Астрономическая оптика - Мaксутов Д.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Условия наблюдения (но не видимость объекта) сохраняются без изменения, если в инструменте в п раз большего диаметра мы применим и в п раз большее увеличение: в этом случае мы будем видеть дифракционное изображение под одним и тем же углом в двух инструментах существенно разного диаметра. Действительно, угловые размеры дифракционной картины обратно пропорциональны диаметру объектива, а потому, чтобы видеть эту картину в инструменте малого диаметра, следует повысить угловое увеличение пропорционально изменению диаметра объектива.
Но при изменении диаметра объектива и одновременном таком же изменении увеличения выходной зрачок оказывается неизменным, так как
(28)
Отсюда очень важный вывод, что условия наблюдения дифракционных изображений, т. е. реальных физических изображений, однозначно определяются только одной величиной — зрачком выхода
Дальше мы увидим, что та же величина зрачка выхода характеризует собой видимую яркость протяженных объектов и фона неба, на котором наблюдаются светила. Если известно, что зрачок выхода равен, например, 1 мм, то можно сразу же представить себе условия наблюдения дифракционных изображений светил,
64
снижение их поверхностной яркости и многое другое, не зная при этом ни диаметра объектива, ни фокусных расстояний объектива и окуляра, ни углового увеличения прибора. Если же, кроме зрачка выхода, указать еще и диаметр объектива, то получается полная ясность не только в отношении условий наблюдения, но и в отношении видимости деталей объекта, по крайней мере теоретической, как теоретичен и сам объектив, предположенный свободным от аберраций и работающим в идеальных атмосферных условиях.
Поставим рядом два телескопа: один — гигант, с диаметром 5 м, другой — маленький, с диаметром 50 мм. Фокусные расстояния телескопов для нас совершенно безразличны, так как мы располагаем большим набором окуляров любой силы и всегда можем выбрать для каждого инструмента такой окуляр, при котором зрачки выхода инструментов одинаковы, например й=1 мм. Очевидно, что в таком случае увеличение первого инструмента равно 5000х, а второго 50х.
Направим оба инструмента на звезды, а чтобы уравнять изображения в яркости, для гиганта выберем слабенькую звездочку, а для малой трубы — яркую звезду; пусть, кроме того, эти звезды — одинакового спектрального класса (цвета). Переводя глаз от окуляра одного инструмента к окуляру другого, мы не обнаружим решительно никакой разницы в двух изображениях: дифракционные диски и кольца будут видны под одинаковыми углами, яркость фона неба будет одинаковой; мерцание изображений и ореолы мы устранили, предположив состояние атмосферы и объективы идеальными; наконец, видимое суточное движение звезд предполагается устраненным идеально действующим часовым механизмом. В таких идеализированных условиях, действительно, не может быть никакой разницы в видимом изображении звезд и именно потому, что при существенно различных диаметрах, фокусных расстояниях, светосилах и увеличениях двух инструментов в них выдержаны строго одинаковые зрачки выхода й.
Величина зрачка выхода д, есть однозначный и наиболее рациональный критерий увеличения. Можно сказать: «В моей четырехдюймовой трубе применено 50-кратное увеличение». Но лучше было бы сказать, что в ней «увеличение с 2-миллиметровым зрачком . выхода».
Обратимся к рис. 25 и предположим, что
И = 100 мм, / = 1000 мм, 1Х = 100 мм, откуда однозначно определяются
0 = 10х и Л = 10 мм.
Р*" Но зрачок человеческого глаза не откроется, даже в темноте, шире 6—7 мм. Поэтому часть лучей, вышедших из окуляра, будет задержана радужной оболочкой глаза, не участвуя в построении изображения на сетчатке. Если зрачок глаза имеет диа-
5 Д. Д. Максутов
метр 5—7 мм, а увеличение трубы 10-кратное, то внешние зоны объектива не участвуют в создании изображения на сетчатке, являются лишними и как бы задиафрагмированными до диаметра 50—70 мм, причем в данном случае действующей диафрагмой является наш глазной зрачок. Если это так, то либо незачем делать 100-миллиметровый объектив для 10-кратной трубы, а достаточно сделать его с диаметром 50—70 мм, либо 10-кратное увеличение мало для 100-миллиметрового объектива.
Назовем увеличение равнозрачковым, когда выходной зрачок инструмента равен зрачку глаза.
Вполне определенное по своей формулировке равнозрачковое увеличение теряет эту определенность, как только мы захотим выразить его числом. Известно, что диаметр глазного зрачка в сильной степени изменяется как при различных условиях освещения, так и у различных лиц, и даже у одного лица при различном состоянии его организма.
При ярком дневном освещении для среднего значения диаметра зрачка может быть принято й^2,Ь мм с колебаниями от 1.5 до 3.5 мм у отдельных лиц. Поэтому для солнечного визуального телескопа или для дневной подзорной трубы равнозрачковым увеличением назовем такое,три котором зрачок выхода близок к 2.5 мм.
При наблюдении в сумерки или при наблюдении Луны зрачок может открыться до 4 и даже до 5 мм, поэтому, если бы прибор предназначался только для лунных наблюдений, его равнозрачковое увеличение снизилось бы приблизительно в 1.5—2 раза против ранее установленного.
