Телескопические системы

Введение в специальность кафедра прикладной и компьютерной оптики

Телескопическая система Телескопическая система

которой можно рассматривать увеличенное изображение удаленного объекта – оптическая система, с помощью   бинокли, зрительные трубы, телескопы, перископы, дальномеры и геодезические приборы (теодолиты, нивелиры и др.)

f = f

 =  объектив окуляр

2

F



об F ок

Видимое увеличение телескопической системы Видимое увеличение оптической системы

наблюдении его непосредственно глазом – это отношения угла, под которым наблюдается изображение в оптической системе, к угловому размеру объекта при

3

 

tg

 

tg

  

f f

  Г > 0 – изображение прямое Г < 0 – изображение перевернутое  Единицы измерения – краты (например 8  )

Поле зрения телескопической системы

tg

 

tg

   Угловое поле окуляра: примерно 50 - 70° Видимое увеличение: примерно 10 - 30  Угловое поле: не превышает 10°

4

Диаметры входного и выходного зрачков телескопической системы

Диаметр выходного зрачка определяется зрачком глаза:

D

 

D

гл Диаметр входного зрачка:

D



D

 

5

Светосила:

H



gD

2  где

g

– коэффициент пропорциональности, зависящий от коэффициента пропускания оптической системы

Угловой предел разрешения телескопической системы

  1 .

22 

D

 12 0 

D

[ мм ] Например, диаметр входного зрачка 6 м:   12 0   0 .

0 2  6000 мм

6

Полезное видимое увеличение телескопической системы

Угловой предел разрешения глаза:  гл  1  Угловой предел разрешения телескопа в пространстве изображений:         гл

Полезное видимое увеличение

– увеличение, при котором глаз полностью использует разрешающую способность телескопической системы  п    гл  6 12 0 0   

D

 0 .

5

D

0 .

2

D

  п  0 .

75

D

7

Схема Кеплера

объектив окуляр

F



об F ок

8

Длина системы Кеплера

Длина оптической системы:

L



f



f

 Например, при фокусном расстоянии окуляра   40 30 мм  фокусное расстояние объектива:

f



f

   1 .

2 м  общая длина системы:

L



f



f

 1 .

5 м

9

Линзовые оборачивающие системы

оборачивающая система объектив окуляр

10

F



об F ок

Призменные оборачивающие системы 11

Особенности схемы Кеплера

Большая длина оптической системы Перевернутое изображение Наличие промежуточного изображения в фокусе объектива

Используются

: для телескопов, подзорных труб, дальномеров, морских биноклей большого увеличения (до 20  ), измерительных систем

12

Схема Галилея

объектив окуляр

F



об F ок

13

Особенности схемы Галилея

Небольшая длина оптической системы Прямое изображение Малое поле зрения

L

Отсутствие промежуточного изображения 

f



f

Используются

видеокамер : для театральных биноклей с увеличением 2-3  , систем сумеречного и ночного наблюдения, в видоискателях фотоаппаратов и

14

Схема Кассегрена

объектив

F



об F ок

окуляр

15

Особенности зеркальных телескопов

Меньше длина системы Увеличение диаметра зеркала дает возможность увеличить диаметр входного зрачка:  увеличение светосилы   увеличение видимого увеличения увеличение разрешающей способности Уменьшение хроматических аберраций

16

Характеристики биноклей Carl Zeiss Модель

Activa 7x35 WP.FP

Activa 8x42D WP XL Activa 10x42D WP Sport Activa 12x25 FM Activa 12x50 WP.FP

Activa Zoom 8-22x27 FM Activa Zoom 10-30x27FM

Увеличение, крат Диаметр объектива, мм Поле зрения Диаметр вых. зрачка, мм

7 35 9.3

° 5

Габариты, мм

180x62.5x129.5

8 10 12 12 8-22 10-30 42 42 25 50 27 27 6.3

° 6.1

° 4.5

° 5.5

° 4.3-2.5

° 3.6-2.0

° 4.2

4.2

2.1

4.2

3.4-1.2

2.7-0.9

127x145x56 127x151x51 103x46x106 192x69x182 110x53x118 110x53x118

Вес, г

680 620 640 270 870 370 370

17

Характеристики любительских телескопов Наименование

HUBBLE 700 АСТЕЛ-102 МН ТАЛ ТАЛ-М ТАЛ-1, ТАЛ-1М ТАЛ-2 ТАЛ-100R ТАЛ-100RM ТАЛ-150 П ТАЛ-150 K ТАЛ-120, ТАЛ-120М ТАЛ-200К

Диаметр гл.з., мм

60 102 65 80 110 150 100 100 150 150 120 200

f



, мм

714 561 502 526 805 1200 1000 1000 750 1550 805 2000

Увеличение, крат

35,57,89,178 200,22,56 33, 88, 133 20, 35, 96 32, 54, 96,162 28, 81, 190, 316 40, 102 40, 102 30, 60, 75, 150 47, 94, 117, 234 32, 54, 96, 162 80, 160, 200, 400

Разрешающая способность

4,6 " 1,14 " 2,5 " 1,9 " 1,5 " 0,9 " 1,4 " 1,4 " 1 "

Габаритные размеры, мм

1250х750х140 145х563 520х400х1260 530х500х1400 640х780х1400 1160х915х1700 950х920х1460 950х920х1460 850х910х1620 0.8 " 1,2 " 0,6 " 850x910x1620 640х780х1400 550х780х1320

Вес, кг

2,5 17,2 25 25 20 30 9 12 20 40 25 25

18

Любительские телескопы 19

Внешний вид любительских телескопов Фотографии луны, сделанные любительским телескопом

Большой Телескоп Азимутальный (БТА)

БТА – самый большой оптический телескоп со сплошным зеркалом ( Карачаево-Черкесия, Зеленчукский район, гора Пастухова, высота 2100 метров над уровнем моря )      создан на ЛОМО в 60-х годах, введен в эксплуатацию в 1976 году, главное зеркало: параболоид,

D

= 6 м,

f

 =24 м, допуск на кривизну 0,01 мкм башня высотой 53 м, диаметр купола 45,2 м ширина открывающейся щели 11 м масса всего телескопа  850 т масса подвижной части телескопа  масса зеркала с оправой  масса главного зеркала  80 т 42 т 650 т

20

 http://www.sao.ru/ – cайт Специальной астрофизической обсерватории (САО) Российской академии наук

БТА (вид изнутри) 21

Большие телескопы телескоп

KECK I, KECK II GEMINI North, GEMINI South SUBARU

D , м место установки

10 8 8.2

Mauna Kea, Гавайи Mauna Kea, Гавайи Cerro Pachon, Чили Mauna Kea, Гавайи

участники проекта

США США, Англия, Канада, Чили, Аргентина Япония

год

1996 1998-2000 1998 VLT (четыре телескопа) LBT (бинокулярный) GTC (Gran Telescopio Canarias) 8.2х4 Paranal, Чили 8.4х2 Mt. Graham , Аризона 10 ЕЭС, Чили США, Италия, Германия La Palma, Канарские острова Испания 1998-2001 2001 2002 HET (Hobby&Eberly) SALT (Southern African Large Telescope) ELT OWL 11 11 35 100 Mt. Fowlkes, Texac Sutherland, Южная Африка США, Германия ЮАР, США, Германия, Великобритания США Германия, Швеция, Дания 1998 2005?

2012?

2020?

22

Большие телескопы 23

Большие телескопы 24

Область деятельности кафедры

Расчет оптической системы телескопов, биноклей, и т.д. Моделирование работы телескопов различных типов Компьютерная обработка измерений Контроль качества телескопов

25

Интернет-ресурсы http://www.telescope.ru/

 Сайт посвящен астрономам-любителям. На сайте рассказывается о любительских телескопах, советы по покупке телескопов, биноклей и подзорных труб, список литературы об астрономии и телескопах и интернет-магазин.

http://astronomer.ru

 На сайте приводится описание фирм-производителей любительских телескопов, ссылки на аналогичные сайты, статьи и ссылки.

26