Труба Кеплера. Телескопы

Оптический прибор, предназначенный для наблюдения далеких объектов, которые нельзя приблизить к глазу, называют астрономической трубой. Первые астрономические трубы были построены в 1609 г. итальянским ученым Г. Галилеем и немецким ученым И. Кеплером.

Астрономическую трубу, увеличение угла зрения в которой получается с помощью линз, называют рефрактором (от латинского «рефрактус» — преломленный). Трубы, в которых тот же эффект достигается с помощью сферических зеркал, называют рефлекторами.

Труба Кеплера состоит из двух собирающих линз: объектива и окуляра. Ход лучей в трубе Кеплера показан на рис. 31.11. Объектив обычно имеет большие размеры и маленькую оптическую силу, а окуляр действует, как лупа, через которую рассматривают изображение, создаваемое объективом.

Изображение объекта АВ практически получается в главном фокусе объектива Ф_об, располагают так, что это изображение находится и в его главном фокусе Ф_ок. Следовательно, расстояние между объективом и окуляром равно сумме фокусных расстояний F_об и F_ок т. е. длина трубы Кеплера α равна:

α = F_об + F_ок

Найдем увеличение трубы Кеплера. На рис. 31.11 показаны лучи, идущие от очень далекого объекта, который невооруженным глазом виден под углом ϕ₀. Когда человек смотрит на этот объект через трубу Кеплера, то в окуляре он видит его изображение A₁B₁ под углом ϕ. Так как tgϕ = A₁B₁/F_ок и tgϕ₀ = A₁B₁/F_об, то увеличение трубы Кеплера:

Г = tgϕ/tgϕ₀ = (A₁B₁/F_ок):(A₁B₁/F_об) = F_об/F_ок

Из (31.8) следует, что для получения больших увеличений объектив для трубы Кеплера надо брать длиннофокусный, а окуляр — короткофокусный. (Заметим, что не следует смешивать увеличение оптического прибора Г (угловое) с линейным увеличением β.

Астрономическую трубу, предназначенную для наблюдения за небесными объектами, называют телескопом. Объективы в современных рефракторах имеют диаметр более метра, а их фокусное расстояние приближается к 20 м.

На рис. 31.12 изображена схема устройства рефлектора, фокус которого находится в точке Ф. Окуляр расположен сбоку. Лучи попадают в него после отражения от плоского зеркала. Диаметр отверстия зеркала телескопа достигает 5 м.

Телескоп не только помогает различать объекты, расположенные на близком угловом расстоянии друг от друга, но и позволяет наблюдать очень слабые источники света благодаря тому, что объектив собирает широкий пучок лучей (несравненно более широкий, чем собирает зрачок невооруженного глаза).