Ostatnia aktualizacja artyku│u: 16.3.2001

ABC... ZAGADNIE╤ OPTYKI

Wiele pojΩµ zwi╣zanych z optyk╣, a w szczeg≤lno£ci z tym co nas (amator≤w astronomii) najbardziej dotyczy, czyli z parametrami i jako£ci╣ posiadanego lub upatrzonego w celu zakupu teleskopu, opisami sprzΩtu astronomicznego itp., sprawia k│opoty pocz╣tkuj╣cym adeptom tego wspania│ego hobby. Postaram siΩ wyja£niµ znaczenie tych najbardziej k│opotliwych i czΩsto niejasnych zwrot≤w. Wyt│umaczyµ w miarΩ prosty (co nie zawsze jest takie proste) spos≤b, maj╣c nadziejΩ ┐e pozwoli to wszystkim zainteresowanym na │atwiejsze zrozumienie zagadnie± zwi╣zanych z t╣ terminologi╣.

Aberracja chromatyczna - ka┐da soczewka w obszarze po│o┐onym poza jej osi╣ ma w│a£ciwo£ci pryzmatu, powoduje to ┐e promienie £wietlne ulegaj╣ rozczepieniu na podstawowe widma. W wyniku tego za soczewk╣ powstaje nieostry obraz o barwnym zabarwieniu. Efekt znany z klasycznego pryzmatu. AberracjΩ chromatyczn╣ usuwa siΩ, stosuj╣c uk│ady soczewek wykonanych z r≤┐nego rodzaju szk│a (flint i kron), r≤┐ni╣cych siΩ zdolno£ci╣ rozczepiania £wiat│a.



Aberracja sferyczna - pojedyncza sferyczna soczewka nie za│amuje jednakowo wszystkich promieni na ca│ej swej powierzchni. Tak wiΩc je┐eli na soczewkΩ z punktu le┐╣cego na osi tej soczewki, pada pΩk promieni, to po przej£ciu i za│amaniu przez soczewkΩ - promienie nie przecinaj╣ siΩ dok│adnie w jednym punkcie. Nale┐y wiedzieµ ┐e promienie biegn╣ce dalej od osi przetn╣ o£ bli┐ej ni┐ promienie biegn╣ce przy osi soczewki. W zwi╣zku z tym obraz punktu jest rozmazany. Przez dob≤r dw≤ch lub wiΩcej soczewek o r≤┐nych kszta│tach i wsp≤│czynnikach za│amania, tworzy siΩ uk│ady wolne od tych wad.



Achromat - patrz Soczewka achromatyczna

Diafragma - przes│ona zak│adana na obiektyw lub äwlotö tubusu (reflektor), w celu ograniczenia ilo£ci padaj╣cego £wiat│a a tym samym zmniejszenia £wiat│osi│y teleskopu przy obserwacji bardzo jasnych obiekt≤w. Diafragma zmniejsza £rednicΩ czynn╣ obiektywu lub zwierciad│a. Jak │atwo zauwa┐yµ zmniejsza rozdzielczo£µ danego instrumentu.



Koma - promienie padaj╣ce z punktu umiejscowionego poza osi╣ soczewki, po za│amaniu przez tΩ soczewkΩ (a nale┐y pamiΩtaµ ┐e ka┐da pojedyncza soczewka ma w│a£ciwo£ci pryzmatu i za│amuje £wiat│o) tworz╣ nieostry obraz pozbawiony symetrii obrotowej. Przypomina to przecinek lub kometΩ (z st╣d pewnie nazwa zjawiska). Uk│ad wolny od komy tworzy siΩ przez dob≤r i │╣czenie dw≤ch lub wiΩcej soczewek.

Dyfrakcja - Jednym ze zjawisk optyki jest prostoliniowe rozchodzenie siΩ £wiat│a. W £rodowiskach przeƒroczystych, a takimi s╣ np. powietrze, woda i szk│o, promie± £wiat│a przebywa drogΩ prostoliniow╣. Z kolei zjawiskiem sprzecznym z prawem prostoliniowego rozchodzenia siΩ £wiat│a jest zjawisko ugiΩcia, czyli dyfrakcji £wiat│a. Zjawisko dyfrakcji zwi╣zane jest z falow╣ natur╣ £wiat│a, bo jak wiemy £wiat│o jest fal╣ elektromagnetyczn╣ (tak na marginesie fale radiowe r≤wnie┐ s╣ fal╣ elektromagnetyczn╣) i stanowi wycinek z ca│ego spektrum widma fal elektromagnetycznych.

Monta┐ azymutalny - jest jednym z najprostszych typ≤w zamocowania teleskopu. Posiada dwie osie umo┐liwiaj╣ce przemieszczanie teleskopu w pionie i poziomie. Generalnie, nie nadaje siΩ do astrofotografii (poza pewnymi wyj╣tkami).

Monta┐ paralaktyczny - posiada dwie osie obrotu, o£ deklinacji i o£ godzinow╣ kt≤ra powinna byµ skierowana r≤wnolegle do obrotu ziemi miΩdzy innymi poprzez ustawienie szeroko£ci geograficznej, w│a£ciwej dla miejsca obserwacji. Umo┐liwia to pod╣┐anie za obiektem poprzez operowanie tylko osi╣ godzinow╣ (rΩcznie lub napΩd elektryczny). O£ deklinacji umo┐liwia ustalenie wysoko£ci obserwowanego obiektu na sferze niebieskiej. Ten typ monta┐u idealnie nadaje siΩ do astrofotografii.

Ognisko, ogniskowa - zogniskowanie promieni s│onecznych przez porzucone w lesie butelki, b│yszcz╣ce puszki, jest powodem powstawania po┐ar≤w (ognisk) i pewnie dlatego punkt skupienia siΩ £wiat│a nazwano ogniskiem. Reasumuj╣c, jest to punkt skupienia siΩ promieni £wietlnych. Za£ odleg│o£µ tego ogniska (punktu skupienia) od soczewki to ogniskowa soczewki. Ognisko mo┐e byµ rzeczywiste gdy ogniskowa jest dodatnia (soczewki o powierzchniach wypuk│ych i zwierciad│a wklΩs│e), lub pozorne gdy ogniskowa jest ujemna (soczewki o powierzchniach wklΩs│ych i zwierciad│a wypuk│e). Odwrotno£ci╣ ogniskowej mierzonej w metrach jest moc │ami╣ca, nazywana te┐ moc╣ g│≤wn╣ uk│adu optycznego. Jak │atwo wyliczyµ D=1/f, soczewka o ogniskowej f=1 metr ma moc │ami╣c╣ D=1 dioptrii.



Okular - z│o┐ony z kilku (w najprostszych dwie) soczewek uk│ad optyczny, maj╣cy za zadanie powiΩkszenie zogniskowanego obrazu. Obecnie spotyka siΩ sporo rodzaj≤w okular≤w i od ich jako£ci zale┐y jako£µ otrzymywanego obrazu. Do najprostszych zaliczyµ mo┐emy okulary Ramsdena i Huygensa. Bardziej z│o┐one i daj╣ce zdecydowanie lepsze obrazy, to okulary Kellnera, Pl÷ssla, Steinheila, Abbego. Ogniskow╣ okularu mo┐emy äregulowaµö krotno£µ powiΩkszenia, dobieraj╣c odpowiedni okular. Czyli im mniejsza ogniskowa, tym wiΩksze powiΩkszenie i na odwr≤t.

Pow│oka MC - lub SMC, AR to pow│oka antyodblaskowa. Pow│oka maj╣ca za zadanie przepuszczenie jak najwiΩkszej ilo£ci £wiat│╣, kt≤re padaj╣c na soczewkΩ ulega czΩ£ciowemu odbiciu od jej powierzchni. Cech╣ charakterystyczn╣ po kt≤rej poznamy tego typu pow│okΩ, jest fioletowe lub miedziano-z│otawe, a czasem rubinowe zabarwienie powierzchni soczewki.



Rozdzielczo£µ - rozdzielczo£ci╣ teleskopu (a konkretnie obiektywu, lustra) okre£lamy zdolno£µ rozdzielenia dw≤ch obiekt≤w, tak by ka┐dy by│ widziany osobno. Dobrym przyk│adem s╣ gwiazdy podw≤jne. Rozdzielczo£µ ludzkiego oka i nieuzbrojonego w ┐aden przyrz╣d optyczny, wynosi ok. 60ö (sze£µdziesi╣t sekund k╣towych). Za£ rozdzielczo£µ posiadanego teleskopu mo┐emy w uproszczony spos≤b obliczyµ korzystaj╣c ze wzoru:

      rö = 143 / D

      gdzie rö - zdolno£µ rozdzielcza w sekundach k╣towych;

      D - £rednica obiektywu lub lustra w mm.

Soczewka - jest bry│╣ ze szk│a mineralnego lub rzadziej organicznego z dwiema wyszlifowanymi powierzchniami roboczymi. Je£li jedna powierzchnia jest kulista (wypuk│a) a druga p│aska, wklΩs│a lub kulista mamy do czynienia z soczewk╣ o mocy dodatniej. Je£li za£ jedna powierzchnia jest wklΩs│a, a druga p│aska lub wklΩs│a to mamy do czynienia z soczewk╣ o mocy ujemnej.

Soczewka achromatyczna - uk│ad z│o┐ony z dw≤ch lub wiΩcej soczewek wykonanych z szk│a (flint i kron) o r≤┐nej zdolno£ci rozczepiania (dyspersji) £wiat│a, maj╣cy na celu likwidacjΩ aberracji chromatycznej. Soczewki te s╣ klejone lub dystansowane za pomoc╣ separator≤w. Trudno dzi£ sobie wyobraziµ porz╣dny teleskop lub okulary teleskopowe bez ww. soczewek.



Soczewka apochromatyczna - najnowocze£niejszy rodzaj soczewek o w│a£ciwo£ciach achromatycznych, kt≤re koryguj╣ aberracjΩ chromatyczn╣ nie tylko dla £wiat│a czerwonego i niebieskiego ale r≤wnie┐ dla fal zielonych. Charakteryzuj╣ siΩ doskona│╣ jako£ci╣ ale r≤wnie┐ wysok╣ cen╣. Niespotykane w teleskopach dostΩpnych na polskim rynku.

Soczewka Barlowa - nazywana te┐ telekonwerterem jest soczewk╣ rozpraszaj╣c╣ (ujemn╣), powoduj╣c╣ wyd│u┐enie ogniskowej obiektywu. W teleskopie jest umieszczana miΩdzy obiektywem (lustrem) a okularem. Spotykane najczΩ£ciej soczewki Barlowa posiadaj╣ krotno£µ 1.5x, 2x, 3x.



îwiat│o - jednym ze zjawisk optyki jest prostoliniowe rozchodzenie siΩ £wiat│a. W £rodowiskach przeƒroczystych, a takimi s╣ np. powietrze, woda i szk│o, promie± £wiat│a przebywa drogΩ prostoliniow╣. Z kolei zjawiskiem sprzecznym z prawem prostoliniowego rozchodzenia siΩ £wiat│a jest zjawisko ugiΩcia, czyli dyfrakcji £wiat│a. Zjawisko dyfrakcji zwi╣zane jest z falow╣ natur╣ £wiat│a, bo jak wiemy £wiat│o jest fal╣ elektromagnetyczn╣ (tak na marginesie fale radiowe r≤wnie┐ s╣ fal╣ elektromagnetyczn╣) i stanowi wycinek z ca│ego spektrum widma fal elektromagnetycznych. Najkr≤tsza z fal £wietlnych jest widziana przez oko ludzkie, jako £wiat│o o barwie fioletowej. Za£ najd│u┐sza jest widziana jako £wiat│o o barwie czerwonej. Tak wiΩc w telegraficznym skr≤cie wiemy (mam nadziejΩ) co to jest £wiat│o, bo w ko±cu dziΩki niemu mo┐emy widzieµ otaczaj╣ce nas gwiazdy, mg│awice i galaktyki.

îwiat│osi│a - okre£la siΩ tak stosunek £rednicy soczewki lub lustra do jej ogniskowej. Jest jednym z najistotniejszych parametr≤w teleskop≤w. W praktyce teleskopy o £wiat│osile mniejszej ni┐ f/8 okre£lane s╣ jako jasne, za£ te powy┐ej f/12 jako ciemne.

Teleskop - uk│ad optyczny sk│adaj╣cy siΩ z czΩ£ci i zespo│≤w bior╣cych udzia│ w powstawaniu przybli┐onego - powiΩkszonego obrazu optycznego obiekt≤w na sferze niebieskiej. Generalnie wyr≤┐niamy dwa typy. Teleskop z obiektywem skonstruowanym z soczewek - tzw. Refraktor, oraz teleskop kt≤rego obiektyw jest zwierciad│em - tzw. Reflektor.

Wsp≤│czynnik za│amania - w pr≤┐ni i w powietrzu £wiat│o rozchodzi siΩ z prΩdko£ci╣ 300000 km/sek. W innych £rodowiskach ma mniejsz╣ prΩdko£µ, np. w szkle zwyk│ym ok. 200000 km/sek., w wodzie 225000 km/sek. Wsp≤│czynnikiem za│amania jest wiΩc stosunek prΩdko£ci £wiat│a w jednym £rodowisku (pr≤┐nia) do prΩdko£ci w drugim £rodowisku (np. szk│o). Znaj╣c prΩdko£µ £wiat│a w danym materiale, mo┐emy obliczyµ:

n = c / v

gdzie:
     n - wsp≤│czynnik za│amania;

     c - prΩdko£µ £wiat│a w pr≤┐ni;

     v - prΩdko£µ £wiat│a w danym materiale.

Po przekszta│ceniu powy┐szego wzoru mo┐emy obliczyµ, znaj╣c oczywi£cie wsp≤│czynnik za│amania np. soczewki, prΩdko£µ £wiat│a w materiale z jakiego jest wykonana ta soczewka.

Zwierciad│o - zwierciad│em nazywamy g│adk╣ powierzchniΩ odbijaj╣c╣. Je£li powierzchnia odbijaj╣ca jest p│aska to takie zwierciad│o nazywamy - zwierciad│em p│askim. Z kolei je£li powierzchnia odbijaj╣ca jest kulista (w praktyce jest wycinkiem kuli), mamy do czynienia ze zwierciad│em kulistym lub sferycznym. W zwierciad│ach nie wystΩpuje aberracja chromatyczna gdy┐ £wiat│o nie przechodzi przez zwierciad│o, lecz siΩ odbija. Lustro jest typowym przyk│adem zwierciad│a p│askiego... choµ nie zawsze ;-).

Autor: Jaros│aw Pakie│a
e-mail: jarbol@friko6.onet.pl