Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
астрономом В. Гершелем (1738-1822 гг.). Гершель построил ряд таких
телескопов, постепенно увеличивая их размеры. Наиболее крупный телескоп
Гер-шеля имел диаметр большого зеркала 1220 мм. Неустранимая и большая
кома параболического зеркала, особенно сильно сказывающаяся прн наклонном
ходе лучей, привела к тому, что после смерти Гершеля изготовление таких
телескопов было прекращено.
Восемнадцатое столетие принесло с собой открытие ахроматн-зации линзовых
систем (Эйлер, Честер-Холл, Доллоид, см. §79) и направило мысль
конструкторов на создание больших астрономических телескопов с линзовыми
объективами. Началась
327
конкуренция зеркальных телескопов, называемых рефлекторами, и линзовых,
получивших название рефракторов.
В XIX столетии эта борьба продолжалась, и на первом этапе победу одержали
рефракторы. Выдающиеся оптики положили немало труда, чтобы разработать
методы и инструментарий для точной обработки поверхностей линз и, что
особенно важно, - методы и приборы для контроля формы поверхностей и
качества изображения. Диаметр объективов был доведен до технически
возможного предела, до 1000 мм. Изготовление таких больших двухлинзовых
объективов представляет собой одну из наиболее трудных технических задач,
решенных человеческим разумом.
Оно требует не только высокого совершенства технических средств, но и
особого искусства, ибо окончательная доводка формы поверхностей лннз
выполняется так называемым методом ретуши вручную.
В начале нынешнего столетия период больших рефракторов закончился, так
как иа этом пути были исчерпаны все возможности дальнейшего развития.
Нужно было искать принципиально новых решений, открывающих новые
возможности развития астрономической оптики. Таким новым решением стали
зеркальнолинзовые или, как их называют, катадиоптрические системы,
состоящие из преломляющих н отражающих элементов, т. е. из линз и зеркал.
Такие системы применялись, однако, и раньше. Честь создания первого
катадноптрического объектива принадлежит М. В. Ломоносову. Предложенный
им объектив (рис. IV. 16) состоит из большого параболического зеркала БЗ,
поставленного наклонно к падающему пучку лучей, как в однозеркальном
телескопе Ломоносова (рис. IV. 14-, е). Но не доходя до фокуса F\, лучи
света перехватываются малым плоским зеркалом М3 и направляются так, чтобы
ось отраженного пучка была параллельна оси пучка, падающего на большое
зеркало. Действительное изображение звезд возникает у фокуса F2. Далее
располагается линзовый компонент J1K. объектива, создающий увеличенное
изображение звезд у фокуса Ft..
Это изображение рассматривается через окуляр OF(. Расположение окуляра
удобно для ведения астрономических наблюдений.
В катадиоптрическом объективе Ломоносова обнаруживаются очень
прогрессивные признаки, которые едва ли могли быть правильно оценены его
современниками. Во-первых, длина трубы телескопа во много раз меньше
фокусного расстояния объектива. В самом деле, длина трубы примерно равна
фокусному расстоянию Д большого зеркала, а эквивалентное фокусное
расстояние j объектива определяется, очевидно, выражением
f = Vfu (IV. 101)
где V - линейное увеличение линзового компонента объектива.
При V равном 5-10х во столько же раз длина трубы короче фокусного
расстояния
Во-вторых, в этом телескопе осуществлен очень важный принцип построения
катадиоптрических объективов: большие зеркала, маленькие линзы.
Действительно, считая в первом приближении, что расстояние F2F3 равно
фокусному расстоянию большого зеркала, легко можно вывести формулу
DJIK - I V~T I Dfi3' (IV. 102)
где Олк, и DB3 - диаметры линзового компонента н-большого зеркала.
Положив, например: V = -10х, найдем по этой формуле: Олк = 1/11
Учитывая трудность изготовления больших
линз и относительную простоту изготовления больших зеркал, •нельзя не
пожалеть о том, что этот принцип не применялся конструкторами
зеркальнолинзовых систем XIX и отчасти XX столетий.
В XIX в. были^созданы катадиоптрические астрономические объективы,
названные медиалами. Первый такой объектив предложен английским оптиком
Гамильтоном (около 1814 г.). На рис.. IV. 17 показана схема меднала
немецкого конструктора
329
Шупмана (1851-1920 гг.). Как видно из этой фигуры, в медиалах резко
нарушен указанный выше принцип Ломоносова: впереди помещается
плосковыпуклая линза большого диаметра, а ее аберрации компенсируются при
помощи поставленной в узкой части хода лучей зеркальиолинзовой системы.
Длинные и неуклюжие трубы медиалов тоже знаменовали разительный регресс
по сравнению с изящным и компактным строением катадиоптрического
телескопа Ломоносова. Однако в конструкции медиалов имеется и свое
рациональное зерно, более правильно использованное в XX в.: прн расчете
медиалов была обнаружена и осуществлена возможность устранения в
катадиоптрических системах вторичного спектра, не прибегая к подбору
специальных марок стекла, неблагоприятному для коррекции других
аберраций.
