Felly sut mae ysbienddrych yn gweithio?
Yn y canllaw cynhwysfawr hwn, af dros y wyddoniaeth y tu ôl i sut mae'r opteg mewn pâr o ysbienddrych yn gallu casglu golau ac yna cyflwyno delwedd chwyddedig i chi o'r olygfa o'ch blaen. Mewn erthyglau yn y dyfodol, rwyf hefyd yn bwriadu mynd dros y prif fecaneg y tu ôl i sut mae'r mecanweithiau ffocws a chwpan llygaid yn gweithio a'r ystod o wahanol opsiynau sydd ar gael.
Yn y modd hwn, rwy'n sicr erbyn diwedd y byddwch yn deall sut mae ysbienddrych yn gweithio ac felly byddwch wedi paratoi'n llawer gwell wrth ddewis yr offeryn cywir ar gyfer eich anghenion ac yna unwaith y bydd yn cyrraedd, yn gallu ei osod yn gywir a'i ddefnyddio felly eich bod yn cael y gorau o'i ddefnyddio. Gadewch i ni ddechrau:
Dau Delesgop
Ar ei ffurf symlaf, mae set o ysbienddrych yn ei hanfod yn cynnwys dau delesgop wedi'u gosod ochr yn ochr. Felly i ddechrau ac i wneud pethau ychydig yn symlach, gadewch i ni dorri ein binocwlaidd yn ei hanner a dysgu sut mae telesgop yn gweithio yn gyntaf ac yna byddwn yn eu rhoi yn ôl at ei gilydd ar y diwedd:
Lensys, Golau a Phlygiant
Yn y bôn, sut mae ysbienddrych yn gweithio ac yn chwyddo golygfa yw trwy ddefnyddio lensys sy'n achosi golau i wneud rhywbeth a elwir yn blygiant:
Trwy wactod y gofod, mae golau yn teithio mewn llinell syth, ond wrth iddo fynd trwy wahanol ddeunyddiau mae'n newid cyflymder.
Felly wrth i olau fynd trwy gyfrwng trwchus fel gwydr neu ddŵr, mae'n arafu. Yn gyffredinol mae hyn yn achosi i'r tonnau golau blygu a'r plygu golau hwn a elwir yn blygiant. Plygiant ysgafn yw'r hyn sy'n achosi i wellt edrych fel ei fod wedi'i blygu pan fydd mewn gwydraid o ddŵr. mae ganddo hefyd lawer o ddibenion defnyddiol a dyma'r allwedd i allu chwyddo'r hyn rydych chi'n edrych arno.
Lensys
Yn hytrach na defnyddio dalen wastad syml neu floc o wydr yn unig, mae offerynnau fel telesgopau, ysbienddrych a hyd yn oed sbectol ddarllen yn defnyddio lensys gwydr siâp arbennig sydd yn aml wedi'u gwneud o nifer o elfennau lens unigol sy'n gallu rheoli plygu'r tonnau golau yn well. .
Y lens gwrthrychol
(yr un sydd agosaf at y gwrthrych rydych chi'n edrych arno) ar ysbienddrych yw siâp Amgrwm, sy'n golygu bod ei ganol yn fwy trwchus na'r tu allan. Fe'i gelwir yn lens cydgyfeiriol, ac mae'n dal y golau o wrthrych pell ac yna trwy blygiant, mae'n achosi i'r golau blygu a dod at ei gilydd (cydgyfeirio) wrth iddo fynd trwy'r gwydr. mae'r tonnau golau wedyn yn canolbwyntio ar bwynt y tu ôl i'r lens.
Y lens eyepiece
yna mae'n cymryd y golau ffocws hwn ac yn ei chwyddo, ac yna'n ei drosglwyddo i'ch llygaid.
Chwyddiad
Yn gyntaf mae'r golau'n teithio o'r pwnc a delwedd wirioneddolAyn cael ei gynhyrchu gan y lens gwrthrychol. Yna caiff y ddelwedd hon ei chwyddo gan lens sylladur ac fe'i hystyrir yn ddelwedd rithwirB. Y canlyniad yw bod gwrthrychau chwyddedig yn edrych fel pe baent o'ch blaen ac yn agosach na'r gwrthrych.
6x, 7x, 8, 10x, neu fwy.
Mae'r swm y mae'r ddelwedd yn ei chwyddo yn cael ei bennu gan gymhareb hyd ffocal y lens gwrthrychol wedi'i rannu â hyd ffocal lens y sylladur.
Felly bydd ffactor chwyddo o 8, er enghraifft, yn cynhyrchu delwedd rithwir sy'n edrych 8 gwaith yn fwy na'r pwnc.
Mae faint o chwyddhad sydd ei angen arnoch yn dibynnu ar y defnydd bwriedig ac yn aml mae'n gamgymeriad tybio po uchaf yw'r pŵer, y gorau yw'r binocwlaidd gan fod chwyddiadau uwch hefyd yn arwain at lawer o anfanteision. Am fwy, edrychwch ar yr erthygl hon: Chwyddiad, Sefydlogrwydd, Maes Golygfa a Disgleirdeb
Fel y gwelwch hefyd yn y diagram uchod, mae'r ddelwedd rithwir wedi'i gwrthdroi. Isod byddwn yn edrych ar pam mae hyn yn digwydd a sut mae'n cael ei unioni:
Delwedd wyneb i waered
Mae hyn yn wych a gall y stori ddod i ben yma os ydych chi'n gwneud telesgop at ddefnyddiau fel seryddiaeth.
Yn wir, gallwch chi wneud telesgop syml yn hawdd trwy gymryd dwy lens a'u gwahanu â thiwb caeedig. Yn wir, dyma sut y crëwyd y telesgop cyntaf erioed.
Fodd bynnag, yr hyn y byddwch yn sylwi arno wrth edrych drwyddo yw y bydd y ddelwedd a welwch yn cael ei throi wyneb i waered a'i hadlewyrchu. Mae hyn oherwydd bod lens amgrwm yn achosi i'r golau groesi wrth iddo gydgyfeirio.
Yn wir, gallwch chi ddangos hyn yn hawdd iawn os ydych chi'n dal chwyddwydr tua hyd braich ac yn edrych ar rai gwrthrychau pell drwyddo. Fe welwch y bydd y ddelwedd wyneb i waered ac yn cael ei hadlewyrchu yn y cefn.
Ar gyfer edrych ar sêr pell, nid yw hyn yn broblem mewn gwirionedd ac yn wir mae llawer o delesgopau seryddiaeth yn cynhyrchu delwedd heb ei chywiro, ond at ddefnydd daearol, mae hyn yn broblem. Yn ffodus mae yna ychydig o atebion:
Cywiro Delwedd
Ar gyfer ysbienddrych a’r rhan fwyaf o delesgopau daearol (sbotio sgôp) mae dwy brif ffordd o wneud hyn, trwy ddefnyddio lens ceugrwm ar gyfer y sylladur neu ddelwedd yn codi prismau:
Opteg Galilean
Wedi'i ddefnyddio mewn telesgopau a ddyfeisiwyd gan Galileo Galilei yn yr 17eg Ganrif, mae Galilean Optics yn defnyddio lens gwrthrychol amgrwm yn y ffordd arferol, ond yn newid hyn i system lens ceugrwm ar gyfer y sylladur.
Fe'i gelwir hefyd yn lens dargyfeiriol, ac mae'r lens ceugrwm yn gwneud i belydrau golau ledaenu ar wahân (gwahanol). Felly os yw wedi'i leoli ar y pellter cywir o'r lens gwrthrychol amgrwm, gall atal y golau rhag croesi ac felly atal y ddelwedd rhag troi'n wrthdro.
Yn gost isel ac yn hawdd i'w gwneud, mae'r system hon yn dal i gael ei defnyddio ar ysbienddrych Opera & Theatre hyd heddiw.
Fodd bynnag, yr anfanteision yw ei bod hi'n anodd cael chwyddhad uchel, rydych chi'n cael maes golygfa eithaf cul ac rydych chi'n cael lefel uchel o ddelwedd yn niwlio ar ymylon y ddelwedd.
Am y rhesymau hyn ar gyfer y rhan fwyaf o ddefnyddiau mae system prism yn cael ei gweld fel dewis arall gwell:
Opteg Keplerian gyda Prismau
Yn wahanol i Galilean Optics sy'n defnyddio lens ceugrwm yn y sylladur, mae system optegol Keplerian yn defnyddio lensys amgrwm ar gyfer yr amcanion yn ogystal â lensys sylladur ac fe'i hystyrir yn gyffredinol yn welliant ar ddyluniad Galileo.
Fodd bynnag, mae angen cywiro’r ddelwedd o hyd a chyflawni hyn drwy ddefnyddio prism:
Cywir Y Delwedd Inverted
Gan weithio fel drych, mae'r rhan fwyaf o ysbienddrychau modern yn defnyddio prismau codi sy'n adlewyrchu'r golau ac felly'n newid y cyfeiriadedd, gan gywiro'r ddelwedd.
Er bod drych safonol yn berffaith ar gyfer edrych arnoch chi'ch hun yn y bore, mewn ysbienddrych ni fyddai'n dda pe bai'r golau'n cael ei adlewyrchu 180 gradd ac yn ôl i'r lle y daeth gan na fyddech chi byth wedyn yn gallu gweld y ddelwedd.
Prismau Porro
Datryswyd y broblem hon yn gyntaf trwy ddefnyddio pâr o brismau Porro. Wedi'i enwi ar ôl y dyfeisiwr Eidalaidd Ignazio Porro, mae prism Porro sengl, fel drych hefyd yn adlewyrchu golau 180 gradd ac yn ôl i'r cyfeiriad y daeth ohono, ond mae'n ei wneud yn gyfochrog â'r golau digwyddiad ac nid yn uniongyrchol ar hyd yr un llwybr.
Felly mae hyn yn help mawr oherwydd ei fod yn caniatáu ichi osod dau o'r prismau Porro hyn ar ongl sgwâr i'w gilydd, sydd yn ei dro yn golygu y gallwch chi wedyn adlewyrchu'r golau fel ei fod nid yn unig yn ailgyfeirio'r ddelwedd wrthdro ond hefyd yn caniatáu iddi barhau i bob pwrpas. yn yr un cyfeiriad a thuag at y llygadlenni.
Yn wir, y ddau brism Porro hyn sydd wedi'u gosod ar onglau sgwâr sy'n rhoi siâp traddodiadol, eiconig i ysbienddrych a dyna pam mae eu sylladuron yn agosach at ei gilydd na'r lensys gwrthrychol.
Prismau To
Yn ogystal â phrism Porro, mae yna nifer o ddyluniadau eraill y mae gan bob un ohonynt eu manteision unigryw eu hunain.
Mae dau ohonynt, prism Abbe-Koenig a phrism Schmidt-Pechan yn fathau o brismau to sydd bellach yn cael eu defnyddio'n gyffredin mewn ysbienddrych.
O'r rhain, prism Schmidt-Pechan sydd fwyaf cyffredin oherwydd ei fod yn caniatáu i weithgynhyrchwyr gynhyrchu ysbienddrych mwy cryno a theneuach gyda'r sylladuron yn unol â'r amcanion. Yr anfantais yw bod angen nifer o haenau arbennig arnynt i gyflawni adlewyrchiad mewnol llwyr a dileu ffenomen a elwir yn symud cam.
Pam Mae Ysbienddrych yn Fyrrach na Thelesgopau
Yr ail fantais i ddefnyddio prismau yw oherwydd bod y golau'n cael ei wrthdroi ddwywaith wrth iddo fynd drwy'r prism ac felly'n mynd yn ôl arno'i hun, mae'r pellter y mae'n teithio yn y gofod hwnnw'n cynyddu.
Felly, gellir byrhau hyd cyffredinol y sbienddrych gan fod y pellter gofynnol rhwng y lensys gwrthrychol a'r sylladur hefyd yn cael ei leihau a dyna pam mae ysbienddrych yn fyrrach na thelesgopau plygiant gyda'r un chwyddhad gan nad oes ganddynt brism.