אז איך עובדת משקפת?
במדריך המקיף הזה אעבור על המדע מאחורי האופטיקה במשקפת מסוגלת לאסוף אור ואז להציג בפניכם תמונה מוגדלת של הנוף שלפניכם. במאמרים עתידיים, אני גם מתכנן לעבור על המכניקה העיקרית מאחורי אופן פעולתם של מנגנוני המיקוד וכוס העין ועל מגוון האפשרויות השונות הזמינות.
בדרך זו, אני בטוח שבסופו של דבר תבינו איך המשקפת עובדת ובכך תהיה מוכנה הרבה יותר טוב בבחירת המכשיר המתאים לצרכים שלכם, ואז ברגע שהוא יגיע, תוכלו להגדיר אותו בצורה נכונה ולהשתמש בו. שתפיק את המיטב מהשימוש בו. הבה נתחיל:
שני טלסקופים
בצורתה הפשוטה ביותר, קבוצה של משקפת מורכבת בעצם משני טלסקופים הממוקמים זה לצד זה. אז בתור התחלה וכדי לעשות את הדברים קצת יותר פשוטים, הבה נחתוך את המשקפת שלנו לשניים ונלמד קודם איך טלסקופ עובד ואז נחבר אותם בחזרה בסוף:
עדשות, אור ושבירה
ביסודו של דבר, האופן שבו משקפת פועלת ומגדילה נוף הוא באמצעות עדשות שגורמות לאור לעשות משהו המכונה שבירה:
דרך ואקום החלל, האור נע בקו ישר, אך כשהוא עובר דרך חומרים שונים הוא משנה מהירות.
אז כשהאור עובר דרך מדיום סמיך כמו זכוכית או מים, הוא מאט. זה בדרך כלל גורם לגלי האור להתכופף וזה כיפוף האור שנקרא שבירה. שבירת האור היא מה שגורם לקשית להיראות כאילו היא כפופה כשהוא בכוס מים. יש לו גם מטרות שימושיות רבות והוא המפתח ליכולת להגדיל את מה שאתה מסתכל עליו.
עדשות
במקום להשתמש בסדין שטוח פשוט או בלוק זכוכית, מכשירים כמו טלסקופים, משקפות ואפילו משקפי קריאה משתמשים בעדשות זכוכית בעלות צורה מיוחדת, המורכבות לרוב ממספר אלמנטים של עדשות בודדות המסוגלות לשלוט טוב יותר על כיפוף גלי האור. .
עדשת האובייקטיב
(זה הקרוב ביותר לאובייקט שאתה מסתכל עליו) על משקפת הוא קמור בצורתו, כלומר מרכזו עבה יותר מהחלק החיצוני. המכונה עדשה מתכנסת, היא קולטת את האור מעצם מרוחק ואז באמצעות שבירה, היא גורמת לאור להתכופף ולהתאחד (להתכנס) כשהוא עובר דרך הזכוכית. לאחר מכן מתמקדים גלי האור בנקודה מאחורי העדשה.
עדשת העינית
ואז לוקח את האור הממוקד הזה ומגדיל אותו, שם הוא עובר הלאה לתוך העיניים שלך.
הַגדָלָה
ראשית האור עובר מהנושא ותמונה אמיתיתAמיוצר על ידי עדשת האובייקטיב. תמונה זו מוגדלת על ידי עדשת עינית ונראית כתמונה וירטואליתB. התוצאה היא שאובייקטים מוגדלים נראים כאילו היו מולך וקרובים יותר מהנושא.
6x, 7x, 8, 10x או יותר.
מידת הגדלה של התמונה נקבעת על ידי היחס בין אורך המוקד של עדשת המטרה חלקי אורך המוקד של עדשת העינית.
אז מקדם הגדלה של 8, למשל, יפיק תמונה וירטואלית שנראית גדולה פי 8 מהנושא.
כמה הגדלה אתה צריך תלוי בשימוש המיועד ולעיתים טעות להניח שככל שההספק גבוה יותר, המשקפת טובה יותר שכן הגדלות גבוהות יותר מביאות גם לחסרונות רבים. למידע נוסף, עיין במאמר זה: הגדלה, יציבות, שדה ראייה ובהירות
כפי שניתן לראות גם בתרשים למעלה, התמונה הוירטואלית הפוכה. להלן נסקור מדוע זה קורה וכיצד זה מתוקן:
תמונה הפוכה
זה נהדר והסיפור יכול להסתיים כאן אם אתה פשוט מכין טלסקופ לשימושים כמו אסטרונומיה.
למעשה, אתה יכול די בקלות ליצור טלסקופ פשוט על ידי נטילת שתי עדשות והפרדתן באמצעות צינור סגור. ואכן, זה פחות או יותר איך נוצר הטלסקופ הראשון אי פעם.
עם זאת, מה שתבחין כשתסתכל דרכו הוא שהתמונה שתראה תתהפך ותשתקף. הסיבה לכך היא שעדשה קמורה גורמת לאור לחצות כשהוא מתכנס.
למעשה אתה יכול להדגים זאת בקלות רבה אם אתה מחזיק זכוכית מגדלת באורך של בערך זרועות ומסתכל על כמה עצמים רחוקים דרכה. אתה תראה שהתמונה תהיה הפוכה ושיקוף הפוך.
להסתכל על כוכבים רחוקים, זו לא באמת בעיה ואכן טלסקופים רבים בתחום האסטרונומיה מייצרים תמונה לא מתוקנת, אבל לשימושים יבשתיים זו בעיה. למרבה המזל יש כמה פתרונות:
תיקון תמונה
עבור משקפות ורוב הטלסקופים היבשתיים (סקופי ספוט) ישנן שתי דרכים עיקריות לעשות זאת, באמצעות עדשה קעורה לעינית או תמונה המקימה פריזמות:
אופטיקה גלילית
בשימוש בטלסקופים שהומצאו גלילאו גליליי במאה ה-17, אופטיקה גלילית משתמשת בעדשת אובייקטיבית קמורה בדרך הרגילה, אך משנה זאת למערכת עדשות קעורה עבור העינית.
הידועה גם כעדשה מתפצלת, העדשה הקעורה גורמת לקרני האור להתפשט (להתפצל). אז אם הוא ממוקם במרחק הנכון מעדשת האובייקטיב הקמורה, זה יכול למנוע מהאור לחצות ובכך לעצור את התמונה מלהיות הפוכה.
עלות נמוכה וקלה להכנה, המערכת הזו עדיין בשימוש במשקפת אופרה ותיאטרון עד היום.
עם זאת החסרונות הם שקשה להשיג הגדלה גבוהה, אתה מקבל שדה ראייה צר למדי ומקבל רמה גבוהה של טשטוש תמונה בקצוות התמונה.
מהסיבות הללו, עבור רוב השימושים מערכת פריזמה נתפסת כחלופה טובה יותר:
אופטיקה קפלריאנית עם פריזמות
בשונה מאופטיקה גלילית המשתמשת בעדשה קעורה בעינית, המערכת האופטית של קפלריאן משתמשת בעדשות קמורות למטרות וכן בעדשות עינית ונחשבת בדרך כלל לשיפור בעיצוב של גלילאו.
עם זאת עדיין יש לתקן את התמונה וזה מושג באמצעות מנסרה:
תקן את התמונה ההפוכה
עובד כמו מראה, רוב המשקפות המודרניות משתמשות במנסרות זקיפות המשקפות את האור ובכך משנות את הכיוון ומתקנות את התמונה.
בעוד שמראה רגילה מושלמת להסתכלות על עצמך בבוקר, במשקפת לא יהיה טוב אם האור פשוט ישתקף ב-180 מעלות ובחזרה למקום ממנו הגיע, מכיוון שלעולם לא תוכל לראות את התמונה.
מנסרות פורו
בעיה זו נפתרה לראשונה על ידי שימוש בזוג מנסרות פורו. על שמו של הממציא האיטלקי איגנציו פורו, פריזמת פורו בודדת, כמו מראה, משקפת גם אור ב-180 מעלות ובחזרה בכיוון שממנו הגיע, אבל היא עושה זאת במקביל לאור הנכנס ולא ישירות לאורך אותו הנתיב.
אז זה באמת עוזר כי זה מאפשר לך למקם שתיים מהמנסרות האלה של פורו בזווית ישרה זו לזו, מה שבתורו אומר שאתה יכול להחזיר את האור כך שהוא לא רק מכוון מחדש את התמונה ההפוכה אלא גם מאפשר לה להמשיך באותו כיוון ולכיוון העיניות.
ואכן, שתי המנסרות הללו של פורו הממוקמות בזוויות ישרות הן שנותנות למשקפת את צורתן המסורתית והאייקונית וזו הסיבה שהעיניות שלהן קרובות יותר זו לזו מאשר עדשות האובייקטיביות.
מנסרות גג
בנוסף לפריזמת Porro, ישנם מספר עיצובים אחרים שלכל אחד יש את היתרונות הייחודיים שלו.
שניים מהם, מנסרת Abbe-Koenig ומנסרת Schmidt-Pechan הם סוגים של מנסרות גג שכיום משתמשים בהן בדרך כלל במשקפת.
מבין אלה, פריזמת Schmidt-Pechan היא הנפוצה ביותר מכיוון שהיא מאפשרת ליצרנים לייצר משקפת קומפקטית יותר ודקה יותר עם העיניות בקנה אחד עם המטרות. החיסרון הוא שהם דורשים מספר ציפויים מיוחדים כדי להשיג השתקפות פנימית מוחלטת ולחסל תופעה המכונה הסטת פאזה.
מדוע משקפת קצרה יותר מטלסקופים
היתרון השני בשימוש במנסרות הוא שמכיוון שהאור מתהפך פעמיים כשהוא עובר דרך המנסרה וכך חוזר על עצמו, המרחק שהוא עובר בחלל הזה גדל.
לכן, ניתן לקצר את האורך הכללי של המשקפת שכן המרחק הנדרש בין עדשות האובייקטיב לעינית מצטמצם וזו הסיבה שהמשקפת קצרה יותר מטלסקופים נשברים באותה הגדלה שכן חסרה להם פריזמה.