Проблема увеличения диаметра объектива
Может показаться, что кратность увеличения может быть повышена до сколь угодно большой величины, если соответствующим образом увеличивать фокусное расстояние объектива. Однако при этом достигается определенный предел, вызванный тем, что свет имеет волновую природу и на входном зрачке телескопа возникает явление, носящее название дифракции.
Возможно, явление дифракции будет легче понять, если припомнить, как выглядят волны при прохождении воды в шлюзе. Когда ширина шлюза достаточно велика по сравнению с длиной набегающей волны, волна, прошедшая шлюз, распространяется дальше почти точно в пределах ширины шлюза. Если же шлюз узок по сравнению с длиной волны, волна по выходе из шлюза будет двигаться радиально во все стороны. Это явление называется дифракцией волны.
То же происходит, когда свет проходит через маленькое отверстие, каким является входной зрачок телескопа. При наблюдении звезды в телескоп ее свет претерпевает дифракцию у кромки линзы объектива, даже если линза совершенно свободна от аберраций. Свет все равно собирается не в одной точке (фокусе), и изображение получается в виде нерезкого круглого пятна, вокруг которого заметен более слабый ореол из колец. Внутренняя часть такого пятна имеет голубой цвет, а самая внешняя часть — красный. Дело в том, что степень дифракции зависит от длины волны: чем больше длина волны света, тем сильнее его дифракция.
Из-за дифракции две близкие друг к другу звезды в телескопе с малым диаметром объектива получаются в виде двух размытых дисков, происходит наложение изображений звезд, которые теперь невозможно различить. Это определяет предел разрешающей способности телескопа. Если диаметр телескопа D измерять в миллиметрах, а за длину световой волны, наилучшим образом воспринимаемую глазом, принять 550 нанометров, то разрешающая способность телескопа (в угловых секундах) будет равна 138/D. Следовательно, для телескопа с диаметром объектива 138 миллиметров разрешающая способность равна 1". Таким образом, увеличение разрешающей способности телескопа (путем повышения кратности увеличения.— Прим.. ред.) невозможно без соответствующего увеличения диаметра линзы объектива.
Итак, при увеличении диаметра объектива пропорционально возрастает разрешающая способность телескопа. Кроме того, пропорционально квадрату диаметра объектива увеличивается его способность собирать свет, что и дает возможность увидеть более слабые звезды. Все это предопределяет стремление к максимальному увеличению диаметра объектива, применяемого в телескопе для астрономических наблюдений.
|
