Астрономическая оптика - Мaксутов Д.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Инструмент, работающий под открытым небом и вообще плохо защищенный от ветра, представляет собой тело, препятствующее свободному движению воздушного потока, а потому вокруг него образуются вредные для качества изображения воздушные завихрения. Если сплошная цилиндрическая труба имеет достаточно выгодную обтекаемую форму, то передняя ее часть, где укреплен объектив рефрактора или где находится открытый срез трубы рефлектора, очень невыгодна в аэродинамическом отношении.
9 Д. Д. Максутов
129
В то же время возникновение завихрений именно в этом месте может особенно вредить качеству изображений. Поэтому для телескопов, работающих под открытым небом, можно рекомендовать заканчивать трубу телом обтекаемой формы, простейшая конструкция которого представляет собой полый усеченный шар, выполненный из тонкого листового материала. Рис. 40 дает представление о том, как, по мнению автора, следовало бы заканчивать переднюю часть рефрактора или рефлектора, чтобы снизить до минимума воздушные завихрения на пути лучей.
Купол обсерваторной башни и его открытый люк также являются источниками воздушных завихрений. Поэтому предпочтение следует отдавать круглой, а не многогранной форме купола; фермы и ребра жесткости купола следует обращать внутрь, а не
наружу, где не должно быть никаких выступающих частей,
у—'А способствующих завихрениям;
' люк следует конструировать
так, чтобы он по возможности представлял собой продолжение купола без резких выступов и переходов; ширина люка должна быть значительно бодыпе диаметра отверстия телескопа, для рис 40 того чтобы завихрения у краев от-
крытого люка не становились на пути между светилом и объективом.
Объем настоящей книги не позволяет рассмотреть ряд интересных вопросов о неоднородностях воздуха, вызванных дыханием и теплотой тела наблюдателя, а также развить мысль автора о специальных костюмах для наблюдателя со шлангами, подающими и отводящими воздух для дыхания. По той же причине не рассмотрен вопрос о вертикальном и горизонтальном расположении солнечных установок и о подземных камерах для спектральных аппаратов и др.
Следует лишь сказать, что неоднородности воздуха на пути от люка обсерватории до глаза наблюдателя или до фотопластинки играют не менее серьезную роль, чем неоднородности атмосферы; между тем на них почему-то обращается сравнительно мало внимания.
Переходим к неоднородностям стекла, т. е. к неоднородностям линзовых и призменных элементов астрономических приборов. Эти неоднородности приятны, если так можно выразиться, уже тем одним, что они неподвижны, а значит, всегда проявляют себя одинаково, могут быть учтены, а в некоторых случаях даже исправлены соответствующей ретушью поверхностейДлинз или призм.
130
В другой книге * практическая сторона вопроса о неоднородностях стекла и о методах их исследования будет рассмотрена более подробно, здесь же скажем, что показатель преломления п стекла или другого прозрачного вещества может изменяться от точки к точке, и если на некотором участке стекла эти изменения больше некоторой допустимой величины, то такой участок мы называем оптически неоднородным.
Начнем с простейшего случая неоднородности. Пусть (рис. 41) толщина плоскопараллельного стекла А равна Н; пусть стекло в своей массе, кроме среднего участка, однородно и имеет показатель преломления п\ пусть средний участок также однороден, но имеет показатель преломления тг+Дтг, причем Дтг мало по сравнению с тг.
Если на стекло падает плоская волна /—/, то по выходе из стекла волна II—II приобретает вмятину с плоским дном; глубина этой вмятины, т. е. волновая аберрация к волны, деформированной неоднородностью, окажется равной
Л=#Ди. (75)
Чем больше Н — толщина стекла, тем та же неоднородность Дтг вызовет бблыпие волновые аберрации у преломленного пучка.
Приравнивая к четверти волны (/1=0.555/4 мкм), находим допустимую неоднородность Дтгтах как функцию толщины Н стекла:
14 • 10"6
Табл. 30 дает представление о величине допустимых неодно-родностей.
Таблица 30
X = 0.555 мкм
Н, мм 5 7 10 14 20 50 100 200 500
Л Птах 2.8 • 10"ь 2 • Ю-5 1.4 • Ю-6 1 . ю-5 7 • Ю-6 2.8 . 10-в 1.4 • 10~в 7 . Ю-7 2.8 • 10~7
Так, у объектива /} = 1000 мм толщина линз будет порядка #»100 мм. Если бы в линзе такого объектива оказалась неоднородность типа неоднородности рис. 41, то ее можно было бы допустить не более чем в 1.4 единицы шестого знака показателя преломления. В малых и средних объективах неоднородности показателя преломления в пятом знаке уже страшны. В спектральных призмах, имеющих большие толщины, очевидно, приходится предъявлять очень строгие требования к однородности стекла.
Случай неоднородности рис. 41 является идеализированным и редко встречающимся на практике. Чаще плавные неоднородности
* Д. Д. Максутов. Изготовление и исследование астрономической оптики. Л.—М., 1948.
9*
131
не имеют резких границ, а А/г в них непостоянно для всего объема неоднородности.
Понятно, что в~таком случае преломленная волна не будет иметь углубленной (А/г > 0) или возвышенной {А/г < 0) площадки рис. 41, но деформируется в плавно искривленную форму.
