Taigi, kaip veikia žiūronai?
Šiame išsamiame vadove apžvelgsiu mokslą, kaip žiūronų optika gali rinkti šviesą ir pateikti jums padidintą vaizdą priešais jus. Būsimuose straipsniuose taip pat ketinu apžvelgti pagrindinius fokusavimo ir akių kaušelių mechanizmų veikimo mechanizmus ir įvairių galimų variantų asortimentą.
Tokiu būdu esu tikras, kad iki jo pabaigos suprasite, kaip veikia žiūronai, todėl būsite daug geriau pasiruošę rinkdamiesi savo poreikius atitinkantį instrumentą, o kai tik jis bus pristatytas, galėsite jį tinkamai nustatyti ir naudoti taip. kad naudodamasis juo gautumėte geriausią naudą. Pradėkime:
Du teleskopai
Paprasčiausia žiūronų rinkinys iš esmės sudarytas iš dviejų vienas šalia kito pastatytų teleskopų. Taigi, norėdami pradėti ir padaryti viską šiek tiek paprasčiau, perpjaukime savo žiūroną per pusę ir pirmiausia sužinokime, kaip veikia teleskopas, o tada vėl juos sujungsime:
Lęšiai, šviesa ir refrakcija
Iš esmės žiūronai veikia ir padidina vaizdą naudojant lęšius, dėl kurių šviesa daro tai, kas vadinama refrakcija:
Per erdvės vakuumą šviesa sklinda tiesia linija, tačiau eidama pro skirtingas medžiagas keičia greitį.
Taigi, kai šviesa praeina per storą terpę, pavyzdžiui, stiklą ar vandenį, ji sulėtėja. Tai paprastai sukelia šviesos bangų lenkimą ir būtent toks šviesos lenkimas vadinamas refrakcija. Šviesos refrakcija lemia tai, kad šiaudelis atrodo tarsi sulenktas, kai jis yra vandens stiklinėje. ji taip pat turi daug naudingų tikslų ir yra svarbiausia norint padidinti tai, ką žiūrite.
Objektyvai
Užuot naudoję paprastą plokščią stiklo lakštą ar bloką, tokie instrumentai kaip teleskopai, žiūronai ir net skaitymo akiniai naudoja specialios formos stiklinius lęšius, dažnai sudarytus iš kelių atskirų lęšių elementų, kurie geriau valdo šviesos bangų lenkimą. .
Objektyvas
(arčiausiai objekto, į kurį žiūrite) ant žiūrono yra išgaubtos formos, tai reiškia, kad jo centras yra storesnis nei išorė. Žinomas kaip konverguojantis lęšis, jis sugauna šviesą iš tolimo objekto, o lūždamas priverčia šviesą sulenkti ir susijungti (susilieti), kai ji praeina per stiklą. tada šviesos bangos sufokusuoja tašką už objektyvo.
Okuliaro objektyvas
tada paima šią sufokusuotą šviesą ir ją padidina, o tada ji patenka į jūsų akis.
Didinimas
Pirma, šviesa sklinda nuo objekto ir realaus vaizdoAGaminamas objektyvo objektyvas. Tada šis vaizdas padidinamas okuliaro objektyvu ir peržiūrimas kaip virtualus vaizdasB. Rezultatas yra toks, kad padidinti objektai atrodo taip, lyg būtų priešais jus ir arčiau objekto.
6x, 7x, 8, 10x ar daugiau.
Vaizdo padidinimo dydis nustatomas pagal objektyvo lęšio židinio nuotolio santykį, padalintą iš okuliaro lęšio židinio nuotolio.
Taigi, pavyzdžiui, 8 padidinimo koeficientas sukurs virtualų vaizdą, kuris atrodo 8 kartus didesnis už objektą.
Reikalingas padidinimo dydis priklauso nuo naudojimo paskirties ir dažnai klaidinga manyti, kad kuo didesnė galia, tuo geresnis žiūronas, nes didesnis padidinimas taip pat turi daug trūkumų. Norėdami gauti daugiau informacijos, peržiūrėkite šį straipsnį: padidinimas, stabilumas, matymo laukas ir ryškumas
Kaip matote aukščiau esančioje diagramoje, virtualus vaizdas yra apverstas. Toliau apžvelgsime, kodėl taip nutinka ir kaip tai ištaisoma:
Apverstas vaizdas
Tai puiku, ir istorija gali baigtis čia, jei tiesiog kuriate teleskopą, skirtą astronomijai.
Tiesą sakant, jūs galite gana lengvai padaryti paprastą teleskopą, paėmę du lęšius ir atskirdami juos uždaru vamzdžiu. Iš tikrųjų taip buvo sukurtas pirmasis teleskopas.
Tačiau žiūrėdami pro jį pastebėsite, kad vaizdas, kurį matote, bus apverstas aukštyn kojomis ir atspindėtas. Taip yra todėl, kad dėl išgaubto lęšio šviesa susilieja.
Tiesą sakant, jūs galite tai labai lengvai parodyti, jei ištiessite didinamąjį stiklą maždaug ištiestos rankos atstumu ir pro jį žiūrėsite į kai kuriuos tolimus objektus. Pamatysite, kad vaizdas bus apverstas aukštyn kojomis ir atvirkščiai.
Žvelgiant į tolimas žvaigždes, tai iš tikrųjų nėra problema ir iš tiesų daugelis astronomijos teleskopų sukuria nerektifikuotą vaizdą, tačiau antžeminiam naudojimui tai yra problema. Laimei, yra keletas sprendimų:
Vaizdo taisymas
Žiūronams ir daugeliui antžeminių teleskopų (taškinių taiklių) yra du pagrindiniai būdai, kaip tai padaryti, naudojant įgaubtą okuliaro lęšį arba vaizdą, statantį prizmes:
Galilėjos optika
Galilėjaus optika, naudota 17 amžiuje Galileo Galilei išrastuose teleskopuose, įprastu būdu naudoja išgaubtą objektyvo lęšį, tačiau pakeiskite jį į įgaubtą okuliaro lęšių sistemą.
Taip pat žinomas kaip besiskiriantis lęšis, dėl įgaubto lęšio šviesos spinduliai pasklinda (diveriasi). Taigi, jei jis yra tinkamu atstumu nuo išgaubto objektyvo lęšio, jis gali neleisti šviesai pereiti ir taip neleisti vaizdo apversti.
Maža kaina ir paprasta pagaminti, ši sistema vis dar naudojama operos ir teatro žiūronuose iki šiol.
Tačiau minusai yra tai, kad sunku pasiekti didelį padidinimą, gaunamas gana siauras matymo laukas ir didelis vaizdo susiliejimo lygis vaizdo kraštuose.
Būtent dėl šių priežasčių daugeliu atvejų prizminė sistema laikoma geresne alternatyva:
Keplerio optika su prizmėmis
Skirtingai nuo Galilean Optics, kurios okuliare naudoja įgaubtą lęšį, Keplerio optinėje sistemoje objektyvams naudojami išgaubti lęšiai, taip pat okuliaro lęšiai ir paprastai laikoma „Galileo“ dizaino patobulinimu.
Tačiau vaizdą dar reikia pataisyti ir tai pasiekti naudojant prizmę:
Pataisykite apverstą vaizdą
Daugumoje šiuolaikinių žiūronų, veikiančių kaip veidrodis, naudojamos statomos prizmės, kurios atspindi šviesą ir taip pakeičia orientaciją, koreguoja vaizdą.
Nors standartinis veidrodis puikiai tinka žiūrėti į save ryte, žiūronu būtų nieko gero, jei šviesa tiesiog atsispindėtų 180 laipsnių kampu ir atgal ten, iš kur ji atkeliavo, nes tada niekada negalėtumėte pamatyti vaizdo.
Porro prizmės
Ši problema pirmiausia buvo išspręsta naudojant porą Porro prizmių. Italų išradėjo Ignazio Porro vardu pavadinta viena Porro prizmė, kaip veidrodis, taip pat atspindi šviesą 180 laipsnių kampu ir atgal ta kryptimi, iš kurios ji atėjo, tačiau tai daro lygiagrečiai krintančiai šviesai, o ne tuo pačiu keliu.
Taigi tai tikrai padeda, nes leidžia dvi iš šių Porro prizmių pastatyti stačiu kampu viena prieš kitą, o tai savo ruožtu reiškia, kad tuomet galėsite atspindėti šviesą, kad ji ne tik iš naujo orientuotų apverstą vaizdą, bet ir veiksmingai leistų jam tęstis. ta pačia kryptimi ir link okuliarų.
Iš tiesų, šios dvi stačiu kampu išdėstytos Porro prizmės suteikia žiūronams tradicinę, ikonišką formą, todėl jų okuliarai yra arčiau vienas kito nei objektyvų lęšiai.
Stogo prizmės
Be Porro prizmės, yra daugybė kitų dizainų, kurių kiekvienas turi savo unikalių pranašumų.
Dvi iš jų, Abbe-Koenig prizmė ir Schmidt-Pechan prizmė, yra stogo prizmių tipai, kurie dabar dažniausiai naudojami žiūronuose.
Iš jų labiausiai paplitusi Schmidt-Pechan prizmė, nes ji leidžia gamintojams gaminti kompaktiškesnį, plonesnį žiūroną, kurio okuliarai atitinka objektyvus. Trūkumas yra tas, kad norint pasiekti visišką vidinį atspindį ir pašalinti reiškinį, žinomą kaip fazių poslinkis, jiems reikia daug specialių dangų.
Kodėl žiūronai yra trumpesni už teleskopus
Antrasis prizmių naudojimo pranašumas yra tas, kad šviesa apverčiama du kartus, kai ji praeina per prizmę ir grįžta į save, atstumas, kurį ji nukeliauja toje erdvėje, padidėja.
Todėl bendras žiūrono ilgis gali būti sutrumpintas, nes taip pat sumažėja reikiamas atstumas tarp objektyvo lęšių ir okuliaro, todėl žiūronai yra trumpesni nei refrakciniai teleskopai su tokiu pat padidinimu, nes jiems trūksta prizmės.