Теория оптических приборов - Чуриловский В.Н.
Скачать (прямая ссылка):
дальнего действия, обусловленный ограниченной остротой зрения глаза,
выражается формулой (в сек)
р = -у-. (11.240)
В то же время предельный угол дифракционной разрешающей способности (если
не иметь в виду астрономических телескопов) определяется по стандартной
формуле (в сек)
= (II. 241)
Наибольшим предельно допустимым видимым увеличением будет то увеличение
Г, при'котором р = prf. Из формул (II. 240) и (И. 241) получаем: Г= S/7D
= 0,429.0. Например, при О = = 40 мм найдем: Г = 17,1х. Это в два с
небольшим раза превосходит видимое увеличение восьмикратного призменного
бинокля при том же диаметре входного зрачка. В литературных источниках
определенное таким образом видимое увеличение иногда называют нормальным
увеличением зрительной трубы. Эго название крайне неудачно. Обычно
увеличение зрительных труб бывает много меньше нормального, так как
желательно иметь некоторый запас дифракционной разрешающей способности по
сравнению с глазной, о чем сказано выше (стр. 218). Только в случаях
крайней необходимости при невозможности увеличить диаметр D до желаемой
величины по эксплуатационным условиям приходится доходить до нормального
увеличения, как это делается, например, в стереоскопических дальномерах.
Было бы более правильным назвать нормальным то видимое увеличение Г, при
котором угол (5 примерно в 2 раза превосходит
угол pd, например: р - = 2,14р.*. Для увеличения Г
получим в этом случае: Г = V#D = 0,2D. В этом случае восьмикратный
бинокль нмел бы нормальное увеличение.
Из теории зрительных труб (§ 78-80) известно, что диаметрО' выходного
зрачка связан в зрительной трубе с диаметром D входного зрачка формулой
- ?>'=-?-. (11.242)
Поэтому получим в случае старого нормального увеличения D' = = 7/8 мм -
2,3 мм, а в случае нового нормального увеличения D' = 5,0 мм.
220
Следует, впрочем, заметить, что в зрительных трубах геодезических (а
также и астрономических) инструментов иногда диаметр выходного зрачка
уменьшается до 1,0 мм. С другой стороны, во многих приборах военного
назначения D' делается больше 5 мм. Это повышает светосилу зрительной
трубы при наблюдении в сумерках (так называемая ночезрительная труба,
предложенная еще М. В. Ломоносовым), Кроме того, большой диаметр
выходного зрачка обеспечивает удобство пользования оптическим прибором в
условиях вибрации и тряски платформы, на которой установлен прибор.
Исследование разрешающей способности зрительных труб производится опытным
путем при помощи миры. Мирой называется прозрачная стеклянная пластинка,
разбитая на квадратики. В каждом квадратике содержится ряд параллельных
штрихов, попеременно прозрачных и непрозрачных, равной ширины. Ширина
штрихов меняется от квадратика к квадратику. Хорошо освещенная мира
помещается в передней фокальной плоскости длиннофокусного объектива
коллиматора, вслед за которым расположена испытуемая зрительная труба.
Между окуляром трубы и глазом наблюдателя ставят еще дополнительную
зрительную трубку обычно четырехкратного увеличения. Предельный угол
разрешающей способности зрительной трубы определяется по формуле
Р 206 ООО -J, , (11.243)
где / - ширина линий в последнем квадратике, в котором линии еще
различимы;
/' - фокусное расстояние объектива коллиматора.
Определение разрешающей способности зрительных труб хорошо производится
путем рассматривания (и измерения) пятна рассеяния при настолько большом
увеличении, чтобы хорошо была видна микроструктура этого пятна,
получаемого при наблюдении искусственной (илн естественной) звезды.
Применение в зрительных трубах электронно-оптических преобразователей
(эопов) позволяет вести наблюдение в инфракрасной области спектра. Эта
возможность очень ценна, так как она позволяет видеть в тумане и ночью.
Эопы во много раз расширяют спектральную область работы оптических
приборов, повышая этим общее количество лучистой энергии, управляемой
прибором и используемой им при образовании изображения. Это привело к
значительному (почти десятикратному) повышению эффективности
астрономических наблюдений при помощи эопов.
Нужно, однако, иметь в виду, что переход к большим длинам волн к в
инфракрасной области связан с потерей разрешающей способности. В
соответствии с формулой (II. 233) при увеличении длины волны к при прочих
равных условиях во столько же раз
221
возрастает и предельный угол разрешающей способности. В общей формуле
(II. 234) для р коэффициент k нужно при переходе в инфракрасную область
помножить на отношение длин волн в инфракрасной и видимой
областях спектра. Полагая he =
= 0,55 мкм, а Кик от 0,9 до 3,0 мкм, нужно считать это отношение
лежащим в пределах
1,64 < < 5,45.
ы
При часто применяемом в настоящее время среднем значении ^ик = 1"2 мкм
получаем: А,и*Лв = 2,18. Поэтому найдем в инфракрасной части спектра
следующие формулы для предельного угла р дифракционной разрешающей
способности. По практическому критерию (для астрономических приборов)
Р = ^; (11.244)
