Телескопические системы

Телескопические системы
Введение в специальность
кафедра
прикладной и компьютерной оптики
2
Телескопическая система
Телескопическая система – оптическая система, с помощью
которой можно рассматривать увеличенное изображение
удаленного объекта


бинокли, зрительные трубы, телескопы, перископы, дальномеры и
геодезические приборы (теодолиты, нивелиры и др.)
f = f =
объектив
окуляр
F об Fок
3
Видимое увеличение
телескопической системы
Видимое увеличение оптической системы – это
отношения угла, под которым наблюдается изображение в
оптической системе, к угловому размеру объекта при
наблюдении его непосредственно глазом
f об
tg 


tg
f ок

Г > 0 – изображение прямое
Г < 0 – изображение перевернутое

Единицы измерения – краты (например 8)

4
Поле зрения телескопической
системы
tg 
tg 

Угловое поле окуляра: примерно 50 - 70°
Видимое увеличение: примерно 10 - 30
Угловое поле: не превышает 10°
5
Диаметры входного и выходного
зрачков телескопической системы
Диаметр выходного зрачка определяется зрачком
глаза:
D   Dгл
Диаметр входного зрачка:
D  D  
Светосила:
H  gD2
 где g – коэффициент пропорциональности, зависящий от
коэффициента пропускания оптической системы
6
Угловой предел разрешения
телескопической системы
120
  1.22 
D D [мм]

Например, диаметр входного зрачка 6 м:
120

 0.02
6000 мм
7
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
гл 60
п 

 D  0.5D
 120
0.2 D  п  0.75 D
8
Схема Кеплера
объектив
окуляр
F об Fок
9
Длина системы Кеплера
Длина оптической системы:
L  f об  f ок

Например, при фокусном расстоянии окуляра f ок  30 мм
и увеличении   40 :
 фокусное расстояние объектива:
f об  f ок    1.2 м
 общая длина системы:
L  f об  f ок  1.5 м
10
Линзовые
оборачивающие системы
оборачивающая
система
объектив
окуляр
F об
Fок
11
Призменные
оборачивающие системы
12
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
13
Схема Галилея
объектив
окуляр
F об
Fок
14
Особенности схемы Галилея
Небольшая длина оптической системы L  f об  f ок
Прямое изображение
Малое поле зрения
Отсутствие промежуточного изображения
Используются: для театральных биноклей с
увеличением 2-3, систем сумеречного и ночного
наблюдения, в видоискателях фотоаппаратов и
видеокамер
15
Схема Кассегрена
объектив
окуляр
F об Fок
16
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
17
Характеристики биноклей
Carl Zeiss
Модель
Увеличение,
Диаметр
Диаметр вых.
Поле зрения
крат
объектива, мм
зрачка, мм
Габариты, мм
Вес, г
Activa 7x35 WP.FP
7
35
9.3°
5
180x62.5x129.5
680
Activa 8x42D WP XL
8
42
6.3°
4.2
127x145x56
620
Activa 10x42D WP Sport
10
42
6.1°
4.2
127x151x51
640
Activa 12x25 FM
12
25
4.5°
2.1
103x46x106
270
Activa 12x50 WP.FP
12
50
5.5°
4.2
192x69x182
870
Activa Zoom 8-22x27 FM
8-22
27
4.3-2.5°
3.4-1.2
110x53x118
370
Activa Zoom 10-30x27FM
10-30
27
3.6-2.0°
2.7-0.9
110x53x118
370
18
Характеристики
любительских телескопов
Наименование
Диаметр
гл.з., мм
f , мм
Увеличение,
крат
Разрешающая
способность
Габаритные
размеры, мм
Вес,
кг
HUBBLE 700
60
714
35,57,89,178
4,6 "
1250х750х140
2,5
АСТЕЛ-102 МН
102
561
200,22,56
1,14 "
145х563
17,2
ТАЛ
65
502
33, 88, 133
2,5 "
520х400х1260
9
ТАЛ-М
80
526
20, 35, 96
1,9 "
530х500х1400
12
ТАЛ-1, ТАЛ-1М
110
805
32, 54, 96,162
1,5 "
640х780х1400
20
ТАЛ-2
150
1200
28, 81, 190, 316
0,9 "
1160х915х1700
40
ТАЛ-100R
100
1000
40, 102
1,4 "
950х920х1460
25
ТАЛ-100RM
100
1000
40, 102
1,4 "
950х920х1460
25
ТАЛ-150 П
150
750
30, 60, 75, 150
1"
850х910х1620
25
ТАЛ-150 K
150
1550
47, 94, 117, 234
0.8 "
850x910x1620
25
ТАЛ-120, ТАЛ-120М
120
805
32, 54, 96, 162
1,2 "
640х780х1400
20
ТАЛ-200К
200
2000
80, 160, 200, 400
0,6 "
550х780х1320
30
19
Любительские телескопы
Внешний вид
любительских телескопов
Фотографии луны, сделанные
любительским телескопом
20
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  650 т
масса зеркала с оправой  80 т
масса главного зеркала  42 т
http://www.sao.ru/ – cайт Специальной
астрофизической обсерватории (САО)
Российской академии наук
21
БТА
(вид изнутри)
22
Большие телескопы
телескоп
KECK I,
KECK II
GEMINI North,
GEMINI South
SUBARU
D, м
место установки
участники проекта
10
Mauna Kea, Гавайи
США
8
Mauna Kea, Гавайи
Cerro Pachon, Чили
США, Англия, Канада,
Чили, Аргентина
8.2
Mauna Kea, Гавайи
Япония
VLT (четыре телескопа)
8.2х4 Paranal, Чили
ЕЭС, Чили
LBT (бинокулярный)
8.4х2 Mt. Graham , Аризона
США, Италия, Германия
год
1996
1998-2000
1998
1998-2001
2001
2002
GTC (Gran Telescopio Canarias)
10
La Palma, Канарские острова Испания
HET (Hobby&Eberly)
11
Mt. Fowlkes, Texac
США, Германия
1998
SALT (Southern African Large
Telescope)
11
Sutherland, Южная Африка
ЮАР, США, Германия,
Великобритания
2005?
ELT
35
США
2012?
OWL
100
Германия, Швеция,
Дания
2020?
23
Большие телескопы
24
Большие телескопы
25
Область деятельности кафедры
Расчет оптической системы телескопов, биноклей, и т.д.
Моделирование работы телескопов различных типов
Компьютерная обработка измерений
Контроль качества телескопов
26
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.