Астрономическая оптика - Мaксутов Д.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Никаких других «кривых» зеркал в простых системах телескопов нет, кроме основного вогнутого зеркала. В то же время по конструктивным соображениям можно вводить в систему любое число плоских зеркал, которые, как известно, не изменяют сходимости пучков, не вносят аберраций, а лишь изменяют направление распространения лучей и совершают поворот изображения.
Простейшей из простых зеркальных систем является одиночное вогнутое зеркало А рис. 120.* Изображение образуется
м
Рис. 120.
в фокальной плоскости МГМ зеркала. Это изображение абсолютно ахроматично. Если зеркало А имеет форму параболоида вращения, то его сферическая аберрация равна нулю. Если оптик-изготовитель допустил зональные ошибки или астигматизм у поверхности зеркала, то изображение будет страдать зональными аберрациями и астигматизмом на оси.
Если зеркалу придана наиболее легкая для изготовления и исследования сферическая форма поверхности, то в телескопе будет иметь место сферическая аберрация, определяемая выражениями (137)—(140).
Сферическая аберрация оказывается безвредной, а телескоп может считаться первоклассным визуальным прибором, если удовлетворено условие (153) (см. табл. 38).
Как в сферическом, так и в параболическом зеркале кома одинакова и определяется условием (162) и табл. 40. Кома может считаться вполне безвредной, если удовлетворено условие (164), откуда предельные поля и) определяются в соответствии с табл. 41.
* Зеркала будем изображать, обводя контуры тонкими линиями, а зеркальную поверхность — жирной линией и выполняя обычную штриховку для тела зеркала, указывая этим на то, что зеркало может быть выполнено из любого материала, а не обязательно из стекла.
284
Астигматизм и кривизна поля приводят к размытию звездных изображений в эллиптические пятна, которые в гауссовой плоскости обращаются в радиальные линии (фокали), удовлетворяющие условию (168).
Дисторсия одиночных вогнутых зеркал равна нулю. Все эти вопросы были выяснены достаточно подробно в § 13.
Если зеркало предназначено для астрографирования, то кассету с пластинкой приходится устанавливать в фокальной плоскости МГМ, вызывая некоторое экранирование пучков лучей. Во время экспозиции необходимо все время удерживать светило на одном и том же месте пластинки. Если эти функции поручить ведущей параллельной трубе, называемой гидом, то у нас не будет гарантии, что изображение светила не сместилось на пластинке, хотя мы его все время экспозиции точно удерживали на кресте нитей окуляра гида; действительно, при длительных экспозициях наклон телескопа и гида к горизонту в значительной степени изменяется, а их оптические оси смещаются, каждая независимо и по собственному закону. Поэтому рациональнее вести гидирование по самой пластинке, для чего можно осуществить по крайней мере две различные конструкции гидов, каждая из которых достаточно сложна и имеет свои плюсы и минусы .
Если же телескоп рис. 120 предназначен для визуальных наблюдений, то наблюдатель должен расположить свой глаз, вооруженный окуляром, а вместе с ним и свою голову на пути лучей. Понятно, что для малых и средних инструментов этот прием совершенно невозможен, так как голова наблюдателя заэкранирует полностью или в очень значительной степени зеркало. Но и в гигантских телескопах от такого способа следует отказаться, хотя в них не только голова человека, но и все его туловище приведет к сравнительно небольшому и вполне допустимому экранированию. Здесь будет страшно не экранирование, а те потоки теплого вохдуха от дыхания и тела наблюдателя, которые будут распространяться на пути лучей и сильнейшим образом снижать качество изображения.
Единственный возмоячный путь состоял бы в заключении наблюдателя в люльку, сообщающуюся с окружающим воздухом лишь за пределами действующих пучков лучей и окруженную хорошей теплоизоляцией. Такую цилиндрическую люльку можно было бы расположить в районе фокуса гигантского телескопа тремя способами: либо заставив ее всегда находиться в вертикальном положении и тем самым предоставив наблюдателю полный комфорт наблюдения, лишив его, однако, возможности наблюдать светила, близкие к зениту; либо связав ее жестко с телескопом и ориентировав вдоль его оси (минимум экранирования), тем самым обязывая наблюдателя к цирковому трюку наблюдения «вверх ногами» светил, близких к зениту (впрочем, и в этом случае можно придумать достаточно комфортабельное оформле-
285
ние конструкции); либо связав ее жестко с трубой й ориентировав перпендикулярно оси, предоставив наблюдателю производить наблюдения лежа и головой вниз, в случае светил, близких к зениту.
Как ни заманчиво такое решение, приводящее к минимуму потерь света на отражение и к устранению вспомогательных плоских зеркал — источников снижения качества изображения, но желательность вывода изображения вбок за пределы трубы вполне понятна, а для малых и средних визуальных телескопов другого хорошего решения и не существует.
А
Рис 121.
Поэтому от простейшей системы — одиночного зеркала — мы совершенно логично переходим к телескопу системы Ньютона (1672 г.) с изображениями, вынесенными вбок за пределы трубы, либо с помощью диагонального плоского зеркала В (рис. 121, а), либо с помощью призмы полного внутреннего отражения С (рис. 121, б); вслед за фокусом телескопа располагается окуляр той или иной силы для визуальных наблюдений; в случае фотографирования пластинка располагается в фокальной плоскости, проходящей через Г'.
