Зрительная труба. Ход лучей в трубе. Прибор для измерения угла зрения. Определение углового увеличения

Ход лучей в трубе. Идея астрономической трубы заключается в том, что окуляр еще раз увеличивает изображение, даваемое объективом и уже им „увеличенное“.

Ход лучей в трубе представлен на рисунке 455, где лучи а, а, а представляют собой пучок лучей, вышедших из верхней точки предмета, не изображенного на рисунке, и падающих на объектив О. Этот пучок можно рассматривать как параллельный, ибо наш предмет находится; где-то очень далеко. Этот пучок объективом О превращается в сходящийся в точке A₁. Другими словами, точка А₁ является изображением верхней точки предмета, даваемого объективом. То же относится к точке В₁ и лучам b, b, b, вышедшим из нижней точки предмета.

Рис. 455. Ход лучей в астрономической трубе

Итак, А₁В₁ есть „увеличенное“ изображение предмета. Оно рассматривается в окуляр O₁ как в лупу. Окуляр дает изображение А₂ В₂ — мнимое, увеличенное и прямое по отношению к изображению A₁ В₁ и обратное по отношению к предмету.

Для изучения трубы нужно показать: 1) где получается изображение В₁А₁; 2) почему мы говорим об „увеличении“; 3) каково общее увеличение трубы.

Прибор для измерения угла зрения. Схематически прибор (рис. 456) состоит из стойки А с диоптром, находящимся на высоте 15 см от подставки МN, и второго диоптра, могущего скользить по стойке В. Высота второго диоптра определяется по шкале, наклеенной на стойку В. Расстояние между диоптрами 25 см.

Рис. 456. Прибор для определения угла зрения

Располагают диоптры на одной высоте и наводят их на какую-нибудь точку удаленного предмета (соседнего дома, удаленного окна в коридоре). Поднимают подвижной диоптр и фиксируют направление на какую-либо другую точку того же предмета. Делают по линейке В отсчет положений диоптра; тогда отношение перемещения диоптра l к расстоянию между диоптрами дает тангенс угла зрения (рис. 457):

Рис. 457. Определение угла зрения

Осуществить прибор можно или сделав самостоятельно отдельный прибор (рис. 458), или воспользовавшись любой оптической скамьей.

Рис. 458. Прибор для измерения угла зрения

Определение углового увеличения. 1) Оптическая скамья. 2) Длинно фокусная линза (F = 50 см или больше) на стойке. 3) Просвечивающий экран на стойке. 4) Прибор для измерения угла зрения (рис. 458).

Устанавливают линзу L и получают на экране действительное изображение очень удаленного предмета. Вплотную к экрану придвигают диоптр В прибора для измерения угла зрения и измеряют угол α₁ под которым нам видно изображение. Весьма полезно, убрав экран, убедиться в том, что и без экрана в диоптры видно то же самое изображение.

Убирают экран и линзу. Наши диоптры окажутся направленными на предмет. Измеряют угол α₂, под которым виден предмет.

Отношение α₁/α₂ даст нам угловое увеличение. Только найдя указанное отношение, учащийся ясно поймет, почему, несмотря на то, что изображение получилось уменьшенное, мы говорим об увеличении.

Полезно данную линзу заменить другой, обладающей другим фокусным расстоянием, и проделать тот же опыт. Сопоставление результатов приведет к выводу, что чем больше фокусное расстояние, тем линза дает большее угловое увеличение.

Так как изображения будут малы, то нити в диоптрах нужно брать очень тонкие.

Составление трубы и определение ее увеличения. 1) Оптическая скамья. 2) Линзы (F1 = 50 см и F2 = 8 см). 3) Просвечивающий экран. 4) Масштаб с четкими крупными делениями.

Укрепляем на хорошо освещенной стене масштаб. В качестве такового очень хороши нивелирные рейки, употребляемые геодезистами. Если их нет, можно взять полоску миллиметровой бумаги (l = 100 см, b = 4 см) и закрасить черной краской столбики по 5 см длиной и 2 см шириной поочередно справа и слева (рис. 459).

Рис. 459. Рейка

По возможности дальше от масштаба располагаем оптическую скамью. Получаем на экране изображение, даваемое длиннофокусной линзой. Это изображение рассматриваем через короткофокусную линзу как лупу, располагая ее за экраном. Удаляем экран, — масштаб оказывается прекрасно видимым, — труба готова. Тут же выясняется роль второй линзы, — она служит лупой, значит, дает мнимое изображение.

Для определения увеличения трубы смотрят одним глазом в, трубу, а другим непосредственно на масштаб. В сознании две картины, воспринятые двумя разными глазами, накладываются одна на другую. Замечают, какие деления лучше совпадают, и отсчитывают, скольким делениям n₁ непосредственно видимым, соответствует n₂ делений, видимых в трубу. Отношение n₁/n₂ и дает искомое увеличение.

Оправы линз должны быть настолько тонки, чтобы не загораживать свет второму глазу.