Зрительные трубы. Телескопические системы и их характеристики

Телескопические системы и их характеристики

ОПТИЧЕСКИКИЕ, ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ

Рассмотрение данного раздела мы начнём с простейших визуальных приборов. Сочетая их и оснащая раличными приёмниками оптического излучения и электронным трактом обработки сигнала перейдём к рассмотрению более сложных ОЭПиС.

Это один из первых и пожалуй самый широкий класс оптических систем. К телескопическим системам относятся системы геодезических приборов: нивелиров и др., астрономических труб, наблюдательных приборов (бинокли, перископы, дальномеры). Принцип действия телескопической системы состоит в том, что если от двух точек удаленного предмета в нее поступают два пучка параллельных лучей и угол между ними равен ω, то на выходе телескопической системы лучи остаются параллельными, но угол между пучками изменяется и будет равен ω′. Если ω>ω′, то глаз наблюдателя увидит изображение предмета под большим углом зрения, т.е. предмет будет казаться приближенным к наблюдателю.

Зрительная труба - оптический прибор для визуального наблюдения за удаленными предметами (подворная труба, телескоп, бинокль, перископ и т.п.).

В 1609 зрительную трубу 20-кратного увеличения построил в впервые применил для астрономических исследований итальянский ученый Г. Галилей.

Отличный от галилеевского тип зрительной трубы предложил в 1610-11 немецкий астроном И. Кеплер

Рисунок 53. Схемы зрительных труб

Простейшая зрительная труба состоит из объектива и окуляра. Объектив - собирающая система - дает действительное уменьшенное и перевернутое изображение предмета, которое находится в фокальной плоскости объектива. Расходящийся пучок лучей на окуляр, передняя фокальная плоскость которого также совмещена с плоскостью, поэтому выходящий из зрительной трубы пучок параллелен побочной оптической оси окуляра.

В наиболее употребительных зрительных трубах типа Кеплера окуляр также является собирающей системой и даваемое им изображение оказывается перевернутым. Такие зрительные трубы применяются, например, в астрономии, геодезии, где ориентация изображения безразлична. Для получения прямого изображения между объективом и окуляром зрительной трубы Кеплера помещают оборачивающую систему -призменную или линзовую. Окуляры современных кеплеровских зрительных труб обладают большим полем зрения, доходящим до 90-100°.

Зрительная труба Галилея дает прямое изображение. Ее окуляром служит рассеивающая линза L2, располагаемая перед плоскостью промежуточного действительного изображения, даваемого объективом. Подобные зрительные трубы обладают малым углом зренияи употребляются редко (главным образом в театральных биноклях). Угловое оптическое увеличение зрительных труб для наземных наблюдений - не выше нескольких десятков, в больших телескопах - до 50⁰ и выше.

Как мы уже отметили зрительная труба являясь простейшим представителем телескопической системы имеет, как минимум два комп нента: объектива и окуляра.

Чтобы параллельные лучи пучков пространства предметов были параллельными и в пространстве изображений необходимо совместить задний фокус объектива с передним фокусом окуляра.

Оптическая сила телескопической системы вычисляется по формуле для эквивалентной системы из двух тонких линз:

Ф=Ф1+Ф2-dФ1Ф2.

(38)

При d=1/Фоб+1/Фок равна нулю, а фокусное расстояние равно бесконечности. Поэтому телескопическую систему называют также афокальной.