنجم ، يكفي تدوير التلسكوب حول محور قطبي واحد فقط.

المؤلفات

1. التكنولوجيا الرقمية. / إد. إي. إيفرينوفا. - م: الإذاعة والتواصل 2010. - 464 ص.

كاجان ب. بصريات. - م: Enerngoatomizdat ، 2009. - 592 ص.

سكفورتسوف جي. هندسة الحاسوب. - MTUCI M. 2007 - 40 ص.

المرفق 1

الطول البؤري 19.615 ملم

الفتحة النسبية 1: 8

منظور

حرك العدسة بمقدار 1 ديوبتر. 0.4 ملم

العناصر الهيكلية

19.615; =14.755;

شعاع محوري

الشعاع الرئيسي

مقطع خطي من شعاع مائل

عدسات قابلة للتبديل للكاميرات مع عدسات Vario Sonnar

بدلاً من المقدمة ، أقترح إلقاء نظرة على نتائج البحث عن فراشات الجليد باستخدام مسدس الصور المذكور أعلاه. البندقية هي كاميرا Casio QV4000 مع ملحق بصري من نوع Kepler Tube ، وتتكون من عدسة Helios-44 كعدسة عينية وعدسة Pentacon 2.8 / 135.

يُعتقد عمومًا أن الأجهزة ذات العدسة الثابتة لديها قدرات أقل بشكل ملحوظ من الأجهزة ذات العدسات القابلة للتبديل. بشكل عام ، هذا صحيح بالتأكيد ، ومع ذلك ، فإن الأنظمة الكلاسيكية ذات البصريات القابلة للتبديل بعيدة كل البعد عن كونها مثالية كما قد تبدو للوهلة الأولى. ومع بعض الحظ ، يحدث أن الاستبدال الجزئي للبصريات (المرفقات البصرية) لا يقل فاعلية عن استبدال البصريات بالكامل. بالمناسبة ، هذا النهج يحظى بشعبية كبيرة مع كاميرات الأفلام. إن تغيير البصريات بشكل غير مؤلم مع بُعد بؤري تعسفي ممكن فقط لأجهزة تحديد المدى المزودة بمصراع ستارة بؤرية ، ولكن في هذه الحالة لدينا فقط فكرة تقريبية للغاية عما يراه الجهاز بالفعل. تم حل هذه المشكلة في الأجهزة المرآة ، والتي تسمح لك برؤية الصورة التي تشكلت على الزجاج المصنفر بالضبط بواسطة العدسة التي يتم إدخالها حاليًا في الكاميرا. هنا يتضح ، على ما يبدو ، وضعًا مثاليًا ، ولكن فقط للعدسات المقربة. بمجرد أن نبدأ في استخدام عدسات واسعة الزاوية مع كاميرات SLR ، يتضح على الفور أن كل من هذه العدسات بها عدسات إضافية ، يتمثل دورها في توفير فرصة لوضع مرآة بين العدسة والفيلم. في الواقع ، سيكون من الممكن صنع كاميرا يكون فيها العنصر المسؤول عن إمكانية وضع مرآة غير قابل للاستبدال ، وتتغير المكونات الأمامية للعدسة فقط. يتم استخدام نهج مماثل أيديولوجيًا في محددات المنظر الانعكاسية لكاميرات الأفلام. نظرًا لأن مسار الأشعة متوازي بين المرفق التلسكوبي والهدف الرئيسي ، يمكن وضع مكعب موشور لتقسيم الحزمة أو لوحة نصف شفافة بينهما بزاوية 45 درجة. أحد النوعين الرئيسيين لعدسات الزوم ، عدسة الزوم ، يجمع أيضًا بين عدسة ذات طول بؤري ثابت ونظام بؤري. يتم تغيير الطول البؤري في عدسات الزوم عن طريق تغيير تكبير الملحق البؤري ، الذي يتحقق من خلال تحريك مكوناته.

لسوء الحظ ، نادرًا ما يؤدي التنوع إلى نتائج جيدة. يتم تحقيق تصحيح ناجح إلى حد ما للانحرافات فقط عن طريق اختيار جميع العناصر البصرية للنظام. أوصي بأن يقرأ الجميع ترجمة مقال إروين بوتس "". لقد كتبت كل هذا فقط للتأكيد على أن عدسات كاميرا SLR ، من حيث المبدأ ، ليست أفضل بأي حال من الأحوال من العدسات المدمجة مع المرفقات البصرية. تكمن المشكلة في أن مصمم الملحقات البصرية لا يمكنه الاعتماد إلا على عناصره الخاصة ولا يمكنه التدخل في تصميم العدسة. لذلك ، فإن التشغيل الناجح للعدسة المزودة بملحق أقل شيوعًا من العدسة التي تعمل بشكل جيد والمصممة بالكامل من قبل مصمم واحد ، حتى لو كانت لها مسافة عمل خلفية ممتدة. من النادر وجود مجموعة من العناصر البصرية النهائية التي تضاف إلى الانحرافات المقبولة ، ولكنها تحدث بالفعل. عادةً ما تكون المرفقات البؤرية عبارة عن نطاق اكتشاف جاليلي. ومع ذلك ، يمكن أيضًا بناؤها وفقًا للمخطط البصري لأنبوب كبلر.

التخطيط البصري لأنبوب كبلر.

في هذه الحالة ، سيكون لدينا صورة مقلوبة ، حسنًا ، نعم ، المصورون ليسوا غرباء عن هذا. بعض الأجهزة الرقمية لديها القدرة على قلب الصورة على الشاشة. أرغب في الحصول على مثل هذه الفرصة لجميع الكاميرات الرقمية ، حيث يبدو من الهدر إضاعة النظام البصري لتدوير الصورة في الكاميرات الرقمية. ومع ذلك ، يمكن بناء أبسط نظام من مرآة مثبتة بزاوية 45 درجة على الشاشة في دقيقتين.

لذلك ، تمكنت من العثور على مجموعة من العناصر البصرية القياسية التي يمكن استخدامها مع عدسات الكاميرا الرقمية الأكثر شيوعًا اليوم بطول بؤري 7-21 ملم. تطلق Sony على هذه العدسة Vario Sonnar ، ويتم تثبيت عدسات مماثلة في التصميم في كاميرات Canon (G1 ، G2) ، Casio (QV3000 ، QV3500 ، QV4000) ، Epson PC 3000Z ، Toshiba PDR-M70 ، Sony (S70 ، S75 ، S85) كاميرات. يظهر أنبوب Kepler الذي حصلت عليه نتائج جيدة ويسمح لك باستخدام مجموعة متنوعة من العدسات القابلة للتبديل في تصميمك. تم تصميم النظام ليعمل عندما يتم ضبط العدسة القياسية على أقصى طول بؤري يبلغ 21 مم ، ويتم إرفاق عدسة Jupiter-3 أو Helios-44 بها كعينة للتلسكوب ، ثم منفاخ التمديد وعدسة عشوائية بها طول بؤري أكبر من 50 مم.

المخططات البصرية للعدسات المستخدمة كعيارات للنظام التلسكوبي.

كان الحظ أنه إذا قمت بوضع عدسة جوبيتر -3 مع بؤبؤ العين لعدسة الجهاز ، وبؤبؤ المخرج إلى المنفاخ ، فإن الانحرافات عند حواف الإطار تكون معتدلة جدًا. إذا استخدمنا عدسة Pentacon 135 كعدسة وعدسة Jupiter 3 كعدسة عينية ، فعندئذ بالعين ، بغض النظر عن كيفية تدوير العدسة ، فإن الصورة في الواقع لا تتغير ، لدينا أنبوب بتكبير 2.5x. إذا استخدمنا عدسة الجهاز بدلاً من العين ، فإن الصورة تتغير بشكل كبير ، ويفضل استخدام عدسة Jupiter-3 ، التي يديرها تلميذ المدخل إلى عدسة الكاميرا.

كاسيو QV3000 + جوبيتر -3 + بنتاكون 135

إذا كنت تستخدم Jupiter-3 كعدسة عينية ، و Helios-44 كعدسة ، أو تشكل نظامًا من عدستين من نوع Helios-44 ، فإن البعد البؤري للنظام الناتج لا يتغير فعليًا ، ومع ذلك ، باستخدام شد الفراء ، فإننا يمكنه التصوير من أي مسافة تقريبًا.

الصورة عبارة عن طابع بريدي تم التقاطه بواسطة نظام مؤلف من كاميرا Casio QV4000 وعدستين من نوع Helios-44. فتحة عدسة الكاميرا 1: 8. حجم الصورة في الإطار 31 مم. يتم عرض الأجزاء المقابلة لمركز وزاوية الإطار. عند الحافة ، تتدهور جودة الصورة بشكل حاد في الدقة وتنخفض الإضاءة. عند استخدام مثل هذا المخطط ، من المنطقي استخدام جزء من الصورة يشغل حوالي 3/4 مساحة الإطار. من 4 ميغا بكسل نصنع 3 ، ومن 3 ميغا بكسل نصنع 2.3 - وكل شيء رائع جدا

إذا استخدمنا عدسات طويلة البؤرة ، فسيكون تكبير النظام مساويًا لنسبة الأطوال البؤرية للعدسة والعدسة ، ونظرًا لأن الطول البؤري للمشتري هو 50 مم ، فيمكننا بسهولة إنشاء فوهة مع زيادة في الطول البؤري بمقدار 3 أضعاف. الإزعاج في مثل هذا النظام هو تظليل زوايا الإطار. نظرًا لأن هامش المجال صغير جدًا ، فإن أي فتحة للعدسة الأنبوبية تؤدي إلى حقيقة أننا نرى صورة منقوشة في دائرة تقع في وسط الإطار. علاوة على ذلك ، هذا جيد في وسط الإطار ، ولكن قد يتضح أنه ليس في المركز أيضًا ، مما يعني أن النظام لا يتمتع بصلابة ميكانيكية كافية ، وتحت ثقله الخاص ، تحولت العدسة من العدسة البصرية محور. يصبح تظليل الإطار أقل وضوحًا عند استخدام عدسات للكاميرات ذات التنسيق المتوسط ​​وأجهزة التكبير. تم عرض أفضل النتائج في هذه المعلمة بواسطة نظام العدسة Ortagoz f = 135 مم من الكاميرا.
العدسة - Jupiter-3 ، العدسة - Ortagoz f = 135 مم ،

ومع ذلك ، في هذه الحالة ، فإن متطلبات محاذاة النظام صارمة للغاية. سيؤدي أدنى تغيير في النظام إلى تظليل إحدى الزوايا. للتحقق من مدى محاذاة نظامك بشكل جيد ، يمكنك إغلاق فتحة عدسة Ortagoz ومعرفة مدى توسيط الدائرة. يتم التصوير دائمًا عندما تكون فتحة العدسة والعينية مفتوحة بالكامل ، ويتم التحكم في الفتحة من خلال فتحة العدسة المدمجة في الكاميرا. في معظم الحالات ، يتم التركيز عن طريق تغيير طول المنفاخ. إذا كانت العدسات المستخدمة في النظام التلسكوبي لها حركاتها الخاصة ، فسيتم تحقيق التركيز الدقيق عن طريق تدويرها. وأخيرًا ، يمكن إجراء تركيز إضافي عن طريق تحريك عدسة الكاميرا. وفي الإضاءة الجيدة ، حتى نظام التركيز البؤري التلقائي يعمل. الطول البؤري للنظام الناتج كبير جدًا بالنسبة للتصوير الفوتوغرافي للصور الشخصية ، ولكن جزء من لقطة وجه مناسب تمامًا لتقييم الجودة.

من المستحيل تقييم عمل العدسة دون التركيز على اللانهاية ، وعلى الرغم من أن الطقس لم يساهم بوضوح في مثل هذه الصور ، إلا أنني أحضرها أيضًا.

يمكنك وضع عدسة ذات بُعد بؤري أقصر من العدسة العينية ، وهذا ما يحدث. ومع ذلك ، فإن هذا يثير الفضول أكثر من كونه طريقة للتطبيق العملي.

بضع كلمات حول تنفيذ التثبيت المحدد

الطرق المذكورة أعلاه لربط العناصر البصرية بالكاميرا ليست دليلاً للعمل ، ولكنها معلومات للانعكاس. عند العمل مع كاميرات Casio QV4000 و QV3500 ، يُقترح استخدام حلقة محول LU-35A الأصلية بخيط 58 مم ثم إرفاق جميع العناصر البصرية الأخرى بها. عند العمل مع Casio QV 3000 ، استخدمت تصميم مرفق ملولب مقاس 46 مم موصوف في مقالة Casio QV-3000 Camera Refinement. لتركيب عدسة Helios-44 ، تم وضع إطار فارغ لمرشحات الضوء بخيط 49 مم على قسم الذيل وضغطه بصمولة بخيط M42. حصلت على الجوز بقطع جزء من حلقة تمديد المحول. بعد ذلك ، استخدمت حلقة التفاف محول Jolos من خيوط M49 إلى M59. من ناحية أخرى ، تم تثبيت حلقة التفاف للتصوير الماكرو M49 × 0.75-M42 × 1 على العدسة ، ثم غلاف M42 ، مصنوع أيضًا من حلقة تمديد منشار ، ثم منفاخ وعدسات قياسية بخيط M42. هناك عدد كبير من حلقات المحول بخيوط M42. لقد استخدمت حلقات محول للتركيب B أو C ، أو حلقة محول لخيط M39. لتركيب عدسة Jupiter-3 كعدسة عينية ، تم ربط حلقة توسيع للمهايئ من الخيط M40.5 إلى M49 مم في الخيط الخاص بالفلتر ، ثم تم استخدام حلقة التفاف Jolos من M49 إلى M58 ، ثم تم استخدام هذا النظام متصل بالجهاز. على الجانب الآخر من العدسة ، تم ربط اقتران بخيط M39 ، ثم حلقة محول من M39 إلى M42 ، ثم بشكل مشابه للنظام مع عدسة Helios-44.

نتائج اختبار الأنظمة الضوئية الناتجةوضعها في ملف منفصل. يحتوي على صور للأنظمة البصرية المختبرة ولقطات من العالم ، موجودة في المركز في زاوية الإطار. هنا أعطي فقط الجدول النهائي لقيم الدقة القصوى في المركز وفي زاوية الإطار للتصاميم التي تم اختبارها. يتم التعبير عن الدقة بالسكتة الدماغية / بكسل. خطوط سوداء وبيضاء - 2 ضربات.

استنتاج

يعد المخطط مناسبًا للعمل على أي مسافة ، ولكن النتائج مثيرة للإعجاب بشكل خاص للتصوير الكلي ، نظرًا لأن وجود منفاخ في النظام يجعل من السهل التركيز على الأشياء القريبة. على الرغم من أن المشتري -3 يعطي دقة أعلى في بعض التوليفات ، ولكنه أكبر من Helios-44 ، إلا أن التظليل يجعله أقل جاذبية باعتباره عدسة دائمة لنظام عدسات قابلة للتبديل.

أرغب في أن تقوم الشركات التي تنتج جميع أنواع الحلقات والملحقات للكاميرات بإنتاج اقتران بخيط M42 وحلقات محول من خيط M42 إلى خيط مرشح ، مع خيط M42 داخلي وآخر خارجي للمرشح.

أعتقد أنه إذا قام بعض المصانع البصرية بتصنيع عدسة متخصصة لنظام تلسكوبي للاستخدام مع الكاميرات الرقمية والعدسات العشوائية ، فسيكون هذا المنتج مطلوبًا بعض الشيء. بطبيعة الحال ، يجب أن يكون هذا التصميم البصري مزودًا بحلقة محول للتوصيل بالكاميرا وخيط أو حامل للعدسات الموجودة ،

هذا ، في الواقع ، كل شيء. لقد أظهرت ما فعلته ، وأنت بنفسك تقيم ما إذا كانت هذه الجودة تناسبك أم لا. و كذلك. نظرًا لوجود مزيج واحد ناجح ، فمن المحتمل أن يكون هناك مجموعات أخرى. انظر ، قد تكون محظوظا.

نحتفل في هذه الأيام بمرور 400 عام على إنشاء التلسكوب البصري - أبسط أداة علمية وأكثرها كفاءة والتي فتحت الباب أمام الكون للبشرية. إن شرف إنشاء التلسكوبات الأولى يعود بحق إلى جاليليو.

كما تعلم ، بدأ جاليليو جاليلي بتجربة العدسات في منتصف عام 1609 ، بعد أن علم أنه تم اختراع تلسكوب في هولندا لاحتياجات الملاحة. تم صنعه في عام 1608 ، ربما بشكل مستقل من قبل أخصائيي البصريات الهولنديين هانز ليبرشي وجاكوب ميتيوس وزكريا يانسن. في غضون ستة أشهر فقط ، تمكن جاليليو من تحسين هذا الاختراع بشكل كبير ، وإنشاء أداة فلكية قوية بناءً على مبدأه ، وإجراء عدد من الاكتشافات المذهلة.

لا يمكن اعتبار نجاح جاليليو في تحسين التلسكوب عرضيًا. كان أساتذة الزجاج الإيطاليون قد أصبحوا مشهورين بالفعل بحلول ذلك الوقت: في القرن الثالث عشر. اخترعوا النظارات. وفي إيطاليا كانت البصريات النظرية في أفضل حالاتها. من خلال أعمال ليوناردو دافنشي ، تحولت من قسم من الهندسة إلى علم عملي. كتب في نهاية القرن الخامس عشر: "اصنع نظارات لعينيك لترى القمر كبيرًا". ربما ، على الرغم من عدم وجود دليل مباشر على ذلك ، تمكن ليوناردو من تنفيذ نظام تلسكوبي.

تم إجراء البحث الأصلي على البصريات في منتصف القرن السادس عشر. الإيطالي فرانشيسكو مافروليك (1494-1575). كرس مواطنه جيوفاني باتيستا دي لا بورتا (1535-1615) عملين رائعين في مجال البصريات: "السحر الطبيعي" و "الانكسار". في الأخير ، قدم حتى المخطط البصري للتلسكوب وادعى أنه كان قادرًا على رؤية الأشياء الصغيرة على مسافة كبيرة. في عام 1609 ، حاول الدفاع عن الأولوية في اختراع التلسكوب ، لكن الدليل الفعلي على ذلك لم يكن كافيًا. مهما كان الأمر ، فقد بدأ عمل جاليليو في هذا المجال على أرض معدة جيدًا. ولكن ، إشادة بأسلاف جاليليو ، لنتذكر أنه هو الذي صنع أداة فلكية عملية من لعبة مضحكة.

بدأ جاليليو تجاربه بمزيج بسيط من العدسة الإيجابية كعدسة موضوعية وعدسة سلبية كعدسة عينية ، مما يعطي تكبيرًا ثلاثي الأبعاد. الآن هذا التصميم يسمى مناظير مسرحية. هذا هو الجهاز البصري الأكثر شيوعًا بعد النظارات. بالطبع ، في مناظير المسرح الحديث ، يتم استخدام العدسات المطلية عالية الجودة ، وأحيانًا حتى المعقدة منها ، والمكونة من عدة نظارات ، كهدف وعينة. إنها توفر مجال رؤية واسع وجودة صورة ممتازة. استخدم جاليليو عدسات بسيطة لكل من الهدف والعدسة العينية. عانت تلسكوباته من أقوى الانحرافات اللونية والكروية ، أي. أعطت صورة ضبابية عند الحواف وخارج التركيز بألوان مختلفة.

ومع ذلك ، لم يتوقف جاليليو ، مثل الأساتذة الهولنديين ، عند "المنظار المسرحي" ، ولكنه استمر في التجارب باستخدام العدسات وبحلول يناير 1610 كان قد ابتكر عدة أدوات بتكبير من 20 إلى 33 مرة. بفضل مساعدتهم ، حقق اكتشافاته الرائعة: اكتشف الأقمار الصناعية لكوكب المشتري والجبال والحفر على القمر ، وعدد لا يحصى من النجوم في مجرة ​​درب التبانة ، وما إلى ذلك بالفعل في منتصف مارس 1610 في البندقية باللاتينية ، 550 نسخة من نُشر عمل جاليليو بعنوان The Starry Messenger ، حيث تم وصف الاكتشافات الأولى لعلم الفلك التلسكوبي. في سبتمبر 1610 ، اكتشف العالم مراحل كوكب الزهرة ، وفي نوفمبر اكتشف علامات حلقة بالقرب من زحل ، على الرغم من أنه لا يدرك المعنى الحقيقي لاكتشافه ("لقد لاحظت أعلى كوكب في ثلاثة توائم" ، كما كتب في الجناس الناقص ، في محاولة لتأمين أولوية الاكتشاف). ربما لم يقدم تلسكوب واحد في القرون التالية مثل هذه المساهمة في العلم مثل أول تلسكوب غاليليو.

ومع ذلك ، فإن عشاق علم الفلك الذين حاولوا تجميع التلسكوبات من نظارات النظارات غالبًا ما يفاجأون بالقدرات المنخفضة لتصميماتهم ، والتي من الواضح أنها أدنى من "قدرات المراقبة" من تلسكوب غاليليو المصنوع يدويًا. في كثير من الأحيان لا يستطيع "الجليل" الحديث حتى اكتشاف أقمار المشتري ، ناهيك عن مراحل كوكب الزهرة.

في فلورنسا ، يضم متحف تاريخ العلوم (بجوار معرض صور أوفيزي الشهير) اثنين من التلسكوبات الأولى التي بناها جاليليو. هناك أيضًا عدسة مكسورة للتلسكوب الثالث. استخدم جاليليو هذه العدسة في العديد من الملاحظات في 1609-1610. وقدّمه إلى الدوق الأكبر فرديناند الثاني. تم كسر العدسة في وقت لاحق عن طريق الخطأ. بعد وفاة جاليليو (1642) ، احتفظ الأمير ليوبولد ميديشي بهذه العدسة ، وبعد وفاته (1675) أضيفت إلى مجموعة ميديشي في معرض أوفيزي. في عام 1793 تم نقل المجموعة إلى متحف تاريخ العلوم.

من المثير للاهتمام للغاية الإطار العاجي المزخرف المصنوع من أجل العدسة الجليلية بواسطة النحات فيتوريو كروستن. تتخلل الزخرفة الزهرية الغنية والغريبة صور الأدوات العلمية ؛ تم دمج العديد من النقوش اللاتينية عضوياً في النمط. في الجزء العلوي كان هناك شريط مفقود الآن مع نقش "MEDICEA SIDERA" ("Medici Stars"). يتوج الجزء المركزي من التكوين بصورة كوكب المشتري بمدارات 4 من أقمارها ، محاطة بالنص "CLARA DEUM SOBOLES MAGNUM IOVIS INCREMENTUM" ("جيل [الشباب] المجيد من الآلهة ، نسل عظيم لكوكب المشتري") . اليسار واليمين - الوجوه المجازية للشمس والقمر. يقول النقش الموجود على الشريط الذي يربط إكليل الزهور حول العدسة: "HIC ET PRIMUS RETEXIT MACULAS PHEBI ET IOVIS ASTRA" ("كان أول من اكتشف بقع Phoebus (أي الشمس) ونجوم المشتري"). على الخرطوشة الموجودة أسفل النص: "COELUM LINCEAE GALILEI MENTI APERTUM VITREA PRIMA HAC MOLE NON DUM VISA OSTENDIT SYDERA MEDICEA IURE AB INVENTORE DICTA SAPIENS NEMPE DOMINATUR ET ASTRIS" حتى الآن غير مرئي ، يُسمى أيضًا بشكل صحيح قواعد Medicean الخاصة بهم النجوم.

معلومات عن المعرض متاحة على الموقع الإلكتروني لمتحف تاريخ العلوم: رابط رقم 100101 ؛ رقم المرجع 404001.

في بداية القرن العشرين ، تمت دراسة تلسكوبات جاليليو المخزنة في متحف فلورنسا (انظر الجدول). تم إجراء الملاحظات الفلكية معهم.

الخصائص البصرية للأهداف الأولى وعدسات التلسكوبات الجليل (الأبعاد بالمليمتر)

اتضح أن الأنبوب الأول كان بدقة 20 "ومجال رؤية 15". والثاني ، على التوالي ، 10 "و 15". كانت الزيادة في الأنبوب الأول 14 ضعفًا ، والثاني 20 ضعفًا. ستعطي العدسة المكسورة للأنبوب الثالث مع العدسات من الأنبوبين الأولين تكبير 18 و 35 مرة. إذن ، هل كان بإمكان جاليليو تحقيق اكتشافاته المذهلة باستخدام هذه الأدوات غير الكاملة؟

تجربة تاريخية

كان هذا هو السؤال الذي طرحه الإنجليزي ستيفن رينجوود ، ومن أجل معرفة الإجابة ، ابتكر نسخة طبق الأصل من أفضل تلسكوب غاليلي (Ringwood SD A Galilean Telescope / The Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society، 1994، vol 35 ، 1 ، ص.43-50). في أكتوبر 1992 ، أعاد ستيف رينجوود تصميم تلسكوب جاليليو الثالث وأجرى جميع أنواع الملاحظات معه لمدة عام. يبلغ قطر عدسة تلسكوبه 58 ملم والبعد البؤري 1650 ملم. مثل جاليليو ، أوقف رينجوود عدسته إلى فتحة قطرها D = 38 مم من أجل الحصول على جودة صورة أفضل مع خسارة صغيرة نسبيًا في قوة الاختراق. كانت العدسة عبارة عن عدسة سلبية بطول بؤري قدره -50 مم ، مما يعطي تكبيرًا 33 مرة. نظرًا لأنه في تصميم التلسكوب هذا ، يتم وضع العدسة أمام المستوى البؤري للهدف ، وكان الطول الإجمالي للأنبوب 1440 ملم.

يعتبر Ringwood أن أكبر عيب في تلسكوب جاليليو هو مجال رؤيته الصغير - 10 بوصات فقط ، أو ثلث قرص القمر. علاوة على ذلك ، عند حافة مجال الرؤية ، تكون جودة الصورة منخفضة جدًا. باستخدام طريقة بسيطة معيار رايلي الذي يصف حد الانعراج لدقة العدسة ، يتوقع المرء الحصول على صور عالية الجودة في 3.5-4.0 ". ومع ذلك ، فإن الانحراف اللوني خفضه إلى 10-20 ". قوة اختراق التلسكوب ، المقدرة بصيغة بسيطة (2 + 5lg د) ، كان متوقعًا حول +9.9 م. ومع ذلك ، في الواقع ، لم يكن من الممكن اكتشاف نجوم أضعف من +8 أمتار.

عند مراقبة القمر ، كان أداء التلسكوب جيدًا. تمكنت من رؤية تفاصيل أكثر مما رسمه غاليليو في خرائطه القمرية الأولى. "ربما كان جاليليو رسامًا غير مهم ، أو لم يكن مهتمًا جدًا بتفاصيل سطح القمر؟" رينجوود يتساءل. أو ربما كانت تجربة جاليليو في صنع التلسكوبات والمراقبة معهم لم تكن كبيرة بما يكفي؟ نعتقد أن هذا هو السبب. جودة النظارات المصقولة بأيدي جاليليو لم تكن قادرة على منافسة العدسات الحديثة. وبالطبع ، لم يتعلم جاليليو على الفور النظر من خلال التلسكوب: تتطلب الملاحظات المرئية خبرة كبيرة.

بالمناسبة ، لماذا لم يقم مبتكرو أول نطاقات الاكتشاف - الهولنديون - باكتشافات فلكية؟ بعد أخذ الملاحظات باستخدام مناظير المسرح (تكبير 2.5-3.5 مرة) والنظارات الميدانية (تكبير 7-8 مرات) ، ستلاحظ وجود فجوة بين قدراتهم. تجعل المناظير الحديثة عالية الجودة 3x من الممكن (عند المراقبة بعين واحدة!) ملاحظة أكبر الفوهات على سطح القمر ؛ من الواضح أن أنبوبًا هولنديًا بنفس التكبير ، ولكن بجودة أقل ، لا يمكنه حتى القيام بذلك. مناظير المجال ، التي تعطي تقريبًا نفس القدرات مثل تلسكوبات جاليليو الأولى ، تظهر لنا القمر في كل مجده ، مع العديد من الحفر. بعد أن قام بتحسين الأنبوب الهولندي ، بعد أن حقق تكبيرًا أعلى عدة مرات ، تخطى جاليليو "عتبة الاكتشافات". منذ ذلك الحين ، في العلوم التجريبية ، لم يفشل هذا المبدأ: إذا تمكنت من تحسين المعلمة الرئيسية للجهاز عدة مرات ، فستقوم بالتأكيد باكتشاف.

إلى حد بعيد ، كان اكتشاف جاليليو الأكثر روعة هو اكتشاف الأقمار الصناعية الأربعة لكوكب المشتري وقرص الكوكب نفسه. على عكس التوقعات ، فإن الجودة المنخفضة للتلسكوب لم تتداخل بشكل كبير مع ملاحظات نظام القمر الصناعي كوكب المشتري. رأى رينجوود بوضوح جميع الأقمار الصناعية الأربعة وكان قادرًا ، مثل جاليليو ، على ملاحظة حركتها بالنسبة إلى الكوكب كل ليلة. صحيح أنه لم يكن من الممكن دائمًا تركيز صورة الكوكب والقمر الصناعي جيدًا في نفس الوقت: كان الانحراف اللوني للعدسة مزعجًا للغاية.

ولكن بالنسبة إلى كوكب المشتري نفسه ، لم يستطع رينجوود ، مثل جاليليو ، اكتشاف أي تفاصيل على قرص الكوكب. تم غسل النطاقات العرضية المتناقضة بشكل ضعيف والتي تعبر كوكب المشتري على طول خط الاستواء تمامًا نتيجة للانحراف.

حصل Ringwood على نتيجة مثيرة للاهتمام للغاية عند مراقبة زحل. مثل جاليليو ، بتكبير 33 مرة ، رأى فقط انتفاخات ضعيفة ("الزوائد الغامضة" ، كما كتب جاليليو) على جوانب الكوكب ، والتي لم يستطع الإيطالي العظيم ، بالطبع ، تفسيرها على أنها حلقة. ومع ذلك ، أظهرت التجارب الإضافية التي أجرتها Ringwood أنه عند استخدام عدسات أخرى عالية التكبير ، لا يزال من الممكن تمييز السمات الأكثر وضوحًا للحلقة. إذا كان جاليليو قد فعل ذلك في الوقت المناسب ، لكان اكتشاف حلقات زحل قد حدث قبل نصف قرن تقريبًا ولم يكن لينتمي إلى هويجنز (1656).

ومع ذلك ، أثبتت ملاحظات كوكب الزهرة أن جاليليو سرعان ما أصبح عالم فلك ماهر. اتضح أن أطوار كوكب الزهرة غير مرئية في أكبر استطالة ، لأن حجمها الزاوي صغير جدًا. وفقط عندما اقترب كوكب الزهرة من الأرض وفي المرحلة 0.25 وصل قطره الزاوي إلى 45 بوصة ، أصبح شكله الهلال ملحوظًا.في ذلك الوقت ، لم تعد المسافة الزاوية بينه وبين الشمس كبيرة جدًا ، وكانت الملاحظات صعبة.

ربما كان الشيء الأكثر فضولًا في بحث رينجوود التاريخي هو الكشف عن مفهوم خاطئ قديم حول ملاحظات جاليليو عن الشمس. حتى الآن ، كان من المقبول عمومًا أنه من المستحيل مراقبة الشمس باستخدام تلسكوب غاليلي من خلال عرض صورتها على الشاشة ، لأن العدسة السلبية للعدسة العينية لا يمكنها تكوين صورة حقيقية للجسم. فقط تلسكوب نظام كبلر المكون من عدستين موجبتين ، الذي تم اختراعه بعد ذلك بقليل ، جعل ذلك ممكنًا. كان يعتقد أن أول من لاحظ الشمس على شاشة موضوعة خلف العدسة كان عالم الفلك الألماني كريستوف شاينر (1575-1650). قام في نفس الوقت وبشكل مستقل عن كيبلر بإنشاء تلسكوب من نفس التصميم في عام 1613. كيف لاحظ جاليليو الشمس؟ بعد كل شيء ، كان هو من اكتشف البقع الشمسية. لفترة طويلة كان هناك اعتقاد بأن غاليليو يراقب ضوء النهار بعينه من خلال العدسة ، مستخدمًا السحب كمرشحات ضوئية أو يراقب الشمس في الضباب منخفضًا فوق الأفق. كان يُعتقد أن فقدان جاليليو للبصر في سن الشيخوخة نتج جزئيًا عن ملاحظاته للشمس.

ومع ذلك ، اكتشف رينجوود أنه حتى تلسكوب جاليليو يمكن أن ينتج إسقاطًا لائقًا تمامًا للصورة الشمسية على الشاشة ، مع ظهور البقع الشمسية بوضوح شديد. لاحقًا ، في إحدى رسائل غاليليو ، اكتشف رينجوود وصفًا مفصلاً لملاحظات الشمس من خلال عرض صورتها على الشاشة. والغريب أن هذا الظرف لم يُلاحظ من قبل.

أعتقد أن كل هواة في علم الفلك لن ينكروا على نفسه متعة "أن يصبح جاليليو" لبضعة أمسيات. للقيام بذلك ، تحتاج فقط إلى عمل تلسكوب جاليلي ومحاولة تكرار اكتشافات الإيطالي العظيم. عندما كان طفلاً ، صنع أحد مؤلفي هذه الملاحظة أنابيب Keplerian من نظارات النظارات. وبالفعل في مرحلة البلوغ لم يستطع المقاومة وصنع أداة مشابهة لتلسكوب جاليليو. كانت العدسة المستخدمة عبارة عن عدسة ملحقة بقطر 43 مم بقوة +2 ديوبتر ، وتم أخذ عدسة ذات طول بؤري حوالي -45 مم من منظار مسرح قديم. تبين أن التلسكوب لم يكن قويًا للغاية ، حيث تم تكبيره 11 مرة فقط ، ولكن كان لديه أيضًا مجال رؤية صغير ، يبلغ قطره حوالي 50 بوصة ، وكانت جودة الصورة متفاوتة ، وتتدهور بشكل ملحوظ نحو الحافة. أصبحت الصور أفضل بكثير عندما تم فتح العدسة بقطر 22 مم ، وحتى أفضل - حتى 11 مم ، بالطبع ، انخفض سطوع الصور ، لكن ملاحظات القمر استفادت من ذلك.

كما هو متوقع ، عند عرض الشمس على شاشة بيضاء ، أنتج هذا التلسكوب بالفعل صورة للقرص الشمسي. زادت العدسة السلبية من البعد البؤري المكافئ للعدسة عدة مرات (مبدأ التقريب). نظرًا لعدم وجود معلومات حول أي حامل ثلاثي القوائم جاليليو ركب عليه تلسكوبه ، لاحظ المؤلف وهو يمسك الأنبوب في يديه ، واستخدم جذع شجرة أو سياجًا أو إطار نافذة مفتوحًا كدعم ليديه. في 11 ضعفًا ، كان هذا كافياً ، ولكن في 30x ، من الواضح أن جاليليو قد يواجه مشاكل.

يمكننا أن نفترض أن التجربة التاريخية لإعادة إنشاء التلسكوب الأول كانت ناجحة. نحن نعلم الآن أن تلسكوب جاليليو كان أداة سيئة وغير مريحة إلى حد ما من وجهة نظر علم الفلك الحديث. من جميع النواحي ، كان أقل شأنا حتى من أدوات الهواة الحالية. كان لديه ميزة واحدة فقط - لقد كان الأول ، ومبدعه غاليليو "أخرج" كل ما كان ممكنًا من آله. لهذا نكرم جاليليو وأول تلسكوب له.

كن جاليليو

تم إعلان هذا العام عام 2009 السنة الدولية لعلم الفلك تكريما للذكرى 400 لميلاد التلسكوب. في شبكة الكمبيوتر ، بالإضافة إلى المواقع الموجودة ، ظهرت العديد من المواقع الرائعة الجديدة بصور مذهلة للأجسام الفلكية.

ولكن بغض النظر عن مدى امتلاء مواقع الإنترنت بالمعلومات الشيقة ، كان الهدف الرئيسي من MGA هو إظهار الكون الحقيقي للجميع. لذلك ، من بين المشاريع ذات الأولوية ، كان إنتاج تلسكوبات رخيصة الثمن متاحة لأي شخص. كان أكبرها منظار "الجاليليوسكوب" - وهو منكسر صغير صممه فلكيون بصريات محترفون للغاية. هذه ليست نسخة طبق الأصل من تلسكوب جاليليو ، بل تناسخه الحديث. يحتوي "الجاليليوسكوب" على عدسة لونية زجاجية ثنائية العدسة بقطر 50 مم وبطول بؤري 500 مم. توفر العدسة البلاستيكية ذات 4 عدسات تكبير 25x و 2x Barlow تجعلها تصل إلى 50x. مجال رؤية التلسكوب هو 1.5 o (أو 0.75 o مع عدسة بارلو). باستخدام هذه الأداة ، يمكنك بسهولة "تكرار" جميع اكتشافات جاليليو.

ومع ذلك ، فإن جاليليو نفسه بمثل هذا التلسكوب كان سيجعلها أكبر بكثير. يجعل سعر الأداة 15-20 دولارًا حقًا في متناول الجمهور. من الغريب أنه باستخدام العدسة العينية الإيجابية القياسية (حتى مع عدسة بارلو) ، فإن "الجاليليوسكوب" هو في الواقع أنبوب كبلر ، ولكن عند استخدامه كعدسة عينية مع عدسة بارلو وحدها ، فإنه يرقى إلى مستوى اسمه ، ليصبح أنبوبًا جاليليًا مقاس 17x. إن تكرار اكتشافات الإيطالي العظيم في مثل هذا التكوين (الأصلي!) ليس بالمهمة السهلة.

هذه أداة مريحة للغاية وجماعية للغاية ، ومناسبة للمدارس والمبتدئين في علم الفلك. سعره أقل بكثير من التلسكوبات السابقة ذات القدرات المماثلة. سيكون من المرغوب بشدة شراء مثل هذه الأدوات لمدارسنا.