Naujos sąvokos:
- teleskòpas
- teleskòpas reflèktorius
- teleskòpas refrãktorius
- žiūrõnai
Tikriausiai būtų smalsu pamatyti padidintą Mėnulio, planetų vaizdą. Ar galime padidinti žvaigždžių vaizdą? Atsakyti į šį klausimą padės pažintis su teleskopu. Parduotuvės vaikams siūlo įvairių teleskopų dangaus kūnams stebėti (5.2.1 pav.). Gal teleskopą turite namuose? Gal teko juo naudotis mokykloje? O gal stebėjote dangų pro tikrą teleskopą Molėtų observatorijoje? Išsiaiškinkime, kaip teleskopas veikia.
Teleskopo sandara
Prietaisai labai tolimų objektų padidintiems atvaizdams gauti vadinami teleskòpais (gr. tele – toli, skopeō – žiūriu, stebiu) (5.2.2 pav.). Teleskopą sudaro objektỹvas ir okuliãras. Objektyvas nukreipiamas į stebimą objektą, pavyzdžiui, Mėnulį (5.2.2 pav.). Pro teleskopo okuliarą objektas stebimas viena akimi.
Teleskopo paskirtis – surinkti kuo daugiau šviesos iš danguje esančių šviesos šaltinių ir kuo labiau padidinti objekto regėjimo kampą. 1608 m. olandų akinių meistras Hansas Lipershėjus (Hans Lippershey, 1570–1619) sukūrė pirmąjį teleskopą. Kaip jau žinote, 1590 m. Hansas ir Zacharijas Jansenai sukūrė pirmąjį mikroskopą. Taigi XVI ir XVII amžių sankirtoje atlikti išradimai išplėtė žmonijos pasaulį nuo mikropasaulio iki makropasaulio – Visatos.
Teleskopo optinė sistema
Teleskopai gali būti skirtingos konstrukcijos: teleskòpai reflèktoriai ir teleskòpai refrãktoriai. Teleskopo reflektoriaus objektyvą sudaro įgaubtasis veidrodis. Veidrodžiai atspindi šviesą, o šviesos atspindys vadinamas reflèksija (žr. 2.4 temą). Teleskopo refraktoriaus objektyvą sudaro lęšiai. Juose šviesa lūžta, todėl teleskopai refraktoriai dar vadinami šviesą laužiančiais teleskopais. Teleskope refraktoriuje glaudžiamieji lęšiai įtaisyti objektyve ir okuliare (5.2.3 pav.). Objektyve įmontuojamas didelių matmenų ir didelio židinio nuotolio (mažos laužiamosios gebos) lęšis. Kuo didesnis objektyvo skersmuo, tuo daugiau šviesos patenka nuo nutolusių objektų ir tuo geriau jie matomi. Lygiagretūs šviesos spinduliai iš dangaus kūno patenka į teleskopo objektyvą (5.2.3 pav.). Objektyvo lęšis sukuria nutolusio objekto atvaizdą. Okuliare įtaisytas trumpo židinio nuotolio glaudžiamasis lęšis. Jis veikia kaip lupa, t. y. padidina objektyvo sukurtą atvaizdą. Vadinasi, teleskopo objektyvo ir okuliaro lęšiai sukuria padidintą, apverstą, menamąjį daikto atvaizdą (5.2.3 pav.).
Teleskopo okuliaras sureguliuojamas taip, kad stebimo daikto atvaizdas būtų jo pagrindiniame židinyje. Taigi teleskopo vamzdžio ilgis lygus objektyvo ir okuliaro židinių nuotolių sumai:
(5.2.)
Teleskopo kampinis didinimas išreiškiamas objektyvo ir okuliaro židinių nuotolių santykiu:
(5.3.)
Norint pagerinti teleskopo didinimo galimybes, reikia į objektyvą įmontuoti didelio židinio nuotolio lęšį, o į okuliarą – mažo židinio nuotolio lęšį (5.3.). Teleskopas didina tik aiškių matmenų dangaus kūnus (Mėnulį, planetas). Žvaigždžių teleskopas nedidina, bet padidina jų ryškumą. Vadinasi, teleskopas padeda dangaus tyrinėtojams pastebėti silpnas žvaigždes. Pavyzdžiui, plika akimi galima matyti iki 6000 žvaigždžių, o pro teleskopą – iki 2 milijardų. Modernių teleskopų gaunamus vaizdus apdoroja kompiuteriai.
Žiūronai
Žiūronai (binokliai) naudojami nutolusiems objektams arba reiškiniams stebėti. Jie gali būti naudojami koncertų ir teatro salėse, karyboje, pasienio tarnyboje, laisvalaikiu (5.2.4 pav. a, b). Į žiūronus galima žiūrėti kaip į dviejų teleskopų sistemą. Pro žiūronus, kitaip nei pro teleskopą, aplinką galima stebėti abiem akimis. Žiūronų sandara yra sudėtingesnė nei teleskopo. Žiūronų optinę sistemą sudaro lęšiai ir prizmės (5.2.5 pav.). Kaip jau žinote, prizmė yra stiklinis kūnas, ribojamas plokščiųjų paviršių. Šviesa, atsispindėjusi nuo tolimo objekto, patenka į žiūronų objektyvą. Objektyvo lęšis sukuria apverstą stebimo objekto atvaizdą (5.2.5 pav.). Prizmių sistema objekto atvaizdą atverčia atgal. Iš prizmių sistemos išėjusi šviesa patenka į okuliaro lęšius (5.2.5 pav.). Okuliaro lęšiai stebimo objekto vaizdą padidina. Iš okuliaro šviesa patenka į stebėtojo akis. Okuliaras turi žiedą, kuriuo galima reguliuoti lęšių fokusavimą ir gauti aiškesnį objekto vaizdą. Žiedu reguliuojant lęšio fokusavimą, keičiamas atstumas tarp okuliaro lęšių ir prizmių.
Poro žiūronai
Stoginių prizmių žiūronai
Kaip išsirinkti žiūronus?
Renkantis žiūronus reikia atkreipti dėmesį į du skaičius, kurie rodo, kiek kartų žiūronai didina ir koks lęšio skersmuo milimetrais. Tarkime, ant žiūronų parašyta 10 × 20. Pirmas skaičius (10) nurodo žiūronų didinamąją galią, antrasis (20) – lęšio skersmenį. Kuo didesnis lęšio skersmuo, tuo geresnis vaizdas. Žiūronai, kurių lęšio skersmuo didesnis nei 50 mm, būna sunkūs. Norint ilgai stebėti aplinką tokiais žiūronais, reikėtų pasirūpinti papildoma atrama arba stovu.
Renkantis žiūronus, pravartu žinoti ir tai, kad jie būna dviejų konstrukcijų. Poro prizmių žiūronus 1854 metais patentavo italų artilerijos karininkas, optikas Ignacijus Poras (Ignazio Porro, 1801–1875). Šio tipo žiūronuose prizmės išdėstytos raidės Z forma. Tokios konstrukcijos žiūronai išsiskiria geresne vaizdo kokybe (5.2.6 pav., a).
Stoginių prizmių (kitaip – Roof) žiūronai pradėti naudoti apie 1870 m. Šių žiūronų prizmės išdėstytos tiesia linija, todėl žiūronai yra kompaktiškesni ir patogesni. Žiūronų konstrukciją galima atpažinti iš formos. Stoginių prizmių žiūronų korpusas yra lygus (5.2.6 pav., b), o Poro turi iškilumų (5.2.6 pav., a), kuriuos lemia raidės Z forma išdėstytos prizmės.
Klausimai ir užduotys
- Kas sudaro teleskopo optinę sistemą? Paaiškinkite, kaip ji veikia.
- Kuo skiriasi teleskopo ir mikroskopo optinės sistemos?
- Benas norėjo pamatyti padidintą Mėnulio vaizdą. Berniukas internetinėje parduotuvėje rado tokią informaciją apie pradedantiesiems skirtą teleskopą: tipas – refraktorius; didinimas – 40 kartų, objektyvo židinio nuotolis – 400 mm. Remdamiesi šia informacija, atsakykite į klausimą ir atlikite užduotis.
- Kas yra tokio teleskopo objektyve – sferinis veidrodis ar lęšis?
- Apskaičiuokite okuliaro židinio nuotolį. (10 mm)
- Apskaičiuokite teleskopo vamzdžio ilgį. (410 mm)
- Paieškokite internete informacijos apie teleskopų kūrimo istoriją ir pasidalykite ja su klasės draugais.
- Kuo skiriasi ir kuo panašios teleskopo ir žiūronų optinės sistemos?
- Pasidomėkite žiūronų kūrimo istorija. Kaip ilgainiui keitėsi jų dizainas?
- Kokius žiūronus – su Poro ar stoginių prizmių sistema – įsigytumėte jūs? Pagrįskite savo pasirinkimą internete surasta informacija.
- Paslaugą teikia UAB "Biznio mašinų kompanija" ir "Star Cloud OÜ"