Хроматическая аберрация и «воздушный телескоп»
При прохождении солнечных лучей сквозь призму происходит не только их преломление, но и разделение на семь цветов радуги. Это явление было открыто Ньютоном в 1666 году. Белый свет разделяется на цвета, поскольку представляет собой смесь излучений разных длин волн. Красный свет имеет длину волны около 600 нанометров, фиолетовый — около 400 нанометров, а длины волн остальных цветов радуги располагаются последовательно в этом промежутке, образуя то, что называют цветовым спектром. Разложение белого света в спектр в призме происходит из-за того, что степень преломления света стеклом увеличивается с уменьшением длины световой волны.
При попытке сфокусировать с помощью выпуклой линзы преломленный и разделенный призмой на цвета белый свет фокусировка излучения для разных частей цветового спектра произойдет в несколько отличных друг от друга местах. В частности, красный свет, отличающийся наименьшей степенью преломления, сфокусируется в самой дальней от линзы точке. Если теперь расположим лист белой бумаги или матовое стекло ближе к линзе, там, где сфокусирован фиолетовый цвет, то обнаружим, что желтый и красный цвета, будучи не в фокусе, окружают фиолетовый цвет ореолом. Это и есть хроматическая аберрация — изображение звезды оказывается нерезким смешанным цветовым пятном (рис. 15).
Фокусирование светового излучения разного цвета в различных частях оптической оси носит название продольной хроматической аберрации. Она возрастает с увеличением фокусного расстояния линзы. При одинаковой величине продольной хроматической аберрации нерезкость изображения, то есть диаметр окрашенного пятна, возрастает с увеличением диаметра линзы. Такое расплывание изображения носит название поперечной хроматической аберрации.
Таким образом, для получения более отчетливого изображения следует уменьшить диаметр линзы. Но при этом возникает знакомая нам проблема дифракции, влияющая на разрешающую способность, а поскольку последнюю желательно было сохранить достаточно высокой, то приходилось строить телескопы с чрезвычайно большими фокусными расстояниями.
 Рис. 15. Схема прохождения световых лучей в линзе, объясняющая нозникновение хроматической аберрации: Ф и К — соответственно лучи фиолетового и красного цветов
Уже в XVII веке астрономы на основании законов геометрической оптики пришли к выводу, что из-за хроматической аберрации увеличение диаметра телескопа в n раз требует увеличения фокусного расстояния в п2 раз. Возникла мысль о размещении линзы объектива на каком-нибудь очень высоком столбе, и появились длиннофокусные телескопы, у которых вообще отсутствовала труба. Какого рода при этом возникали громоздкие сооружения, можно понять из рис. 16, на котором изображен подобный «воздушный телескоп», созданный польским астрономом Гевелием.
 Рис. 16. Гравюра с изображением «воздушного телескопа» Гевелия
В 1656 году Гюйгенс открыл кольцо Сатурна, которое было плохо различимо в телескоп Галилея. При этом он использовал телескоп с диаметром объектива 57 миллиметров и фокусным расстоянием 3,3 метра. Когда же в 1671 году Кассини обнаружил, что кольцо Сатурна двойное и в нем есть темный промежуток, он, как сообщают, использовал телескоп длиной... 44 метра.
|
