Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Единственной практической возможностью уменьшения хроматизма было
уменьшение относительного отверстия D/f' применяемых линз. Но так как
уменьшить диаметр D нельзя было без ущерба для разрешающей способности и
светосилы зрительной трубы, то оставалось лишь одно средство: увеличивать
фокусное расстояние /' объектива.
Угловое рассеяние цветных лучей у', вызываемое неахрома-тнческой
зрительной трубой, можно выразить приближенной формулой
у=-тг- (IV-33)
Еде Г -г- видимое увеличение зрительной трубы;
v - коэффициент дисперсии стекла лииз.
297-
Так, например, положив Г = 100х, v = 60; D - 60 мм\ f = 50 м, получим; у'
= 0,002 pad =5=7'.
Действительно, эпоха неахроматнческих зрительных труб привела к созданию
телескопов с чрезвычайно длиннофокусными объективами. Так, например,
немецкий астроном Гевель (1611 - 1687 гг.) построил телескоп, объектив
которого имел фокусное расстояние 150 футов (около 45 м). До настоящего
времени сохранились три объектива, изготовленные X. Гюйгенсом (1629- 1695
гг.), с фокусными расстояниями в 37, 52 и 64 л.
Параллельно с линзовыми зрительными трубами постепенно развивались и
астрономические телескопы с зеркальными объективами. Основные конструкции
зеркальных объективов были предложены в XVII в. Ньютон много
способствовал развитию зеркальных систем тем, что на основании
проделанных им исследований пришел к выводу о невозможности устранения
хроматизма в линзовых системах.
Этот вывод, однако, был неправильным, как обнаружил Эйлер, теоретически
показавший возможность устранения хроматизма в двухлиизовом объективе,
линзы которого изготовлены из стекол, обладающих разными дисперсиями
(крон и флинт). Первый ахроматический объектив был построен английским
малоизвестным изобретателем Честер-Холлом в 1729 г., не опубликовавшим
своего изобретения. Поэтому долгое время изобретателем ахроматического
объектива считали лондонского оптика Дж. Доллонда (1706-1761 гг.),
получившего в 1758 г. патент на ахроматический объектив.
Ахроматический объектив является важнейшим достижением XVIII столетия. Но
и в области зеркальных систем в это время достигнуты интересные успехи М.
В. Ломоносовым.
Очерк развития астрономических телескопов приводим ниже
(§ 83).
За истекший период зрительные трубы получили широкое применение в
народном хозяйстве (геодезические приборы) и в военном деле (прицелы,
дальномеры). Онн применяются также в многочисленных лабораторных н
контрольно-измерительных приборах. В настоящее время область их
применения существенно расширилась благодаря использованию электронно-
оптических преобразователей, чувствительных к инфракрасной области
спектра.
§ 80. Зрительные трубы Галилея (голландская) и Кеплера (астрономическая)
На рис. IV. 6 представлена схема хода лучей в трубе Галилея, составленной
из двух компонентов (на рисунке показаны лишь главные плоскости / н //
этих компонентов). Характерной особенностью этой зрительной трубы служит
следующее обстоя-
298
тельство: ее первый компонент, называемый объективом, - положительный, а
второй компонент, окуляр, -отрицательный. При этом, в соответствии со
сказанным выше, задний фокус F[ объектива совмещен с передним фокусом F2
окуляра. Поэтому луч ADt> входящий в систему параллельно оптической оси,
после объектива направится к его заднему фокусу F\, а окуляр направит его
снова параллельно оси системы (луч D2A').
Так как в трубе Галилея /1 > 0, а /2 < 0, то нз формулы (IV. 19) следует,
что видимое увеличение этой трубы Г > 0.
Положительное видимое увеличение свидетельствует о том, что эта
зрительная труба дает неперевернутое прямое изображение.
Расстояние d между главными плоскостями компонентов определяется по
формуле (IV. 14): d = Д 4- h- Но так как h <С 0, то арифметически
расстояние d определяется как разность абсолютных величин фокусных
расстояний компонентов. Поэтому длина трубы Галилея получается
сравнительно малой.
Несмотря на эти положительные свойства: прямое изображение и малую длину,
- труба Галилея не получила широкого применения в оптическом
приборостроении. Это объясняется наличием у этой трубы некоторых
существенных недостатков.
Чтобы разобраться в этих недостатках, обратим внимание прежде всего иа
то, что ломаный луч ADiD^A', исходящий из осевой точки бесконечно
далекого предмета, на всем протяжении хода через трубу Галилея не
пересекает оптическую ось. Поэтому в ходе этого луча нигде не возникает
действительное промежуточное изображение предмета. Отсутствие такого
изображения влечет за собой два недостатка. Во-первых, невозможно так
расположить нолевую диафрагму, чтобы было полностью устранено затенение;
как известно, для этого полевую диафрагму нужно поместить именно в
плоскости промежуточного действительного изображения.
299
Во-вторых, невозможно поместить перекрестье (или марку иной формы) так,
чтобы оно было видно в поле зрения одновременно вместе с наблюдаемым
предметом; нетрудно понять, что такая марка, нанесенная тем или иным
