Как работят телескопите

Нека проучим как работят телескопите като вземем един пример. Гледам красивата Луна. Ще я направим още по-красива, ако мога да увелича това. И първото нещо, което ми идва наум, когато се отнася за увеличаване на неща, е лупата. Да вземем една лупа. Ето тя. Това е изпъкнала леща. Трудно е да я покажа, понеже е доста тъмно, но се надявам, че можеш да видиш – ето, можеш да видиш, че тази лупа е просто изпъкнала леща. Да я държим близо до окото си и да видим какво ще се случи. Получаваме само замъглен образ. Не виждаме нищо. Замъглена Луна. Защо се случва това? В предишно видео сме виждали детайлно как работи лупата, но, накратко, за да работи една лупа, телата трябва да са във фокусното ѝ разстояние. Ако има тяло, което е извън фокусното разстояние на изпъкналата леща, то ще изглежда размазано и говорихме за това в предходно видео. Ако искаш повече уточнения или повече детайли за това, чудесна идея ще е да се върнеш и да гледаш тези видеа, а после да се върнеш тук. Фокусното разстояние на стъклото, което аз използвам, е може би 20-25 сантиметра. А Луната? Тя е на хиляди километри. Тоест няма начин да увеличим Луната по този начин – ще видиш замъглени образи. За да използваме лупата си, трябва по някакъв начин да "доведем" тази Луна по-близо до нас. Това прави телескопа – "довежда" далечни тела по-близо до теб, а после използва лупа, за да увеличи образа. Това е принципът на един телескоп. Сега просто трябва да открием как да "доведем" Луната по-близо до себе си. Това може да се направи просто чрез използване на изпъкнала леща. Нека първо разгледаме тази теория. Това е нашата изпъкнала леща. Да кажем, че има разстояние на фокуса f. Това са главните фокуси. И далеч оттук... Ето я Луната – тялото, което ни интересува. Това е гигантската ни Луна. И държим Луната точно върху основната ни ос. За да намерим какво ще се случи, трябва да начертаем няколко лъча светлина и ще направим почти същото нещо което винаги правим – ще спуснем лъчи светлина от върха на Луната. Един лъч светлина ще пуснем оттук до оптичния център на изпъкналата ни леща. Помни, трябва да начертаем поне два светлинни лъча от дадена точка и обикновено ще начертаем друг лъч светлина успоредно на основната ни ос. Но този път ако начертаем този лъч, той ще мине извън лещата ни, понеже Луната е толкова огромна. Така че не можем да начертаем друг лъч успоредно на тази основна ос. Нека начертаем друг лъч, който е малко по-надолу. Той ще стигне до лещата ни малко под оптичния център. Тези лъчи светлина, след като изминат огромни разстояния, най-после ще стигнат дотук и ще достигне изпъкналата ни леща. Забележи, че двата лъча светлина до момента, в който дойдат тук, са почти успоредни един на друг. Това е понеже започват от точка, която е изключително далеч, почти до безкрайност, и сме виждали, че лъчите светлина, идващи от безкрайността, са почти успоредни един на друг. Лъчът светлина, който стига до оптичния ни център, се движи неотклонен. Виждали сме и това. И синият лъч, приемаме... Нека приемем, че синият лъч преминава през главния фокус на изпъкналата ни леща. Какво се случва с лъча светлина, който преминава през главния фокус? Ще премине успоредно на основната ос след пречупване. Горната част на Луната бива фокусирана в тази точка тук. Долната част на Луната е на основната ос. Ще бъде фокусирана тук. И, като резултат на главния фокус тук се образува преобърнат образ на нашата Луна. и сме виждали това преди – светлинни лъчи, които са успоредни, биват фокусирани на главния фокус. Сега можем да третираме този образ като новото ни тяло и можем да го увеличим с лупата, понеже то е близо до нас. Забележи как тази изпъкнала леща "доведе" Луната по-близо до нас. Тази леща обикновено се нарича обективна леща (обектив), като целта на обектива... Това е обективна леща и целта на обективната леща е, в определен смисъл, да "доведе" далечното тяло по-близо до нас. И ще наречем това главен фокус на обектива, а това е фокусното разстояние на обектива. Тъй като сега тялото е много близо до нас, можем да вземем лупата и да го увеличим. Нека вземем лупата. Ето я лупата. Обикновено наричаме това окуляр, понеже се държи много близо до очите ни. Да кажем, че фокусното разстояние е fe, за да можем да различим тези две фокусни разстояния. Сега можем да увеличим това тяло. Помни, за да увеличиш даден обект с лупа, трябва да се увериш, че това тяло е във фокусното разстояние. Това е всичко. Трябва да вземем лупата и да доближим окото си, можем да го доближим чак дотук, така че новото тяло да лежи точно на главния фокус на лупата ни и след пречупване лъчите светлина стават успоредни един на друг, понеже тялото е точно на главния фокус и тези успоредни лъчи са падащи спрямо очите ни и очите ни могат лесно да ги фокусират върху ретината. Виж ъгъла, образуван от това ново тяло. Просто ще трябва да начертаем отправна линия от върха на новото тяло чак до оптичния център. Приемаме, че оптичният център е еднакъв и при двете лещи. Ще приемем, че това е оптичният център и, ако начертаеш това, забележи – сега това е новият ъгъл, който е образуван точно при окото ни и, като резултат, в окото ни ще се образува огромен образ и тази Луна сега ще ни изглежда много голяма. Ще говорим повече за тази диаграма на лъчите за увеличението по-късно. Нека първо демонстрираме това. Ето я, отново, Луната ни. Първо взимаме изпъкнала леща, която ще е обективът ни. Забележи, тя образува действителен образ близо до нас. Отново ще вземем изпъкнала леща. Това е изпъкнала леща – трудно е да видиш това в тъмното. Но това е действителен образ, образуван много близо до нас. Разбира се, изключително трудно е да се убедим, че това е действителен образ, образувано много близо до нас, понеже изглежда почти същото. Малко е обърнато. Не знам дали можеш да видиш това, понеже Луната е около обърнатия си образ Това е близо до нас и сега можем да използваме лупата и да поставим това тяло във фокусното разстояние и да го увеличим. Да видим. Имаме образа на обектива. Ще вземем лупата си, подготвяме я. Взимаш лупата си, доближаваш я, точно както направихме преди, все по-близо и все по-близо, това е трудно. Добре, ето. Можеш да видиш Луната. Ще спра тук. Можеш да видиш увеличената Луна. Направих няколко снимки. Ето я без телескоп и с телескоп. Можеш ясно да видиш, че е малко по-увеличена спрямо това, което можехме да видим преди. Очевидно, образът е замъглен, поради много причини. Първо, лещите, които използвам, не са идеални – те са лоши лещи. Има много различни изкривявания в тях. Затова не е много ясно. Но, още по-важно, държа обектива и окуляра, и камерата с ръката си, така че е много трудно да ги позиционираш, но се надявам, че тази демонстрация може поне да ти покаже принципа на работа не телескопа.