Объектив

Объектив - одна из основных частей оптического прибора, служащая для сбора лучистой энергии и образования изображения наблюдаемого объекта. Изображение, даваемое объективом, может непосредственно рассматриваться через окуляр или проецироваться на какой-либо приемник излучения - фотопластинку, электронно-оптический преобразователь и другое. Объектив представляет собой линзу или систему линз, зеркало или систему зеркал, обращенную к объекту. Он характеризуется фокусным расстоянием f', относительным отверстием и полем зрения 2W. Точка F', в которой объектив дает изображение светящегося объекта, находящегося в бесконечности (в частности, бесконечно удаленными можно считать звезды), называется задним фокусом объектива. Расстояние от объектива до фокуса - фокусное расстояние f'; применяя объективы с большим фокусным расстоянием, можно повысить увеличение оптической системы (смотрите Телескопы). На таком же расстоянии по другую сторону от объектива расположен передний фокус объектива F.

От каждой светящейся точки объекта в оптическую систему поступает ограниченный световой поток, величина которого зависит от входного отверстия объектива. Это определяет освещенность изображения, даваемого объективом. Кроме того, для протяженных объектов освещенность зависит также от увеличения. Таким образом, светосила объектива определяется его диаметром D и фокусным расстоянием f' и характеризуется относительным отверстием D/f'.

Устройство объектива позволяет отображать только часть пространства, в котором расположены наблюдаемые объекты. Поле зрения объектива, равное 2W, зависит, в частности, от фокусного расстояния: с увеличением фокусного расстояния поле зрения уменьшается.

Недостатки оптической системы объектива приводят к различным искажениям изображения - аберрациям. Так, сферическая аберрация приводит к размытости краев или середины изображения и объясняется тем, что края линзы сильнее преломляют лучи, чем ее центральная часть. Хроматическая аберрация проявляется в окрашенности краев изображения, поскольку линза по-разному преломляет лучи разного цвета - сильнее фиолетовые, слабее красные. Вследствие комы изображение точечного объекта (звезды) получается в виде кометы с хвостом. Дисторсия искривляет изображение прямой линии. В результате астигматизма изображение звезды растягивается.

Для устранения аберраций создают специальные объективы. Так, в ахроматических двухлинзовых объективах одна линза - положительная (собирающая), вторая - отрицательная (рассеивающая). Положительная линза обычно выполнена из кронового, "легкого" стекла, с меньшим показателем преломления, а отрицательная - из флинтового, более "тяжелого", с большим показателем преломления. По-разному преломляя лучи света, линзы такого объектива уменьшают аберрации. Однако объективы такого типа при хорошем качестве изображения имеют меньшее относительное отверстие и поле зрения. Обычно относительное отверстие такого объектива D/f'=1:12, поле зрения от 8 до 12 градусов.

В зависимости от величины относительного отверстия объективы разделяются на ультрасветосильные (от 1:1,1 и более); светосильные (от 1:1,1 до 1:3,5); нормальные (от 1:3,5 до 1:6,3) и малосветосильные (менее 1:6,3). По величине угла поля зрения объективы делятся на узкоугольные (2W=2°-40°); нормальные (2W=40°-65°); широкоугольные (2W=65°-104°); сверхширокоугольные (2W>=104°).

Качество изображения, даваемого объективом, определяется разрешающей способностью объектива и оценивается в линиях на миллиметр. Линзовые системы объективов имеют ряд достоинств. Они обеспечивают возможность хорошей аберрационной коррекции, большое поле зрения, технологическую простоту конструкции. Но поглощение света в стекле, хроматические аберрации, большие продольные габариты ограничивают их применение для сооружения больших телескопов. Поэтому в астрономии часто применяют зеркальные системы объективов, в которых отсутствуют хроматические аберрации (смотрите Рефлекторы). Параболическое зеркало, используемое в качестве объектива, строит изображение без коррекции.

Широкое распространение в астрономии получили зеркально-линзовые системы объективов, объединяющие достоинства линзовых и зеркальных систем. Они позволяют сооружать светосильные телескопы с большими относительными отверстиями при значительных углах поля зрения.

Энциклопедический словарь юного астронома, 1980 год