Телескопы
Рефрактор (линзовый телескоп)
В рефракторах, как главный светособирающий элемент, применяется линзовый объектив Подавляющее большинство таких телескопов, в зависимости от модели и апертуры, используют ахроматический (2х-элементный) объектив для того, чтобы исправить хроматическую аберрацию – цветную «окантовку» вокруг ярких и контрастных объектов, которая возникает при прохождении светового потока сквозь линзы. В результате получается высококонтрастное, чёткое изображение, которое ценят любители наблюдений Луны и планет.
Одним из главных недостатков ахроматов есть неполное исправление хроматизма. Причина заключается в том, что в ахроматах фиолетовый и (инфра)красный свет фокусируються за- и перед- точкой фокусировки основного спектра (от красного до синего). Эту абберацию можно исправить практически полностью, если изготовить объектив из нескольких компонентов, специально подобранных экзотических марок стекла. Это уже рефрактор-апохромат. Однако стоимость таких объективов очень высока. Телескоп с объективом из 3-х элементов диаметром всего 80мм будет стоить около 1000 долларов США.
Ещё один недостаток - ограниченная максимальная апертура (диаметр) рефракторов. Объективы диаметром 150-170 мм становятся очень тяжелыми и дорогими. Объективы с диаметром более 250 мм сейчас практически не выпускаются.
Рефлектор (зеркальный телескоп)
В телескопах-рефлекторах (телескопах системы Ньютона) используется иной способ «собирания» лучей — отражение входящего света вогнутой зеркальной поверхностью.
Такую конструкцию имеют телескопы - рефлекторы. Самыми популярными на сегодняшний день являются рефлекторы системы Ньютона, т.к. первым такой тип телескопа создал Исаак Ньютон.
Зеркало такого телескопа - стеклянный диск, одна поверхность которого имеет сферическую или параболическую вогнутую форму и покрыта светоотражающим слоем. При этом хроматическая абберация, как в рефракторе-ахромате, отсутствует, т.к. попадающий в телескоп свет не преломляется, проходя сквозь стекло, а отражается от зеркальной поверхности.
Наиболее просты в изготовлении зеркала сферической формы. Однако, такие зеркала не делают светосильнее f/8, т.к. становиться очень заметной сферическая аберрация. Она будет сильно снижать контраст изображения. Чтобы убрать влияние сферической аберрации в светосильных телескопах главному зеркалу предают форму параболы.
Поскольку сфокусированный главным зеркалом свет отражается назад, его нужно перенаправить, чтобы вывести пучок из трубы. Перенаправление осуществляется с помощью небольшого плоского зеркала эллиптической формы, расположенного под углом в 45 градусов к оптической оси главного зеркала. Однако,вторичное зеркало и конструкция его крепления неизбежно будут частично перекрывать (экранировать) главное зеркало, снижая количество собираемого им света и снижая общий контраст изображения.
Для производства рефлектора требуется отполировать всего две оптические поверхности (главное и вторичное зеркала), причем качество каждой из них можно проконтролировать отдельно и изготовление телескопов этой системы является наиболее дешевым, по сравнению с телескопами других систем.
Также стоит учитывать, что длинная оптическая труба рефлектора Ньютона делает его более чувствительным к колебаниям от ветра, по сравнению с более компактными системами.
Еще одним недостатком рефлекторов является потребность периодически производить юстировку (настройку) его оптических элементов.
Зеркально-линзовый (катадиоптрический) телескоп
Третья система телескопов, называемых катадиоптрическими (зеркально-линзовыми), представляет собой симбиоз рефракторов и рефлекторов — для того чтобы управлять ходом лучей в них используются и линзы, и зеркала. Такими инструментами являются катадиоптрические телескопы Шмидт-Кассегрена и Максутова-Кассегрена.
В телескопах Шмидт-Кассегрена свет вначале проходит через тонкую асферическую пластину, изготовленную таким образом, чтобы она исправляла сферическую аберрацию главного зеркала. Отразившись от главного, а затем и вторичного зеркала, лучи вновь идут в сторону главного зеркала и выходят из трубы через отверстие в нем. Прямо за этим отверстием находится окуляр или диагональное зеркало. Фокусировка осуществляется перемещением окуляра или главного зеркала.
Основной «плюс» Шмидт-Кассегрена — компактность (труба получается в три раза короче рефлектора Ньютона с тем же фокусным расстоянием). Основной недостаток — относительно большое вторичное зеркало, которое снижает количество собираемого света и ведёт к небольшому падению контраста изображения. Изображение по полю страдает незначительным наличием комы на краю.
Система Максутова-Кассегрена напоминает телескоп Шмидт-Кассегрена, только вместо корректирующей пластины Шмидта в них используется выпукло-вогнутая линза (мениск), обе стороны которой имеют сферическую форму. Вторичным зеркалом в этих телескопах служит небольшой центральный "пятачок", расположенный с внутренней стороны мениска и покрытый отражающим слоем. Проходя через мениск, лучи света попадают на
главное зеркало, отражаются от него и попадает на зеркальный "пятачок" на внутренней стороне мениска, вновь отражается и, так же как и в телескопах Шмидт-Кассегрена, выходит из трубы через отверстие в главном зеркале. Такая конструкция проще в изготовлении по сравнению с телескопами Шмидт-Кассегрена, но имеет больший вес за счет более тяжелого мениска. Недостатком системы Максутова можно назвать малые светосилы телескопов. Увеличение светосилы ведёт к быстрому увеличению толщины мениска и соответственно веса и общей стоимости телескопа.
Апертура
Главной характеристикой, определяющей оптические (проницание, разрешение) возможности телескопа, является апертура – это диаметр (D) объектива или главного зеркала телескопа. Чем больше апертура, тем больше света способен собрать телескоп. Соответственно, чем больше света собирает телескоп, тем более высокое разрешение он способен дать. А чем больше разрешение, тем больше мелких,слабоконтрастных деталей можно будет разглядеть в телескоп.
Апертура телескопа выражается в дюймах или миллиметрах. Удваивание апертуры означает удваивание разрешающей способности и увеличение количества собираемого света в четыре раза.
Телескопы с большей апертурой отличаются и большими фокусными расстояния. Подобные характеристики позволяют использовать большие увеличения для визуальных наблюдений и фотографирования, при сохранении светосилы (яркости) изображения.
Вместе с увеличением апертуры, повышается количество видимых в телескоп объектов, а также их четкость и контрастность. К примеру, шаровое скопление M13 едва различимо, как "пушистый шарик", в четырехдюймовый телескоп с апертурой 100 мм при увеличении в 105 крат. При аналогичном увеличении в восьми дюймовом телескопе с апертурой 200 мм это шаровое скопление визуально разрешается на отдельные яркие звезды до центра.
Фокусное расстояние
Как и апертура, эта характеристика является одной из основных для оптического телескопа. Фокусное расстояние (или фокус) – это расстояние, на котором зеркало или объектив формирует изображение бесконечно удаленного предмета. От фокусного расстояния зависит длина трубы телескопа, а также другие характеристики прибора.
Светосила (относительное отверстие)
Светосила телескопа зависит от фокусного расстояния. Она определяется как отношение фокусного расстояния к диаметру (апертуре) объектива (зеркала) и записывается в виде 1:5, 1:7 и т д. Обратной величиной к светосиле является относительное отверстие (отношение фокусного расстояния к апертуре); данная характеристика записывается в виде f/5, f/7 и т д . Здесь действует прямая зависимость: чем больше относительное отверстие, тем выше светосила. Большая светосила является предпочтительной при астрофотосъемке дипскай-объектов, так как позволяет использовать более короткие выдержки при фотографировании. Телескопы с большой светосилой характеризуются компактностью (за счет более короткого фокуса). Светосильные телескопы максимально эффективны при наблюдении с малыми увеличениями. Однако следует иметь в виду, что чем телескоп более светосилен, тем больше он подвержен различным оптическим аберрациям.
Увеличение
Данная характеристика определяет отношение фокусного расстояния объектива (зеркала) и окуляра. Максимальное полезное увеличение рассчитывается как удвоенная величина апертуры в мм. Минимальное полезное увеличение равно 0,15, умноженное на апертуру в мм. Например, для рефрактора с апертурой 60 мм диапазон увеличений составит от 10 до 120 крат. Следует иметь ввиду, что на максимальное увеличение телескопа на практике будет влиять множество внешних факторов, например, состояние атмосферы Земли, юстировка телескопа, качество изготовления оптики телескопа и т.п. В большинство ночей в нашем климате увеличение больше 300х не принесёт новых деталей. И лишь в исключительные ночи, в большой качественный инструмент, можно разглядеть более тонкие детали уже знакомых объектов на большем увеличении. Это чётко видно по количеству тонких деталей на дисках Юпитера и в кольцах Сатурна, которые являются таким себе бенчмарком в мире ЛА, и показывают чья оптика лучше.
Поле зрения
Реальное поле зрения системы определяется следующим образом: поле зрения окуляра необходимо поделить на увеличение телескопа с данным окуляром. Чем меньше увеличение системы и больше поле зрение окуляра - тем больше поле зрения системы.
Разрешающая способность
Разрешающая способность телескопа, т.е. его способность разделять близко расположенные объекты, определяется разрешающей способностью объектива (зеркала) с одной стороны и увеличением - с другой. Световые волны, проходя через любое отверстие, интерферируют сами с собой, порождая ряд концентрических темных и светлых колец – дифракционную картину. Объектив (зеркало), - это отверстие, а там, где есть отверстие, есть и дифракционная картина. Центральный участок, в котором сосредоточен максимум световой энергии, называется кружком Эри. Разрешающая способность телескопа ограничена именно диаметром кружка Эри, - если источники света расположены настолько близко друг к другу, что их кружки Эри накладываются друг на друга, для наблюдателя они сливаюися в сплошную картину и он не сможет определенно сказать одна ли это звезда или нет.
Диаметр кружка Эри зависит от длины световой волны и апертуры (диаметра) объектива (зеркала). Для желто-зеленой части спектра его угловой диаметр приблизительно равен: 140"/D, где D - диаметр телескопа, выраженный в миллиметрах. Это и есть теоретическая разрешающая способность для объектива данного диаметра.
Проницающая способность
Проницающая способность телескопа определяется предельной звездной величиной слабейших звезд, которые можно увидеть в данный инструмент в условиях идеально темного неба. Предельную звездную величину (m) для телескопа, апертура (диаметр) объектива (зеркала) которого равен D в миллиметрах, можно приблизительно посчитать по следующей формуле: m = 2,5 + 5 lg D.
Следует учитывать что на проницание телескопа сильно влияет состояние атмосферы (запыленность, турбуленция, прозрачность) а также состояние самого инструмента (юстировка, чистота оптики и т.п.)
Монтировка
Монтировка - это устройство крепления оптической трубы телескопа к штативу (треноге) или колонне, позволяющее направить трубу в заданную точку. Обычно, монтировка имеет две взаимно перпендикулярные оси вращения. Примером самой простой монтировки может служить головка фотоштатива.
Самый хороший телескоп, установленный на плохую монтировку, окажется бесполезным. Какое бы увеличение не использовалось, малейшую вибрацию монтировки телескоп увеличит до уровня землетрясения. В таких условиях рассмотреть в него что-то очень сложно. А для астрофото требования к устойчивости и точности ведения монтировки возрастают в разы: в таких случаях монтировка иногда стоит дороже трубы. К сожалению, почти все монтировки подвержены нежелательным колебаниям. Этому способствует желание производителей сделать монтировку как можно легче, чтобы для ее установки не прилагалось значительных усилий.
В телескопах используются в основном два вида монтировок: вилочная (американская), немецкая (екваториальная) монтировки. Каждая имеет свои плюсы и минусы.
Вилочная (американская) монтировка представляет собой своеобразную «вилку», между зубьями (перьями) которой крепится оптическая труба телескопа. Как ее модификация встречается одноперьевая вилка. Вилочные монтировки - симметричны, и поэтому не требуют дополнительной балансировки трубы, потому они более компактные и более легкие. К недостаткам можно отнести жесткую привязку оптической трубы к монтировке, что делает неудобным установку дополнительных аксессуаров.
Немецкая монтировка используется в основном в экваториальной ориентации (когда одна из осей монтировки параллельна оси вращения Земли). При грамотной конструкции обладает высокой стабильностью и универсальностью, позволяющей закрепить на ней любую оптическую трубу и аксессуары. Недостатком является асимметричность крепления трубы относительно одной оси вращения, что приводит к необходимости уравновешивания трубы телескопа с помощью противовесов и сказывается на общем весе инструмента. Немецкая монтировка более габаритна по сравнению с вилочной.
Монтировки имеют одну из двух основных ориентации в пространстве: азимутальную или экваториальную.
При азимутальной ориентации происходит вращение осей монтировки по высоте и азимуту (горизонту). Установленный на азимутальную монтировку телескоп может поворачиваться вверх-вниз и по горизонтали. Чтобы сопровождать планету на большом увеличении в поле зрения телескопа, по мере суточного вращения небесной сферы, придется его активно поворачивать по обеим осям. Азимутальная монтировка проще, легче и дешевле равной по стабильности экваториальной монтировки. Это преимущество в полной мере было воплощено в монтировках Добсона, предназначенных для больших и недорогих рефлекторов.
Экваториальная ориентация – ориентация осей, когда одна направлена в Полюс мира (около Полярной звезды) и позволяет легко следить за объектом на небесной сфере, а вторая перпендикулярна ей и обеспечивает поворот по высоте над небесным экватором. Если этого поворота не делать, то астрономический объект довольно быстро уходит из поля зрения телескопа: при 100х увеличении - менее чем за одну минуту. На многих экваториальных монтировках устанавливается “часовой механизм”, который автоматически осуществляет это сопровождение.
Чтобы воспользоваться вышеуказанными возможностями, экваториальную монтировку после установки телескопа на месте наблюдения необходимо сориентировать относительно полюса мира. Для визуальных наблюдений особой точности ориентации не требуется, и выполнить ее очень просто. Достаточно наклонить монтировку таким образом, чтобы ее полярная ось находилась на одной линии по лучу зрения с Полярной звездой.
Система GoTo представляет собой компьютеризированную монтировку, которая включает в себя базу данных небесных объектов и электроприводы по обеим осям. Подобная монтировка дает возможность заметно облегчить поиск и слежение за определенным небесными объектами. С помощью системы GoTo наблюдатель задает параметры небесного объекта, и телескоп наводится на него автоматически. При этом слежение за объектом может производиться с лунной, звездной или солнечной скоростью. Более совершенный вид системы включает в себя также приемник GPS, который дает возможность совершить более точную привязку к месту наблюдения. Данная функция особенно важна при астросъемке. Система автонаведения обычноустанавливается на дорогостоящие профессиональные телескопы.
Окуляр
Окуляр является одним из важнейших оптических элементов телескопа, через который непосредственно происходит наблюдение небесного объекта. Наиболее популярными окулярами являются окуляры с диаметром посадочной юбки 1.25 и 2 дюйма.
Окуляры имеют следующие характеристики:
Фокусное расстояние и увеличение
Важный параметр окуляра - фокусное расстояние (указывается в миллиметрах). Именно фокусным расстоянием окуляра определяется, какое увеличение способен дать окуляр на конкретном телескопе. Для определения увеличения телескопа нужно фокусное расстояние телескопа поделить на фокусное расстояние окуляра. Например, фокусное расстояние телескопа равно 1000 мм, а окуляра 10 мм. Тогда, увеличение телескопа равно 100х (1000\10=100). На астрономическом рынке можно найти окуляры с фокусным расстоянием от 56 мм до 2 мм.
Посадочный диаметр
Посадочный диаметр или диаметр барреля (юбки окуляра) стандартен, его принято указывать в дюймах. Сегодня в продаже основные типоразмеры окуляров - с размером барреля 1.25" и 2". Обычно, двухдюймовые окуляры дают небольшое увеличение, но обладают большим полем зрения, что является их главным достоинством. Такие окуляры сложны в производстве и поэтому дороги.
Поле зрения
Полем зрения окуляра называют угловое расстояние между границами видимого поля зрения. В зависимости от оптической схемы, окуляры имеют различное поле зрения, и на сегодняшний день в продаже имеются окуляры с полем от 35° до 100°.
Важное замечание: следует не путать поле зрения окуляра с так называемым истинным (реальным) полем зрения телескопа. Истинное поле зрения - поле зрения всей системы телескопа, включая окуляр.
Вынос выходного зрачка
Вынос выходного зрачка - расстояние от «глазной» линзы окуляра до точки на его оптической оси, куда нужно поместить глаз, чтобы увидеть все поле зрения.
От выноса зрачка напрямую зависит комфортность наблюдения. Так, при использовании окуляра с малым выносом зрачка, наблюдателю приходится располагать глаз очень близко к линзе окуляра, что не совсем комфортно. Кроме этого, ресницы, упираясь в линзы окуляра, оставляют следы на нём следы. Как правило, чем короче фокусное расстояние окуляра, тем меньше вынос зрачка. Поэтому, на рынке астротоваров присутствуют оптические схемы, призванные расположить выходной зрачок на комфортном расстоянии. Так, некоторые модели окуляров имеют фиксированный вынос зрачка вне зависимости от фокусного расстояния. Практика показывает, что комфортное значение выноса выходного зрачка ограничено верхним пределом в 25мм.
Искатель
Искатель – «прицел» телескопа, он позволяет наводить трубу на выбранный объект наблюдений. Обычно это оптическое устройство. Искатель коллиматорного типа со светодиодом (ред-дот, телрад) быстр и прост в использовании, но требует хорошего черного неба с обилием звезд, которые могут быть использованы в качестве "опорных" при наведении. Оптический искатель - это простая подзорная труба небольшого (4-6-8 крат) увеличения с перекрестием (которое может иметь регулируемую по яркости подсветку, что очень удобно). Оптический искатель увеличивает число видимых глазом звезд и позволяет использовать в качестве опорных при наведении не столь яркие. Оптическая ось любого искателя должна быть тщательно согласована с визирной осью телескопа, для этого служат специальные регулировочные винты на стойке искателя.
Линза Барлоу
Это оптический элемент, который представляет собой рассеивающую (отрицательную) линзу или систему линз, применяемую для увеличения его фокусного расстояния и, как следствие, полезного увеличения телескопа.
Линза Барлоу устанавливается перед окуляром, а сам окуляр устанавливается в корпус линзы. Линза Барлоу имеет определенную кратность изменения фокусного расстояния телескопа, которая указывается на корпусе линзы. Например, 2х Барлоу увеличивает фокусное расстояние в два раза, что в свою очередь приводит также к изменению увеличения в два раза. Обычно, линзы Барлоу имеют два стандартных посадочных диаметра- на 1.25 и 2 дюйма. Линза барлоу имеет два свойства, о которых обыно не указывается в характеристиках - она меняет точку фокусировки, тоесть если сфокусировать телескоп с окуляром, потом вынуть окуляр, вставить ЛБ, вставить окуляр - то изображение будет не в фокусе, и надо будет выдвинуть фокусировщик наружу. Если между ЛБ и окуляром вставить проставку (например, диагональное зеркало) то кратность барлоу увеличится. Точные значения вышеперечисленных особенностей производителю невозможно рассчитать, так как они зависят от типа оптической системы, фокусного расстояния телескопа пользователя.
Диагональное зеркало (призма)
Диагональ (не путать с диагональным или вторичным зеркалом в рефлекторе) используется в рефракторах или зеркально-линзовых телескопах. Она отклоняет световые лучи на 45 или 90 градусов, тем самым упрощая наблюдение объектов, которые расположены на большой высоте над горизонтом. Кроме того, диагональное зеркало «переворачивает» изображение в рефракторах и катадиоптриках (но оставляет отзеркаленым), диагональная призма же даёт полностью правильное земное изображение, но призмы имеют меньший коэффициент пропускания, чем диэлектрические зеркала. Диагонали имеют два стандартных посадочных диаметра - на 1.25 и 2 дюйма.
Фокусёр
Это механическое устройство, позволяющее осуществлять механический сдвиг вдоль оптической оси окулярную трубку трубы телескопа, для фокусировки изображений объектов, для компенсации различий в положении фокальных плоскостей различных окуляров (фотокамер). Фокусер характеризуется ходом(диапазоном перефокусировки) и наличием редуктора скорости. Двухскоростные фокусеры имеют и достаточный ход, и неплохую чувствительность. Простые реечные фокусеры обычно имеют заметное «прыгание» поля зрения при перемене направления фокусировки. Лучшее качество фокусировки обеспечивают фокусеры Крейфорда и их модификации, но они не столь грузоподъемны (могут не удержать тяжелое окулярное оборудование).
В последнее время на рынке появились так называемые линейные фокусёры, которые соединяют в себе преимущества фокусёров Крейфорда и реечных фокусёров.
Бинокль, подзорная труба.
Аберрации биноклей (подзорных труб)
Как и в телескопах, в биноклях (подзорных трубах) присутствуют шесть основных видов оптических аберраций (искажений). В характеристиках биноклей (подзорных труб) в силу их параметров и условий использования, в первую очередь выделяют дисторсию, хроматизм и кривизну поля, а уже затем кому, сферическую аберрацию и астигматизм. Дисторсия проявляется в том, что масштаб изображения на краю поля зрения прибора отличается по значению от увеличения на оптической оси (в центре). На практике это выглядит так: прямые линии, видимые в поле зрения, искривляются, если они не проходят через центр поля зрения. Например, при рассматривании в бинокль (подзорную трубу) кирпичной кладки изображение увеличивается на краю поля зрения больше, чем в центре и напоминает подушку – это так называемый случай "подушкообразной"дисторсии. Дисторсия отрицательна, если увеличение, по мере переходя к краю поля зрения уменьшается - случай так называемой "бочки". Устраняется эта аберрация подбором линз и других элементов оптической системы при её разработке, что повышает качество изображения, но увеличивает стоимость оптического прибора.
Хроматизм (или хроматическая аберрация) обусловлена дисперсией (различным коэффициентом преломления) оптических элементов, из которых образована оптическая система, то есть зависимостью показателя преломления оптических материалов, из которых изготовлены элементы оптической системы, от длины проходящей световой волны. На практике хроматизм проявляется в окрашивании изображения, в частности, в появлении у изображения предмета цветных контуров, причём чем больше увеличение бинокля (подзорной трубы) тем сильнее проявляется хроматизм. С таким искажением борются применением специальных низкодисперсных (ED) стёкол. Однако это сильно увеличивает стоимость такого прибора.
Кривизна поля - аберрация, в результате которой изображение плоского объекта, перпендикулярного к оптической оси бинокля (подзорной трубы), лежит на поверхности, вогнутой либо выпуклой к объективу. Это искажение вызывает неравномерную резкость изображения по полю. Поэтому, когда центральная часть изображения сфокусирована резко, то его края будут выглядеть не резко. Если же фокусировку производить по краям изображения, то его центральная часть будет нерезкой.
Такая аберрация исправляется подбором кривизны поверхностей линз, их толщины и расстояний между ними, или же применением специальных сортов стёкол, например, лантановых.
Тип оборачивающей системы
Объектив бинокля строит перевернутое изображение, для того, что бы глаз воспринимал изображение прямым, применяют пару призм: призмы Порро (Porro), или призма с «крышей» (roof-призмы).
Призма с крышей конструктивно состоит из косой клиновидной призмы, переворачивающей изображение в вертикальной плоскости, и, самой призмы с крышей, которая переворачивает изображение в горизонтальной плоскости. Последнее достигается благодаря делению световых лучей на две части, левую и правую, каждая из которых имеет отличный друг от друга ход. В результате шести отражений оптическая ось продолжает себя до попадания в первую призму. В биноклях такой схемы окуляр и объектив лежат на одной прямой, а две половинки прибора вместе по форме напоминают букву «Н».
Преимуществом биноклей данной конструкции является компактность и легкость. К недостаткам можно отнести ограниченность размеров объективов: как правило, не более 60 мм и низкую пластичность (объёмность) изображения.
Бинокли с призмой Порро (Porro) состоят из двух одинаковых призм. Одна из них переворачивает изображение в горизонтальной плоскости, а другая — в вертикальной. В приборах с такой призмой окуляр и объектив не лежат на одной прямой, бинокль выглядит «ломанным».
«Плюсом» биноклей данной схемы является их меньшая (по сравнению со схемой прибора на призмах с крышей) стоимость. Данное обстоятельство определяется тем, что требования к точности и юстировке оптических элементов намного мягче, чем в биноклях с roof-призмами. Кроме того, в порро-биноклях изображение пластичнее (объёмнее) т.к. расстояние (база) между объективами у них больше.
Марка стекла призм
Обычно, при изготовлении призм биноклей используют два сорта стекла: BAK7, BK7 (К8) и BAK4, (БК10).
BAK-7 (Bk7) это призмы/стекло, наличие которых в бинокле определяется в виде не круглого, а подрезанного с 4 сторон, выходного зрачка. Когда же применяются более дорогие призмы ВАК-4 (BK4) - зрачок круглый, а изображение более качественное. У ВАК-4 более высокий коэффициент преломления позволяет иметь меньший угол падения, при котором происходит полное внутреннее отражение, что позволяет использовать более светосильные объективы и, соответственно, уменьшать габариты бинокля.
В целом, качество стекла используемого в оптических приборах для изготовления призм влияет на резкость изображения. Стекло BAK4 дороже BAK7, что влияет и на конечную цену бинокля, однако и качество BAK4 на порядки лучше. И тот момент, что на выходе BAK4 дает хороший круглый зрачок - одна из главных причин и преимуществ его по сравнению с возможным эффектом рассеивания света по краям исходного окуляра при применении BAK-7. В тоже время бывает так что и у BAK4 неидеальная картинка, например это часто происходит в широкоугольных биноклях: на оси зрачок круглый, а к краю поля начинает резаться.
Разница между этими двумя сортами стёкол – в показателе преломления, примерно 1.52 для ВК7 и 1.57 для ВАК4. Отсюда – небольшая разница в предельном угле полного внутреннего отражения: 41.2 градуса для ВК7 и 39.7 для ВАК4. Если рассмотреть ход лучей в призме, то нетрудно выяснить, что даже для осевого пучка эта небольшая разница в предельном угле накладывает рамки на предельный угол сходимости крайних (апертурных) лучей: 3.8 градуса для ВК7 и 5.3 градуса для ВАК4. Это в стекле. При входе в призму (как и на выходе из нее) предельные апертурные углы пропорционально показателю преломления больше: 5.8 для ВК7 и 8.4 для ВАК4. В пересчете на относительное отверстие объектива получается, что призмы из ВК7 обеспечивают прохождение без потерь осевого пучка от объектива со светосилой 1:5, в то время как ВАК4 от объектива со светосилой 1:3.4.
При той же входной апертуре бинокли на основе более дешевого ВК7 приходится делать более громоздкими (длиннофокусными) и менее широкоугольными, чем на основе более дорогих призм из ВАК4.
Разрешающая способность
Это способность оптического инструмента разделять близко расположенные объекты. Определяется разрешающей способностью объектива – с одной стороны, и увеличением – с другой. Так как человеческий глаз в нормальных условиях не может разглядеть два источника света по отдельности если расстояние между ними меньше одной минуты дуги, то увеличение в N раз эквивалентно такому же по величине «разрешению» угла между объектами.
Увеличение (кратность)
Это отношение размеров объекта в увеличенном прибором виде к его размеру, видимому невооруженным глазом. Различают бинокли малого (2-4), среднего (5-8) и большого (10-22 крата) увеличения. Нужно учитывать, что 10-кратное увеличение – предельная величина для биноклей, предполагаемых к эксплуатации без упора или штатива. При большом увеличении вибрация (дрожание от рук наблюдателя) изображения затруднит использование прибора: будут сильно уставать глаза, возможны головные боли.
В продаже есть бинокли с регулируемой кратностью (zoom-бинокли). Конструктивно они более сложны и, поэтому, дороже. Кроме того, подобные приборы довольно капризны в обращении: по своим оптическим характеристикам бинокль с фиксированной кратностью лучше аналогов с зумом, поскольку обеспечить высокое качество изображение при всех увеличениях тяжело.
Диаметр объектива
Диаметр объектива - один из главных параметров, обязательный для описания бинокля (подзорной трубы). Например, маркировка 10х50 обозначает кратность 10 при диаметре объектива 50 мм. Диаметр объектива прибора связан со светосилой: чем больше диаметр, тем больше светосила.
Выходной зрачок
Эта характеристика определяется отношением диаметра объектива к его увеличению. Например, у бинокля (подзорной трубы( 10х50 данное соотношение будет 50:10=5. Оптимальным для человеческого глаза считается соотношение, близкое к диаметру человеческого зрачка – днём он может быть 2-3мм, а адаптировавшись к темноте - до 7 мм.
Вынос выходного зрачка
Этот параметр зависит от внешней («глазной») линзы окуляра. Как правило, находится в диапазоне от 5 до 25 мм. Обычно: чем больше вынос, тем комфортнее наблюдать с биноклем (подзорной трубой). Наиболее важен этот момент для тех, у кого существуют нарушения собственного зрения: для людей, носящих очки величина выноса не должна быть менее 17-20 мм. Для просто близоруких или дальнозорких наличие у бинокля функции регулировки по диоптрийности будет вполне достаточно. Например, если у Вас близорукость в -3 диоптрии, то бинокль с диоптрийностью от -5 до +5 позволяет использовать его без очков. В том случае, если близорукость достигает -6 и выше, имеет смысл подыскать бинокль с более широкой регулировкой диоптрийности или посмотреть на модели с выдвижными наглазниками.
Поле (угол) зрения
Обычно, этот показатель у биноклей указывается в градусах, или в виде видимого участка в метрах на определенном расстоянии (обычно 1000 метров или ярдов). Иногда в паспорте прибора указывается и угловая и линейная мера, однако если известна только линейная мера, преобразовать ее к угловой — просто. Для этого нужно длину в метрах на расстоянии в 1000 метров поделить на 17.453. Так, если бинокль имеет поле зрения 150 метров на расстоянии в 1000 метров, то его поле зрения окажется равным 150/17.453=8.6 градуса. Если поле зрения выражено в футах на расстоянии в 1000 ярдов, то эту величину нужно поделить на 52.36.
Существует закономерность: чем больше увеличение подзорной трубы (бинокля), тем меньше её угол зрения. Понятно, что чем больше эта величина, тем лучше. Но и тут есть свои проблемы. Широкоугольные окуляры биноклей могут иметь нерезкое поле на краю, поэтому обычно имеется некая компромиссная величина поля. Для биноклей с 8х поле составляет от 6.5 до 8.5 градусов, для 10х — от 5 до 7 и т.д.
Глубина резкости
Диапазон расстояний до объекта наблюдений, в котором не нужно изменять настроенную фокусировку, для того чтобы объект был в фокусе. Обычно, не указывается в качестве основного параметра той или иной модели. Подчиняется закономерности: чем выше кратность, тем ниже глубина резкости оптического прибора.
Пластичность (стереоскопичность, объёмность) бинокля
Параметр бинокля, при котором объективы (входные отверстия) бинокля разведены шире окуляров (выходных отверстий). Считается плюсом в полевых условиях. В театре она, напротив, мешает восприятию происходящего на сцене, поэтому театральный бинокль устроен так, что расстояние между его объективами равно расстоянию между окулярами. Пластичность выше у Porro-биноклей, ниже у биноклей с использованиемroof-призм.
Удаление выходного зрачка бинокля
Это расстояние до окуляра, при котором бинокль (подзорную трубу) можно навести на резкость. При удалении в 15-20 мм можно вести наблюдение в очках или, например, в противогазе. У обычного бинокля это расстояние 10-12 мм. Бинокль с удалением выходного зрачка можно использовать и без очков: окуляры «удлинены» мягкими резиновыми кольцами.
Межзрачковое расстояние бинокля
Обычно, бинокли могут менять это расстояние в некотором диапазоне (от 60 до 75-80мм). Очень важно, что бы ваше межзрачковое расстояние входило в этот диапазон. Если Вы носите очки, то это расстояние указывается в рецепте вместе с диоптрийностью линз. Но можно подобрать его и самостоятельно. Если Вам удается так раздвинуть половинки бинокля, что бы смотреть в оба окуляра было комфортно, значит с межзрачковым расстоянием все в порядке. Большинство людей не сталкивается с этой проблемой, однако у некоторых женщин и у детей межзрачковое расстояние может оказаться меньше, чем у большинства присутствующих на рынке приборов.
Просветляющее покрытие
Поверхность линз без просветляющего покрытия отражает около 4% падающего на нее света. Принимая во внимание, что типичный бинокль имеет от 6 до 12 оптических элементов, каждый из которых имеет две поверхности, потеря света может составлять от 30% до 55%. Кроме светопотерь, в оптических системах возникает и такой нежелательный момент , как переотражение света, из-за которого резко снижается контраст.
Чтобы сделать изображение более четким, применяют покрытие оптических поверхностей тонкими плёнками различных оксидов металлов. Так, простое покрытие в один слой способно сократить светопотери до 1,5% на одной поверхности, что составит для всей системы величину в 16-26%. Использование многослойных (3-5 слоев) покрытий снижают общие потери света в бинокле всего до нескольких процентов. Понятно, что чем лучше просветление (больше слоёв), тем выше качество изображения и больше цена бинокля (подзорной трубы).
Физически просветление у оптического прибора выглядит как легкая цветная окраска у линз, если смотреть на нее сбоку. Она не видна, если смотреть на линзу вдоль оптической оси.
Параметры просветляющих покрытий обычно указываются в маркировке биноклей (подзорных труб). Так «просветленный» или «coated» означает, что лишь некоторые оптические элементы просветлены. Такие инструменты пригодны для ярких дневных объектов и являются плохим выбором для астрономических наблюдений. Полностью просветленный однослойным покрытием прибор (full coated) используются в условиях недостаточного освещения и для простых астрономических наблюдений. Модели с многослойным просветлением (МС) или с полным многослойным просветлением (full MC) являются самыми дорогими, но и самыми лучшими. Они могут быть использованы для астрономических наблюдений.
У биноклей с roof-дизайном призм в последнее время используется так называемое фазовое покрытие (просветление) призм. Это корректирующее покрытие эффективно устраняет разность фаз, создаваемую фронтом волны при прохождении через призму и, тем самым, резко повышает контраст и чёткость изображения.
Герметичность и водозащищенность
Этот параметр играет важную роль при выборе прибора для рыбаков, охотников и путешественников. Водозащищенные (WP — waterproof) или всепогодные бинокли (подзорные трубы) имеют дополнительные кольцевые уплотнители, защищающие их внутренние полости от несильного дождя, снега и пыли, но не от погружения в воду. Для наблюдений в сильный дождь или на морском судне, используются абсолютно герметичные бинокли, внутренние полости которых заполнены сухим азотом для предотвращения запотевания линз бинокля изнутри.
Сумеречный фактор
Ещё одна важная характеристика бинокля (подзорной трубы) - сумеречный фактор. Для того, чтобы рассчитать величину сумеречного фактора необходимо умножить диаметр объектива на кратность прибора и из получившегося значения взять квадратный корень. Чем выше получившееся значение, тем лучше будет изображение бинокля (подзорной трубы) в условиях слабой освещенности.
Zoom–бинокли и подзорные трубы
Возможность изменять увеличение оптического прибора – это и есть функция зуммирования. Большинство биноклей и зрительных труб имеют постоянное увеличение, но на рынке можно найти модели с переменной кратностью. Они позволяют рассмотреть объект при разных увеличениях. Такие приборы являются оптимальными в тех случаях, когда нужно проводить наблюдения на разных дистанциях.
Бинокли (подзорные трубы) с переменным увеличением стоят дороже. При этом они имеют более сложную конструкцию, что отрицательно сказывается на их надежности и качестве изображения.
Асферическая оптика
Большинство линз в оптических приборах имеют сферические поверхности. Такие компоненты легче изготовить, но они обладают различными абберациями. Асферические линзы имеют специально рассчитанную кривизну поверхности. Такая форма линзы позволяет свести до минимума сферические аберрации, уменьшить кривизну поля изображения, а также сделать изображение более ярким и контрастным.Применение асферических линз позволяет уменьшить общее число оптических элементов, упростить конструкцию, повысить качество изображения. Однако,асферическая оптика гораздо дороже простых линз со сферической поверхностью. Обычно,асферические линзы используют в дорогих биноклях (подзорных трубах).
Установка на штатив
Эксплуатация тяжёлого оптического прибора или устройства с кратностью увеличения 12x и более требует использования штатива, так как даже незначительное дрожание рук сильно влияет на качество наблюдений.
Обычно, большинство биноклей имеют специальную резьбу, к которой прикручивается так называемый L-адаптер, с помощью которого бинокль и крепиться на штатив. Более тяжёлые астрономические бинокли имеют специальную прочную раму, которая позволяет закрепить бинокль непосредственно на штатив.
Большинство подзорных труб оборудованы готовой площадкой для установки непосредственно на штатив.
ED-оптика
Дисперсия — это оптическое явление, вследствие которого при прохождении лучей света из одной среды в другую (например, из воздуха в стекло) преломление световых пучков разных длин волн (цветов) происходит под различными углами. При прохождении света через объектив бинокля (подзорной трубы) свет многократно преломляется на поверхностях линз. В результате на изображении объекта появляется цветовой ореол (хроматизм)..
Низкодисперсные (ED) линзы производятся из специального стекла, которое преломляет свет с разной длиной волны одинаково, что резко уменьшает хроматическую аберрацию. При этом увеличивается качество изображения. Однако, бинокли (подзорные трубы) с ED-компонентами довольно дороги.
Фокусировка
Фокусировка (наводка на резкость) у биноклей, в зависимости от конструктива, может быть центральная илираздельная.
В биноклях с центральной фокусировкой для наведения на резкость используется центральный маховик, который изменяет фокусировку сразу двух зрительных труб бинокля. Такая система фокусировки считается более удобной.
В биноклях с раздельной фокусировкой для наведения на резкость выполняется вращение каждого из окуляров в отдельности. Раздельная фокусировка позволяет полностью "разделить" две зрительные трубы бинокля, что помогает упростить конструкцию бинокля, повысить ее надежность, улучшает герметизацию.
Подзорные трубы фокусируются либо вращением окуляра (чаще, трубы с фиксированной кратностью), либо специальным маховичком на корпусе трубы, который перемещает оптические элементы внутри трубы. Чаще всего, такой фокусировкой обладают инструменты с переменной кратностью.
Дополнительные возможности
Встречаются бинокли (реже – подзорные трубы), обладающие дополнительными возможностями. Например, наличием дальномера и компаса.
Дальномер позволяет определять расстояние до наблюдаемого объекта. В большинстве биноклей с дальномером удаление от обозреваемого предмета можно определять с помощью специальной сетки. В некоторых моделях биноклей применяется активный лазерный дальномер. Для работы активного дальномера используются батарейки..
Также на рынке присутствуют бинокли (реже – подзорные трубы) имеющие встроенный компас. Он служит для ориентации на местности во время туристического похода, рыбалки или охоты. В дорогих приборах для профессионального использования (например, в морских биноклях) компас может быть встроен непосредственно в окуляр. В этом случае шкала компаса выводится вместе с основным изображением в одном из окуляров.
Микроскопы
Объектив
Объектив микроскопа – это оптический блок, предназначенный для построения микроскопического изображения в фокальной плоскости с соответствующим увеличением, разрешением и точностью воспроизведения по форме и цвету объекта исследования.
Объектив – одна из основных частей микроскопа. Он имеют сложную оптико-механическую конструкцию, которая включает несколько одиночных линз и компонентов, склеенных из 2-х или 3-х линз. Количество линз диктуется задачами, поставленными перед объективом. Чем выше качество изображения, даваемое объективом, тем сложнее его оптическая схема. Общее число линз в сложном объективе может доходить до 15.
На рынке можно встретить большое количество различных объективов для микроскопов. По особенностям оптической коррекции аберраций объективы делятся на ахроматы, апохроматы, планахроматы, планапохроматы. Встречаются и другие типы специализированных объективов.
По виду иммерсии они делятся на безиммерсионные (сухие), с водной иммерсией и с масляной иммерсией. Иммерсия - техника наблюдений, когда между покровным стеклом и объективом помещают иммерсионную жидкость и объектив в нее погружен. Таким образом, изменяется коэффициент преломления среды между объектом наблюдения и объективом, и все лучи попадают в объектив, т.е. значительно повышается разрешение объектива.
Иммерсионные объективы обычно бывают с большими увеличениями от 40 и более крат. При масляной иммерсии используется кедровое или специальное синтетическое масло, использование других масел не рекомендуется. В водной иммерсии используется дистиллированная вода.
Маркируются по иммерсии объективы микроскопом следующим образом.
МИ, Oil и черное кольцо на оправе объектива – масляная иммерсия.
ВИ, W и белое кольцо на объективе – водная иммерсия.
Если на объективе микроскопа нет обозначений иммерсии, то это "сухой" объектив.
По коррекции аберраций объективы делятся на:
Ахроматы.
Такие объективы имеют цветовую коррекцию по основной и двух дополнительных длин волн видимого диапазона спектра. Хроматическая разность увеличения не исправлена, но ее можно компенсировать т.н. компенсационным окуляром. Кривизна поля не исправлена и в объективы особенно с маленьким увеличением по краям поля зрения изображение размыто. В маркировке на оправе объектива обычно не указан код оптической коррекции.
Апохроматы
Объективы, у которых полностью исправлена хроматическая аберрация, но хроматическая разность увеличения и кривизна поля зрения не исправлены. На оправе объектива указана маркировка АПО, APO.
Планахроматы
У этих объективов исправлена кривизна поля, хроматическая аберрация и хроматическая разность увеличения. Отличный объектив для малых увеличений, дающий резкое изображение по всему полю. Маркируется кодом ПЛАН, PL, Plan.
Планапохромат
Объектив с полным исправлением хроматизма, плоским полем и исправленной хроматической разностью увеличений. Это наиболее совершенный и дорогой объектив для микроскопа. Объектив маркируется кодом ПЛАН-АПО, Plan-apo.
На западе выпускают т.н. семипланаты (Semi-Plan). У этих объективы находятся между ахроматами и планахроматами, и у них уменьшена (не полностью исправлена) кривизна поля. Эти объективы маркируются кодом SP.
На оправе объектива указывается увеличение объектива, например 4х, 40х, 100х. Чтобы рассчитать увеличение микроскопа нужно увеличение объектива умножить на увеличение окуляра.
После значения увеличения объектива микроскопа через дробь указывается т.н. числовая апертура (обозначается символом NA при расчетах). Числовая апертура показывает, какое максимально полезное увеличение можно достичь с данным объективом и какое разрешение имеет объектив. Максимально полезное увеличение микроскопа рассчитывается следующим образом: числовая апертура данного объектива умножается на 1000. Например, объектив микроскопа с числовой апертурой 0.4 имеет полезное увеличение 400х. Большее увеличение приведёт к резкой деградации изображения. Также можно рассчитать разрешение объектива. Для этого нужно поделить длину волны в мкм, при которой наблюдаем, на удвоенную числовую апертуру. Качественные иммерсионные объективы с числовой апертурой 1,40 дают разрешение порядка 0,12мкм.
Под увеличением и числовой апертурой на объективе микроскопа иногда указываются и другие характеристики. Например, длина тубуса микроскопа, с которым объектив может работать со штатным увеличением. Также указывается толщина покровного стекла, с которым штатно будет работать объектив, обычно это 0,17 мм.
Коллектор.
При встроенной осветительной системе проходящего света коллекторная часть находится вблизи источника света в основании микроскопа и предназначена для увеличения размера светящегося пятна. Для настройки коллектор может быть выполнен подвижным, и перемещаться вдоль оптической оси. Возле коллектора находится полевая диафрагма микроскопа.
Конденсор.
Оптический блок, предназначена для увеличения светового потока, поступающего в микроскоп. Конденсор располагается между объектом (предметным столиком) и осветителем (источником света).
В большинстве случаев, в простых микроскопах конденсор может быть выполнен несъемным и неподвижным. В сложных инструментах конденсор является съемной частью и при настройке освещения может перемещаться вдоль оптической оси и центрироваться перпендикулярно оптической оси.
С конденсором в блоке всегда находится осветительная апертурная ирисовая диафрагма.
Конденсор является важным элементом, обеспечивающим работу микроскопа по различным методам освещения и контрастирования:
-
темное поле (максимальное диафрагмирование от центра к краю осветительной апертуры);
-
косое освещение (диафрагмирование от края к центру и смещение осветительной апертурной диафрагмы относительно оптической оси микроскопа);
-
фазовый контраст (кольцевое освещение объекта, при этом изображение светового кольца вписывается в фазовое кольцо объектива).
Конденсоры по группам признаков к объективам деляться на:
-
По качеству изображения и типу оптической коррекции: неахроматические, ахроматические, апланатические и ахроматические-апланатические;
-
Малой числовой апертуры (до 0,30), средней числовой апертуры (до 0,75), большой числовой апертуры (свыше 0,75);
- С обычным, большим и сверхбольшим рабочим расстоянием;
Конденсор Аббе — наиболее распространённый по качеству изображения конденсор, состоящий из 2-х неахроматических линз: одной — двояковыпуклой, другой — плосковыпуклой, обращенной к объекту наблюдения (плоская сторона этой линзы направлена вверх). Апертура конденсора, А= 1,20. Имеет ирисовую диафрагму. Апланатический конденсор состоит из трех линз, расположенных следующим образом: верхняя линза — плосковыпуклая (плоская сторона направлена к объективу), далее следуют вогнуто-выпуклая и двояковыпуклая линзы. Исправлен в отношении сферической аберрации и комы. Апертура конденсора, А = 1.40. Имеет ирисовую диафрагму.
Ахроматический конденсор полностью исправленный по хроматизму и сферической аберрации.
Конденсор темного поля служит для получения эффекта темного поля. Может быть специальным или переделанным из обычного светлопольного конденсора путем установки в плоскости ирисовой диафрагмы конденсора непрозрачного диска определенного размера.
Маркировка конденсора.
На фронтальной части конденсора наносится маркировка числовой апертуры (осветительной).
Предметный столик
Механический узел микроскопа, предназначенный для крепления или фиксации в определенном положении объекта наблюдения. Столики бывают неподвижные, координатные и вращающиеся (центрируемые и нецентрируемые).
Окуляр
Окуляр микроскопа – это оптический блок, предназначенный для построения микроскопического изображения на сетчатке глаза наблюдателя. Обычно, окуляры состоят из двух групп линз: глазной — ближайшей к глазу наблюдателя, и полевой — ближайшей к плоскости, в которой объектив строит изображение объекта.
В комплекте с простыми микроскопами идут самые простые окуляры системы Гюйгенса. В их маркировке на оправе окуляра указано только его увеличение, иногда с буквой H (Гюйгенс). Поле зрения таких окуляров небольшое, коррекция основных абберация отсутствует, и они подходят только для визуальных наблюдений.
Если на оправе окуляра указана буква К, то это т.н. компенсационный окуляр. Он корректирует хроматизм ахроматических объективов.
Маркировка окуляра К16х/18 расшифровывается так, окуляр компенсационный дающий увеличение 16 крат, поле зрения окуляра 18мм. Такие окуляры хорошо подходят для микросъемки цифровыми фотоаппаратами без съемной оптики напрямую через окуляр.
Широкоугольные окуляры маркируются буквами WF. Например, окуляр WF10/15 имеет увеличение 15 крат и поле зрение 15 мм.
Встречаются в продаже и специализированные измерительные окуляры (микрометрический окуляр) со шкалой. С помощью них можно точно измерить размеры наблюдаемого объекта.
Часто к школьным микроскопам прилагается окуляр с указателем, например, окуляр WF10х/18 с указателем. Этот указатель служит для акцентирования внимания на определённых частях объекта.
Разрешающая способность
Характеристика, отвечающая за четкость и качество изображения. Разрешение (минимально возможное расстояние между двумя точками, которые видны по отдельности) определяется формулой
где R – разрешение в микрометрах (10–6 м), l – длина волны света (создаваемого осветителем), мкм, n – показатель преломления среды между образцом и объективом, а a – половина входного угла объектива (угла между крайними лучами конического светового пучка, входящего в объектив).
Разрешающая способность зависит от типа конденсора и объектива
Пределом разрешения является минимальное расстояние, при котором все точки четко видны. Максимальная разрешающая способность оптического микроскопа составляет 0,2мкм.
Числовая апертура
Произведение n*sin(a), где n – показатель преломления среды между образцом и объективом, а a – половина входного угла объектива (угла между крайними лучами конического светового пучка, входящего в объектив), называют числовой апертурой (она обозначается символом NA). Видно, что разрешаемые детали исследуемого объекта тем меньше, чем больше NA и чем меньше длина волны.
Числовая апертура не только определяет разрешающую способность микроскопа, но и характеризует светосилу объектива: интенсивность света, приходящаяся на единицу площади изображения, приблизительно равна квадрату NA. Для хорошего объектива величина NA составляет примерно 0,95.
Увеличение
Увеличение микроскопа считается по элементарной формуле: произведение увеличения объектива на увеличение окуляра. Например, у микроскопа увеличение окуляра равно 16, а увеличение объектива 100. Следовательно, увеличение такого микроскопа составляет 1600 крат. Существует понятие полезногоувеличения микроскопа – это такое увеличение, при котором предмет, имеющий размер, равный пределу разрешения микроскопа, имеет изображение, размер которого равен пределу разрешения глаза Полезное увеличение микроскопа находится в области 500 - 1000-кратной величины апертуры объектива. Нормальным увеличением микроскопа называется такое, которое получается при 500 А и диаметре зрачка выхода, равном 1 мм.
Типы микроскопов
Стереоскопический бинокулярный микроскоп предназначен для получения трехмерного объёмного изображения объекта. Он состоит из двух отдельных микроскопических систем. Прибор рассчитан на небольшое увеличение (до 100). Область применения: сборка/ремонт миниатюрных электронных компонентов, технический контроль, хирургические операции.
Поляризационный микроскоп служит для исследования взаимодействия образцов с поляризованным светом. Поляризованный свет нередко позволяет выявлять структуру объектов, лежащую за пределами обычного оптического разрешения.
Люминесцентный микроскоп. В таком приборе образец освещается ультрафиолетовым или синим светом. Препарат, поглощая это излучение, испускает видимый свет. Микроскопы такого типа применяются в биологии, а также в медицине – для диагностики (особенно рака).
В темнопольном микроскопе препарат рассматривается при столь «косом» освещении, что прямой свет не может попасть в объектив. Изображение формируется светом, диафрагмированным на объекте, и в результате препарат выглядит очень светлым на темном фоне (с большим контрастом).
Фазово-контрастный микроскоп применяется для исследования прозрачных объектов, особенно живых клеток. Специальные устройства позволяют части света, проходящего через микроскоп, сдвигаться по фазе на половину длины волны относительно другой части, чем и обусловлен высокий контраст изображении.
Цифровые микроскопы являются самыми функциональными и, соответственно, дорогими. Они позволяют передавать полученное изображение экран компьютера, а также подключать к ним фотоаппарат и видеокамеру. Полученные изображения можно хранить на цифровом носителе и корректировать.
Прицелы
Увеличение
Для оптических прицелов применяются, в основном, окуляры с переменной кратностью увеличения. Поскольку существуют различные виды охоты, для подбора надлежащего оптического прицела рекомендуется обратиться к специалисту.
Тип сетки
Duplex В последнее время приобрела очень большую популярность благодаря простоте, эффективности и удобстве использования.
Зная угловое расстояние от перекрестья до утолщения нитей, можно оценить угловые размеры цели.
Mil-Dot отличается от сетки Duplex наличием делений на тонкой части прицельных нитей.
Такая сетка позволяет точно определить расстояние до цели и размеры цели (подробнее об этом ниже). Угловое расстояние между точками на сетке — одна тысячная. Угловые размеры самих точек, как правило, 0,2 тысячной, а угловое расстояние между краями соседних точек — 0,8 тысячной
Wide Duplex используеться на прицелах с небольшими увеличениеми, фактически являеться копией Duplex-а, но с более широкой тонкой центральной частью.
Сетка 4A отличаеться тем, что одна из нитей полностью тонкая, до края поля зрения - это улучшает обзорность и простоту наведения на цель.
Оптический прицел - типовое оснащение охотничьего оружия. Оптический прицел - это точность выстрела на значительном удалении. Тонкая прицельная марка оптического прицела заменяет целик и мушку и в сочетании с кратностью увеличения позволяет контролировать точность попадания. Под прицельной маркой оптического прицела понимаются метки различной конфигурации, которые позволяют глазу отчетливо видеть цель и прицельную марку.
Коллиматорные прицельные системы — это системы, использующие коллиматор для построения изображения прицельной метки, спроецированного в бесконечность. На самом деле излучение от источника света в прицеле отражается линзой коллиматора в глаз наблюдателя параллельным потоком. В результате зрачок наблюдателя не обязан находиться на оптической оси прицела, достаточно, чтобы он находился на проекции линзы прицела вдоль этой оси.
Поле зрения
При взгляде в окуляр мы видим изображение в плоскости круга. Величина плоскости круга и есть поле зрения. Для биноклей и зрительных труб поле зрения указывается в метрах (диаметр) для удаления в 1000 м, т. е. м/1000м. Для прицелов приводят данный параметр на удалении в 100 м (м/100м). Кроме того, поле зрения может быть указано и в градусах (например, 6,6°). Оптические устройства всегда желательно приобретать с возможно большим полем зрения. Технически оправданный размер поля зрения, однако, существенно зависит от кратности увеличения. Чем выше кратность увеличения, тем меньше поле зрения!
Для оптического прицела во время охоты загоном решающее значение будет иметь большое поле зрения, поэтому для нее выбирают прицел с меньшим увеличением, Для охоты в горной местности, когда часто требуется поражение цели на значительном удалении, необходим прицел с большим увеличением, а величина поля зрения играет второстепенную роль.
Подсветка помогает точно прицелиться в сумерках или в ночное время. Регулируемая яркость подсветки более комфортна и позволяет использовать её при любых условиях освещения.
Регулировка параллакса
Объяснение явления параллакса очень просто: параллакс возникает в случае, если оси двух оптических систем расположены под углом друг к другу. Точка, где они пересекаются, является свободной от параллакса. Другими словами, объект в этой точке видим в одном и том же месте в обеих оптических системах. Если, тем не менее, объект находится на оптической оси одной из систем до или после точки пересечения, то результат разницы двух оптических осей будет являться параллаксом.
Когда вы используете оптический прицел, вы работаете одновременно с двумя оптическими системами: глаз и собственно оптический прицел. Когда мы целимся через центр выходного зрачка прицела, оптическая ось глаза совпадает с оптической осью прицела. Это означает, что обе они находятся на одной линии без смещения. В этом случае параллакс не возникает, независимо от расстояния до цели. Если поле зрения прицела имеет чёткую форму круга и не затенено, то это означает, что вы смотрите через центр выходного зрачка.
Если вы смотрите в оптический прицел чуть сбоку, сверху или снизу, мишень может быть видима без эффекта параллакса только на одной дистанции. Эта дистанция определяется настройкой оптического прицела, обычно она составляет 100 м или 100 ярдов (91,4 м). Ошибки в прицеливании, возникающие из-за параллакса, можно игнорировать на нормальных стрелковых дистанциях. На прицелах, у которых не возникает параллакса на дистанции 100 м или 100 ярдов, ошибки возникающие из-за параллакса при прицеливании через прицел по цели, расположенной от 50 до 150 м, дают максимальное отклонение от точки попадания в 7 мм. Для охоты в горах или безлесых возвышенностях, где возможен только один выстрел на дальнюю дистанцию, является существенным, как наиболее точное определение дистанции до цели, так и устранение всех ошибок прицеливания. Отстройка параллакса дает большие преимущества как охотникам, так и спортсменам стреляющим на дальние дистанции. Для предотвращения отклонения точки попадания отстройка параллакса должна производится очень тщательно.
Диаметр выходного зрачка
Эта характеристика определяется отношением диаметра объектива к его увеличению. Например, у прицела 10х50 данное соотношение будет 50:10=5. Оптимальным для человеческого глаза считается соотношение, близкое к диаметру человеческого зрачка – от 2мм (яркий день) до 7 мм (глаз, адаптированный к темноте).
Полная герметичность прицела позволяет использовать его в дождь и удалять пыль и загрязнения погружением в воду.
Крепление прицела к оружию
Планка Пикатинни (от англ. Picatinny rail) это рельса-кронштейн, используемый на различных видах стрелкового вооружения для обеспечения унификации креплений прицелов (оптических, коллиматорных) и различных аксессуаров, в том числе тактических фонарей, лазерных целеуказателей, сошек и другого навесного оборудования.
В поперечном сечении планка напоминает широкую букву «Т». Приспособления устанавливаются на планку, при этом есть возможность их передвижения по рельсе вперёд-назад или жёсткой фиксации посредством болтов или рычагов («быстросъемный» тип крепления).
Единственное различие между Планкой Пикатинни и Планкой Вивера — размер прорезей, хотя многие из установленных при помощи Планки Вивера принадлежностей могут использоваться и на любом типе Планки Пикатинни. Планка Вивера имеет ширину прорези 0.180", но они не всегда располагаются на равном расстоянии друг от друга. У Планки Пикатинни ширина прорези 0.206" (5.23 мм) и расстояние между ними 0.394" (10.01 мм). Из-за этого, устройства, устанавливаемые на планку Вивера, будут легко устанавливаться и на Планку Пикатинни, но устройства установленные на Планку Пикатинни не всегда можно смонтировать на Планку Вивера.
Приборы ночного видения (ПНВ)
Увеличение
Многие производители в погоне за спросом неквалифицированного покупателя для получения большого (3,5 5,0 крат) увеличения, оборудуют ПНВ объективами с большим фокусным расстоянием и низкой светосилой. При этом, нужно знать, что если из двух приборов одного поколения и одинакового размера вы отдадите предпочтение модели с большим увеличением, то изображение на нем будет хуже и дальность в предельной темноте будет меньше, чем у прибора с меньшим увеличением и большей светосилой.
Апертура
Основное требование к объективу это высокое светопропускание в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. Численно оно выражается геометрической светосилой (или диафрагменным числом) из ряда 1, 1.4, 2.0, 2.8, 4.0 и т.д. С увеличением числа на одну ступеньку объектив пропускает света в два раза меньше. Высокая светосила (малое значение диафрагменного числа) очень важна для ПНВ, особенно для приборов I и I+ поколений. Ухудшение светосилы до значений 2.4 2.8 приводит к тому, что невооруженный глаз человека видит лучше, чем с ПНВ поколения I в. пассивном режиме.
Разрешение
Разрешение изображения у ПНВ зависит от поколения (технологии) используемого ЭОП (электронно-оптического преобразователя).
Приборы 1 поколения имеют разрешающую способность 25-35 лин\мм в центре поля зрения.
Поколения 1+ 45-50 лин\мм
Поколения 2 32-38 лин\мм
Поколения 2+ 39-45 лин\мм
Поколения 3 32-64 лин\мм
Поколение
Первое поколение
Основа технологии — фотоумножители, поставленные между фотокатодом и окуляром, что позволяло добиться многократного усиления видимого ИК света с переводом последнего в видимый диапазон.
Второе поколение
Применена микроканальная технология, что позволило избавиться от паразитной засветки. Яркая точка на изображении оставалась точкой и не засвечивала соседние каналы.
Третье поколение
Применены фотокатоды на арсениде галлия, что позволило ещё больше увеличить коэффициент усиления света и уменьшить габариты приборов.
Максимальная дистанция, на которой можно разглядеть человека
|
Полная луна 0,1 люкс |
Четверть Луны 0,01 люкс |
Звездное небо | |
| 1-поколение | 300м | 150м | 100м |
| 2-поколение | 630м | 590м | 390м |
| 3-поколение | 810м | 770м |
530м |