Для самых-самых начинающих: с чего начать

[fife]

Друзья!

Может быть, кому-нибудь интересно. Предлагаю вашему вниманию переписку начинающего астронома-любителя-телескопостроителя с одним ученым, физиком. Он специализируется не на оптике, но в оптике кое-что понимает. Конечно, по сравнению с теми темами, которые здесь обсуждаются, его ответы, возможно, наивные, а часть из них может быть просто неправильными. Что ж, опровергайте, дополняйте.

Рассчитывать тут нечего, надо, чтобы совпали фокальные плоскости объектива и окуляра, ну и немного перемещались для наводки на резкость. Коэффициент усиления равен отношению фокусных расстояний объектива и окуляра, т.е. объектив должен быть по возможности длиннофокусным, а окуляр наоборот. Если хочешь, чтобы изображение было в правильном положении, окуляр должен быть рассеивающим, т.е. окуляр должен располагаться между объективом и фокальной плоскостью, причем мнимый фокус окуляра должен также совпадать с фокальной плоскостью объектива. Если окуляр собирающий (объектив фотоаппарата), то изображение будет кверх ногами. Оптика дорога, потому, что в ней скомпенсированы различные аберрации линз. Для этого надо минимум 4 линзы с подобранными характеристиками. Как это делать я не знаю. Еще используют зеркальные телескопы, там аберрации нет в принципе... Можно предварительно оценить качество оптики для телескопа, если как-то эти линзы закрепить и посмотреть через них, что получится, это рекомендую до изготовления корпуса и т.д.

Может, любительский телескоп проще рассчитать (и сварганить), если использовать готовые объективы вместо отдельных линз? У меня есть 2 объектива И96У-3.5/50 от фотоувеличителей и 1 объектив Индустар-104 2.8/28 от карманного фотоаппарата, кажется от Агата. В качестве окуляра что-нибудь бы подобрал.

Если я правильно понимаю, то для астрономического телескопа важна светосила. Диаметр указанных объективов 14 и 10 мм пожалуй маловат. Кроме того, степень увеличения телескопа есть отношение фокусных расстояний объектива и окуляра, причем для того, чтобы изображение не переворачивалось, объектив должен иметь отрицательное вокусное расстояние (рассеивающая линза). Фокусное расстояние этих объективов мало (5 и 2,8 см), и требуется окуляр с очень большой мощностью.

Я так понял, что линзы и объективы от фотоаппаратуры с фокусным расстоянием порядка 30-50 мм для любительского телескопа вообще не подойдут? У них ведь маленькое фокусное расстояние, и увеличение тоже будет маленьким? Или можно что-нибудь придумать?

Всё относительно. Если есть линза с маленьким фокусом, то нужна еще одна линза с еще меньшим. Или наоборот с существенно большим. А больше ничего не придумать.

Почему в характеристиках биноклей указывают, помимо прочего, диаметр объектива, а диаметр окуляра не указывают? Вообще зачем нужно знать диаметр объектива? Главное - это коэффициент увеличения, с точки зрения здравого смысла, а с помощью какого объектива они этого добиваются - это уже их проблема. Или как?

Если бинокль спроектирован правильно, то весь свет, попавший в объектив, за вычетом неизбежных потерь, попадает в глаз смотрящему. Больше объектив - больше света попадает. Таким образом диаметр объектива характеризует светосилу бинокля, точнее светосила что-то типа отношения диаметра объектива к коэффициенту увеличения (ну может там еще какие нибудь члены есть). Светосильные приборы нужны при недостатке света - ночью или при рассматривании звезд (лучше видны слабые звезды). Кстати имеется научное мнение, что для астрономии важна в первую очередь светосила а не увеличение, поскольку видимый угловой размер звезды в любом случае не меняется и является точечным источником света. Отсюда и уникальные телескопы рефлекторы диаметром по 5-6 метров.

Как у вогнутой линзы (рассеивающей) определить фокусное расстояние? Ну там ведь мнимый фокус, но это не важно, для построения оптической системы все равно ведь надо знать фокусное расстояние.

В общем случае определяют на гониометре... При простых  геометрических построениях, как  мне кажется, при расстоянии от линзы до объекта равном фокусному размеры этого объекта уменьшаются в 2 раза, при условии что глаз расположен бесконечно далеко (ну или существенно дальше, чем расстояние от объекта до линзы). Если рассматривать например лист бумаги в клеточку, то достаточно лекго определить (оценить) таким образом фокусное расстояние. Однако работающий в ИМАНе А. Постников (занимается оптикой) в свое время этот метод решительно забраковал без объяснения причины. Так что как-то у меня  нет уверенности в предлагаемом методе, хотя всё кажись правильно.

Какие требования предъявляются к окуляру телескопа? Линза должна быть рассеивающей, чтобы изображение было не было перевернутым. В крайнем случае можно и собирающую - пусть будет перевернутым, в астрономии понятия верх и низ весьма условные. Чтобы весь свет из объектива в окуляр попадал - это желательно (идеально), но наверное, не обязательно?

Конечно желательно, но на безрыбье, как говорится... В принципе есть какие-то формулы позволяющие расчитать всё оптимально, но я их не помню.

Фокусное расстояние должно быть чем меньше тем лучше? (Чтобы было больше увеличение.) В каких пределах, или просто чем меньше тем лучше?

Чем меньше, тем больше усиление, но тем больше искажения, иначе говоря выше требования к качеству, причем как окуляра, так и объектива.

И оптическая система телескопа должна как-то состыковываться с оптикой глаза, с точки зрения здравого смысла?

Должна, но интерфейс стандартный :-), изображение после телескопа должно требовать фокусировки глаза на бесконечность. Диаметр глаза определяет диаметр окуляра.  Для тех, кто носит очки, предполагается настройка окуляра, чтобы им очками не пользоваться.

<...>

Вроде и окуляры просветляют. Если оптику не просветсять, то при высоком коэффициенте преломления оптического стекла заметная часть света отражается назад. При просветлении наносят пленку с промежуточным коэффициентом преломления и оптической толщиной четверть длины волны зеленого света. В результате этот зеленый свет назад вообще не отражается по причине интерференци двух отраженных от разных границ волн в противофазе и с одинаковыми амплитудами, т.е. полностью проходит в линзу. Зато фиолетовый отражается очень сильно, в фазе, что и придает пленке цвет. Разумеется в реале параметры пленки могут отличаться от идеальных. Просветление применимо только при ограниченном спектральном диапазоне, в котором должна работать оптика, в приведенном раскладе видимый свет для человеческого глаза.

[Ernest]

Он специализируется не на оптике, но в оптике кое-что понимает.

Ну да, примерно на уровне 10-го класса средней школы.

>Коэффициент усиления

увеличение

> Если хочешь, чтобы изображение было в правильном положении

кто-же этого не хочет, да вот только достигается это ценой сильного уменьшения поля зрения (отрицательный окуляр) или усложнения (увеличения цены) инструмента (оборачивающая система)

> Если окуляр собирающий (объектив фотоаппарата), то изображение будет кверх ногами.

Обернутым. Так как не только ноги, но и руки (левая с правой) поменяются местами. Ну и объектив фотоаппарата - не бог весть какой окуляр: он и поле режет и превносит доволнительное светорассеивание.

> Для этого надо минимум 4 линзы с подобранными характеристиками.

Смотря какие аберрации. Иногда и одной линзы достаточно, а когда и десятка будет мало.

>Может, любительский телескоп проще рассчитать (и сварганить), если использовать готовые объективы вместо отдельных линз? У меня есть 2 объектива И96У-3.5/50 от фотоувеличителей и 1 объектив Индустар-104 2.8/28 от карманного фотоаппарата, кажется от Агата. В качестве окуляра что-нибудь бы подобрал.

Готовые фотообъективы вещь хорошая, но для того чтобы "сварганить" из них телескоп, 50 мм фокуса мало. Нужен объектив минимум 200 мм (скажем, Юпитер 21), а еще лучше 500 или даже 1000 мм (к примеру, объективы на основе МТО). Но и они часто требуют серьезной юстировки перед использованием для визуальной астрономии. Это связано с тем, что только длиннофокусные фотообъективы имеют остаточные аберрации на уровне дифракционного предела, качество коррекции короткофокусных таково, что при использовании даже очень сильного окуляра не удается увидеть много больше, чем невооруженным глазом.

>Фокусное расстояние этих объективов мало (5 и 2,8 см), и требуется окуляр с очень большой мощностью.

см. выше

>Почему в характеристиках биноклей указывают, помимо прочего, диаметр объектива, а диаметр окуляра не указывают? Вообще зачем нужно знать диаметр объектива? Главное - это коэффициент увеличения, с точки зрения здравого смысла, а с помощью какого объектива они этого добиваются - это уже их проблема. Или как?

Указывают не диаметр объектива, а диаметр входного зрачка (он всегда меньше диаметра самих линз). Диаметр выходного зрачка вычисляется - делением входного диаметра на увеличение. Чем больше диаметр входного зрачка бинокля (до известного предела), тем при том-же увеличении ярче изображение, за счет большего к-ва света, собираемого линзами.

>Таким образом диаметр объектива характеризует светосилу бинокля, точнее светосила что-то типа отношения диаметра объектива к коэффициенту увеличения (ну может там еще какие нибудь члены есть).

Хм...

> Светосильные приборы нужны при недостатке света - ночью или при рассматривании звезд (лучше видны слабые звезды). Кстати имеется научное мнение, что для астрономии важна в первую очередь светосила а не увеличение, поскольку видимый угловой размер звезды в любом случае не меняется и является точечным источником света.

Отчего-же. Во втором приближении, не только диаметр входного отверстия (не будем путаться со "светосилой"), но и увеличение влияет на проницающую силу инструмента - чем больше увеличение, тем больше ослабляется фон и тем более слабые звезды видны.

> Как у вогнутой линзы (рассеивающей) определить фокусное расстояние? Ну там ведь мнимый фокус, но это не важно, для построения оптической системы все равно ведь надо знать фокусное расстояние.

Профессионалы используют для этого компенсационный метод (положительную линзу с известными параметрами), любитель может воспользоваться измерением размера кружка рассеивания от спроецированного через эту линзу удаленного точечного источника (или почти точечного - Солнца, например). То расстояние на котором его размер вдвое больше светового диаметра примерно (без учета тонких эффектов связанных с неопределенным положением главных плоскостей) равно фокусному.

> В общем случае определяют на гониометре...

Гониометр служит для измерения углов призм.

> При простых  геометрических построениях, как  мне кажется, при расстоянии от линзы до объекта равном фокусному размеры этого объекта уменьшаются в 2 раза, при условии что глаз расположен бесконечно далеко (ну или существенно дальше, чем расстояние от объекта до линзы).

То-же неплохой метод.

> Какие требования предъявляются к окуляру телескопа? Линза должна быть рассеивающей, чтобы изображение было не было перевернутым. В крайнем случае можно и собирающую - пусть будет перевернутым, в астрономии понятия верх и низ весьма условные. Чтобы весь свет из объектива в окуляр попадал - это желательно (идеально), но наверное, не обязательно?

Конечно линза (или система линз) должна быть положительной. Отрицательная дает слишком большие потери поля из-за отрицательного выноса выходного зрачка. Можно даже просто подобрать пару достаточно короткофокусных линз и собрать их по схеме симметричного окуляра (тесная пара большими выпуклостями друг к другу), Гюйгенса (на расстоянии примерно фокуса выпуклостями к объективу), Рамсдена (на расстоянии несколько меньшем фокуса выпуклостями друг к другу). Еще лучше найти на барахолке окуляры от микроскопов .

> Фокусное расстояние должно быть чем меньше тем лучше? (Чтобы было больше увеличение.) В каких пределах, или просто чем меньше тем лучше?

Фокус окуляра должен находится в пределах (0.5..*f'/D, где f' и D - фокус и диаметр объектива соответственно. При этом короткофокусные (0.5..2)*f'/D дадут лучшее разрешения и проницание, будут меньше влиять на качество изображения, а длинофокусные (3..*f'/D дадут большее поле зрения и несколько большую яркость слабых туманных объектов.

> Чем меньше, тем больше усиление, но тем больше искажения, иначе говоря выше требования к качеству, причем как окуляра, так и объектива.

Усиление = увеличение. Но и в этом варианте верно только отчасти. Чем меньше фокус окуляра тем меньше требования к качеству его аберрационной коррекции.

> Вроде и окуляры просветляют. Если оптику не просветсять, то при высоком коэффициенте преломления оптического стекла заметная часть света отражается назад.

Не то страшно, что назад, хотя потери света неприятны. Страшнее блики второго порядка (после двукратного отражения), которые вызывают подсвечивание фона и уменьшают контраст изображения - т.е. разрешение.

[AstroNick]

Еще используют зеркальные телескопы, там аберрации нет в принципе

Если бы... На самом деле зеркальные телескопы свободны только от одной аберрации - хроматической, что, впрочем, всё равно не спасает от возможного хроматизма окуляра (особенно, при плохой юстировке), а уж атмосферная дисперсия и вовсе для всех одинакова. Зато другие аберрации у зеркальных телескопов могут быть выражены даже сильнее, чем у линзовых - всё зависит от конкретной оптической схемы. А разных типов зеркальных и зеркально-линзовых телескопов изобретено немало, и в некоторых из них (разумеется, сложных в изготовлении) действительно практически все аберрации исправлены.

[XeniX]

Он специализируется не на оптике, но в оптике кое-что понимает.

Ну да, примерно на уровне 10-го класса средней школы.

Соглясен!

[fife]

Он специализируется не на оптике, но в оптике кое-что понимает.

Ну да, примерно на уровне 10-го класса средней школы.

Я скажу ему об этом. Блин, ну тогда я на уровне 5-го класса. Друзья, снимаю шляпу перед вашим профессионализмом! Вот именно в этой рубрике - Телескопостроение, оптика - все обсуждаемые темы ну просто суперсерьезные, места для какого-либо юмора, иронии просто нет. Наверное, стоило чуть-чуть разбавить эту рубрику чем-то таким, над чем можно было бы подшутить, поиронизировать, даже посмеяться - вот я это и сделал. И при этом правил Форума я (надеюсь) не нарушил, поскольку формально тема "в тему" (извиняюсь за каламбур).

[XeniX]

Он специализируется не на оптике, но в оптике кое-что понимает.

Ну да, примерно на уровне 10-го класса средней школы.

Я скажу ему об этом. Блин, ну тогда я на уровне 5-го класса. Друзья, снимаю шляпу перед вашим профессионализмом! Вот именно в этой рубрике - Телескопостроение, оптика - все обсуждаемые темы ну просто суперсерьезные, места для какого-либо юмора, иронии просто нет. Наверное, стоило чуть-чуть разбавить эту рубрику чем-то таким, над чем можно было бы подшутить, поиронизировать, даже посмеяться - вот я это и сделал. И при этом правил Форума я (надеюсь) не нарушил, поскольку формально тема "в тему" (извиняюсь за каламбур).

Может астроном он и профессиональный, но телескопостроение либо не знает и сам придумывает что-то, либо он недопонимающий самоучка...хотя может я и не прав

[fife]

Боюсь, что уйдем в офф-топик...

Он вообще не астроном, а физик, специализируется на микроэлектронике.

[uleh]

Может астроном он и профессиональный, но телескопостроение либо не знает и сам придумывает что-то, либо он недопонимающий самоучка...хотя может я и не прав.

Уважаемый Xenix !
Учёный, к тому-же физик - он никак не может быть, как Вы  выразились, "недопонимающий самоучка". Если он учёный, к тому-же физик, но слабо разбирающийся в оптике, можно предположить, что он работает в областях, далёких от астрономии ( например, ядерщик ). На кой ему тогда астрономия ? Здесь мы можем строить только предположения, к тому-же изначально в сообщении не было сказано что данный учёный - астроном. Но даже это не даёт Вам права называть учёного "недопонимающим".

Учитесь вежливо относиться к людам. Получите "-".

[panov]

Братья по увлечению! Я расставил с удовольствием плюсы Фифе и Эрнесту.

Первому за то, что просто изложил страдания юного оптика в беседе с
нетрадиционным физиком (ну, типа, всеми любимого Гордона). Второму —
за то, что никогда не роняет цеховой престиж. Так держать обоим!

Есть предложение. Простым, доступным языком изложить основные оптические
идеи, или просканировать великолепную книжку Л.Л.Сикорука "Любительская
Астрофотография". Читая её, огромное уважение испытываю к ЛЛ! Юные оптики,
не будьте так ленивы, найдите это ветхозаветное издание и наслади'тесь.

[uleh]

Есть предложение. Простым, доступным языком изложить основные оптические
идеи, или просканировать великолепную книжку Л.Л.Сикорука "Любительская
Астрофотография". Читая её, огромное уважение испытываю к ЛЛ! Юные оптики,
не будьте так ленивы, найдите это ветхозаветное издание и наслади'тесь.

Позвольте порекомендовать - отсканированные книги лежат здесь : http://abyse.starlab.ru/Biblio.htm

[panov]

Thanks for URL. But I'm not lazy and I'm reading all
of these books every day. What about others?

[uleh]

Thanks for URL. But I'm not lazy and I'm reading all
of these books every day. What about others?

Фор озер ещё и здесь есть - ссылки на различные астрономические библиотеки online, где очень много различных книг и статей :

http://www.astronomer.ru/links.php?action=1&group=5

Линк оттуда :
http://heritage.sai.msu.ru/ucheb.html - учебные пособия могут быть интересны для ЛА. Интересная статья для только что вступивших на путь Интернета и Астрономии "АСТРОНОМИЯ С КОМПЬЮТЕРОМ" :
http://heritage.sai.msu.ru/ucheb/Bogdanov/index.html

Кто ищет, тот с большой вероятностью найдёт  

[XeniX]

Может астроном он и профессиональный, но телескопостроение либо не знает и сам придумывает что-то, либо он недопонимающий самоучка...хотя может я и не прав.

Уважаемый Xenix !
Учёный, к тому-же физик - он никак не может быть, как Вы  выразились, "недопонимающий самоучка". Если он учёный, к тому-же физик, но слабо разбирающийся в оптике, можно предположить, что он работает в областях, далёких от астрономии ( например, ядерщик ). На кой ему тогда астрономия ? Здесь мы можем строить только предположения, к тому-же изначально в сообщении не было сказано что данный учёный - астроном. Но даже это не даёт Вам права называть учёного "недопонимающим".

Учитесь вежливо относиться к людам. Получите "-".

У меня ситуация наподобие! Учитель физики по курсам увлекается астрономией, так вот ничего не понимая в телескопостроении он говорил: "бери телескоп не меньше 150мм, меньше ничего не увидешь. Телескоп из очков - вообще ничего не увидешь. Делать зеркало - дело безнадёжное, тама химия...ещё помучишь себе какиенибуть увечия."

ЗЫ: К людям я всегда отношусь вежливо. Но если видно что говорит на языке, как тут сказали, десятиклассника то что поделаешь. Может резко я и выразился, ну так получилось.

[uleh]

У меня ситуация наподобие! Учитель физики по курсам увлекается астрономией, так вот ничего не понимая в телескопостроении он говорил: "бери телескоп не меньше 150мм, меньше ничего не увидешь. Телескоп из очков - вообще ничего не увидешь. Делать зеркало - дело безнадёжное, тама химия...ещё помучишь себе какиенибуть увечия."

ЗЫ: К людям я всегда отношусь вежливо. Но если видно что говорит на языке, как тут сказали, десятиклассника то что поделаешь. Может резко я и выразился, ну так получилось.

Антон, учёный, разбирающийся в микроэлектронике, не обязан разбираться в астрономии на уровне больше, чем 10-й класс. В принципе, он вообще не обязан в ней разбираться - не его это профиль. Однако человек помнит что-то, хотя и путает термины. Это уже хорошо.

С другой стороны, если Вас поспрашивать о том, что не является Вашим профилем ( о той-же микроэлектронике ) - Вы уверены что ответите больше чем на 10-й класс ? Вы уверены, что на Ваш ответ не найдётся некто, который скажет/напишет, что Вы - "недопонимающий самоучка" ? Подумайте над этим...

Ну а Вашего учителя физики по курсам ( тоже ЛА, насколько я понимаю ), я думаю Вы уже можете начать удивлять, показав ему свой первый очковый телескоп и дав ему понаблюдать в него. Да и в теории, надеюсь, Вы поднаторели, и уже дадите учителю фору. Ну а показав ему Сатурн в "Алькор", он точно поменяет мнение, что "меньше чем 150 мм - не бери"  

Вобщем, "надо на мир смотреть шЫрше, а к людЯм относиться лучше" (с)  

[XeniX]

Полностью согласен.

вопрос вот в чём: смысл создания темы? Давать новичкам уровень 10-го класса.
Я клоню не к тому что учитель ничего не знает, я не хотел его обидеть, а тем более унизить, а я про то что лучше такую информацию новичкам не давать.
На вопросы (в тексте) почти нет конкретных ответов.

[XeniX]

забыл поставить уведомление...

[XeniX]

Осознаю вину: нагрубил, за что прошу прощения. Так уж получилось, написал неподумавши.
Зря вообще влез в тему - получил чуть больше десятка минусов...

[fife]

XeniX, ну Вы сильно не переживайте. Вы молодой и, как и все нормальные юноши, эмоциональный (может быть, даже максималист - в молодости это нормально), вот и ляпнули сгоряча. Выводы для себя делайте, а сильно переживать не стоит. Потусуетесь здесь на форуме, да и просто приобретете некоторый жизненный опыт - и научитесь вести дискуссию в нормальном стиле.

Всем, кто встал на защиту моего знакомого - спасибо!!! Человек действительно хотел помочь, как мог.