Dział optyki który głębiej wnika w naturę światła i próbuje ją opisać jest optyka fizyczna. Od dawien dawna najwięksi naukowcy zastanawiali się czym tak naprawdę jest światło. Istniały dwie odrębne od siebie teorie. Jedna z nich opisywała światło jako strumień cząstek - fotonów, i określana jest mianem optyki korpuskularnej. Druga natomiast traktowała światło jako falę i dlatego też nazywana jest optyką falową.

Ostatnim działem optyki jaki powstał jest optyka kwantowa. Zajmuje się ona efektami związanymi ze światłem których nie da się wytłumaczyć poprzez proste modele zastosowane w poprzednich działach optyki. Próbuje ona wyjaśnić w jaki sposób powstają widma różnych pierwiastków, co to jest laser, a także bada inne zjawiska takie jak efekt fotoelektryczny.

Optyka obfituje w różnego rodzaju specjalistyczne pojęcia, które szczególnie osobie początkującej mogą sprawić wiele problemów i doprowadzić do powstania pewnych niejasności w zrozumieniu tematu. Dlatego też postaramy się teraz wyjaśnić podstawowe pojęcia w ten sposób, aby były one jak najlepiej zrozumiałe. Jest to kluczowe dla dalszego zrozumienia tematu.

Soczewki - to bryły szkła ograniczone z dwóch stron powierzchniami o kształcie kulistym (wklęsłym albo wypukłym) lub płaskim. Soczewki można podzielić na kilka rodzajów ze względu na to jakie powierzchnie je ograniczające:

• Soczewka dwuwypukła

• Soczewka płasko - wypukła

• Soczewka wklęsło - wypukła

• Soczewka dwuwklęsła

• Soczewka płasko - wklęsła

• Soczewka wypukło - wklęsła

W przypadku gdy soczewka posiada jedną stronę wypukłą, a drugą płaską, wklęsłą, lub także wypukłą to mówimy wówczas, że taka soczewka ma dodatnią moc (jest dodatnia). Jeśli jednak jedna z jej powierzchni jest wklęsła, a druga płaska lub także wklęsła to mówimy, że taka soczewka ma moc ujemną (jest ujemna).

Aberacja chromatyczna - jest to wada wynikająca z faktu, że każda soczewka w przypadku promieni przechodzących daleko od jej osi głównej zachowuje się jak pryzmat - powoduje rozszczepienie światła białego na tęcze barw. Dlatego też powstaje nieostry obraz przedmiotu dodatkowo zaopatrzony w kolorową obwiednie. Wadę tą można stosunkowo łatwo usunąć poprzez zastosowanie układy składającego się z kilku soczewek.

Soczewka achromatyczna - jest to układ dwu lub więcej soczewek, który pozbawiony jest aberracji chromatycznej. Soczewki w takim układzie często wykonane są z różnych gatunków szkła.

Soczewka apochromatyczna - jest to najnowocześniejszy rodzaj soczewki, która pozbawiona jest aberracji chromatycznej. W jej przypadku wyeliminowano nie tylko wadę związaną z barwą czerwoną czy niebieską, ale także zieloną. Obecnie jest to soczewka dosyć droga i praktycznie nie spotykana na polskim rynku.

Aberracja sferyczna - jest to wada związana bezpośrednio z tym, że w zależności od tego jak daleko znajdują się promienie świetlne od głównej osi optycznej soczewki, to pod różnymi kątami będą one załamywane. Promienie świetlne, które przechodzą przez soczewkę w bliskiej odległości od głównej osi optycznej zbiegną się w bliższej odległości od soczewki, niż promienie dalej położone od głównej osi optycznej. W wyniku tej wady na ekranie nie uzyskujemy dokładnie punktowego obrazu przedmiotu w ognisku, ale pewną kolistą plamkę. Powstaje w ten sposób pewne rozmazanie obrazu. Aberacji sferycznej można się pozbyć stosując odpowiednio wyprofilowane soczewki, lub stosując w układzie optycznym układy kilku soczewkowe.

Ognisko - jest to punkt położony na głównej osi optycznej w którym zbiegają się wszystkie promienie świetlne przez nią przechodzące. Nazwa najprawdopodobniej wzięła się z tego, że użycie lupy może doprowadzić do powstania ognia. Odległość ogniska od środka soczewki jest określana mianem ogniskowej. W przypadku powierzchni wypukłej soczewki mówimy o ognisku rzeczywistym i ogniskowa jest wówczas dodatnia. W przypadku soczewki o powierzchni wklęsłej mamy do czynienia z ogniskiem pozornym i ujemną ogniskową.

Moc główna układu optycznego (moc łamiąca) - jest to wielkość określająca zdolność soczewki do załamania światła. Określa się ją jako D = 1/f, gdzie f to ogniskowa soczewki wyrażona w metrach. Jednostką mocy łamiącej jest 1 Dioptria.

Aby zrozumieć pojęcie barwy niezbędnym jest zrozumienie prawdziwej natury światła. Wielu sławnych naukowców badała światło i próbowało udowodnić swoje twierdzenia. Izaak Newton w końcowych latach XVII wieku twierdził, że promień świetlny należy traktować jako strumień bardzo małych cząstek. Jednak pojawiła się wówczas także inna teoria, którą głosił Christiaan Huygens. Według niej światło należało traktować jako falę. Wszyscy znamy fale jakie powstają na powierzchni jeziora gdy wrzucimy do niego kamień. Huygens był przekonany, że światło rozchodzi się w podobny sposób z tą różnicą, że długość fali, czyli odległość pomiędzy dwoma sąsiadującymi ze sobą grzbietami, jest rzędu nanometrów. Teoria ta poprawnie opisywała zjawiska związane z odbiciem i załamaniem światła na granicy ośrodków, jednak dopiero w 1801 roku została poparta wynikami doświadczalnymi. Człowiekiem które je dostarczył był angielski fizyk Thomas Young. Przeprowadził on bowiem doświadczenie w którym przepuszczał wiązkę światła przez dwie wąskie szczeliny położone bardzo blisko siebie. Jako źródło światła użył on lampy sodowej (światło pochodzące z takiej lampy ma dobrze określoną długość fali). W wyniku przepuszczenia światła przez taki układ szczelin na ekranie znajdującym się za nimi powstał interesujący obraz - na przemian ułożone ciemne i jasne paski. Young szybko zauważył że obraz ten jest podobny do sytuacji gdy na wodę rzuci się blisko siebie dwa kamienie. Wskutek nałożenia się dwóch podobnych fal na siebie powstają miejsca wzajemnego wzmocnienia i wygaszenia. Jest to zjawisko interferencji fal. Interferencja jest zjawiskiem charakterystycznym tylko dla fal, dlatego też doświadczenie Younga stało się niepodważalnym dowodem na falową naturę światła. Dodatkowo doświadczenie to ukazywało też fakt, że każda barwa charakteryzuje się inną długością fali. Światło jest zbiorem takich różnych barw, które jako kolor wypadkowy dają barwę białą.

Istnieją różnego rodzaju źródła światła. Podstawowym jest Słońce, dzięki któremu możliwe jest życie na naszej planecie. W jego wnętrzu nieustannie zachodzą reakcje jądrowe w wyniku których uwalniana jest olbrzymia ilość energii, której część dociera do powierzchni naszej planety w postaci światła. Innym źródłem powszechnie znanym jest żarówka. Głównym jej elementem jest cienki drucik, który to osadzony jest w szklanej bańce. Drucik ten bywa też nazywany żarnikiem, ponieważ w wyniku przepływu przez niego prądu rozgrzewa się tak mocno, że może dawać bardzo silne światło. Zastosowanie szklanej bańki nie tylko ma na celu ochronienie delikatnego drucika, ale także powstrzymuje gazy takie jak tlen przed dostaniem się do środka. Tlen bowiem powodowałby zbyt szybkie spalanie się żarnika. Kolejnym urządzeniem spełniającym funkcję źródła światła jest świetlówka. W zasadzie to przypomina ona pod pewnymi względami żarówkę, jednak zasada jej działania jest inna. Świetlówka to szklana rura powleczona warstwą luminoforu. W jej wnętrzu znajdują się pary takich pierwiastków jak rtęć, czy argon. Na obu końcach świetlówki znajdują się elektrody. W wyniku przepływu prądu pomiędzy elektrodami, pary znajdujące się we wnętrzu świetlówki zaczynają emitować promieniowanie ultrafioletowe. Gdy promieniowanie to pada na luminofor, który pokrywa całą powierzchnię świetlówki zaczyna on świecić swoim jasnym światłem. Wyprodukowanie świetlówki jest znacznie droższe niż zwykłej żarówki, jednak wymaga ona znacznie mniej prądu do osiągnięcia tej samej mocy, co żarówka.

Ciekawostki.

Istnieją w przyrodzie organizmy które są w stanie emitować światło. Jednym z takich, który jest nam dobrze znany jest robaczek świętojański. Zjawisko które pozwala mu na świecenie w ciemnościach określane jest mianem bioluminoscencji. Wynika ono z reakcji chemicznych jakie zachodzą we wnętrzu tego organizmu. Istnieją także organizmy roślinne którą są w stanie emitować światło. Jednym z nich jest opieńka miodowa, która w świetle dnia przypomina zwykły grzyb, natomiast w nocy zaczyna świecić.

Światło może także być emitowane w wyniku rozpadu pierwiastków promieniotwórczych. Widoczne jest ono wówczas pod postacią zielonego bladego światła.

Barwa

Wrażenie koloru jest reakcją naszego narządu wzrokowego jakim jest oko na światło o różnej długości fali. Światło słoneczne jakie obserwujemy według naszego oka jest koloru białego. Jednak nie jest to do końca prawdą. Światło słoneczne jest bowiem zbiorem fal o różnych długościach, które odpowiadają całej tęczy barw - od czerwieni, poprzez kolor żółty i zielony, aż do fioletu. Jeśli np. użyjemy 3 reflektorów, które świecą na czerwono, zielono i niebiesko to gdy światło z nich skierujemy na jeden punkt to zauważymy, że tworzą one razem barwę białą. To że widzimy otaczające nas przedmioty wynika z tego, że albo one same są źródłami światła, albo też odbijają światło, które następnie trafia do naszego oka.

Tęcza

Bardzo spektakularnym zjawiskiem związanym ze światłem słonecznym jest tęcza. Pierwszym człowiekiem który podał naukowe wyjaśnienie mechanizmu jej powstawania był Arystoteles. Według niego tęcza powstawała w wyniku załamywania się promieni świetlnych na kroplach wody obecnych w powietrzu. Jednak wytłumaczenie to dobrze wyjaśniało sferyczną konstrukcję tęczy, ale nie tłumaczyło w żaden sposób, dlaczego tęcza jest kolorowa. W 1253 roku Robert Grostesste pracujący w Oxfordzie przeprowadzał doświadczenia używając wypełnionych naczyń z wodą do wyjaśnienia kolorowego charakteru tęczy. Zauważył on jak promienie świetlne po przejściu przez wodę prowadziły do powstania kolorowych wzorów. Dalsze badania kontynuował Roger Bacon, który to badał obrazy przedmiotów przez sferę wypełnioną wodą, co było swoistym modelem soczewki. Te badania a także wiele innych zaowocowały w sformułowaniu przez Dietricha z Fryburga poprawnej teorii wyjaśniającej mechanizm powstawania tęczy. Otóż według niej światło nie tylko zostaje załamane w wyniku przejścia przez kroplę wody, ale także ulega odbiciu wewnątrz niej. Tęcza to tak naprawdę dwa łuki, z których pierwszy jest wynikiem pojedynczego odbicia światła we wnętrzu kropli wody, a drugi podwójnego. Dlatego też drugi łuk charakteryzuje się odwróconą kolejnością barw i słabym natężeniem światła, co z kolei prowadzi do tego, że najczęściej go nie zauważamy. Najlepiej widoczny jest pierwszy łuk, który to rozłożony jest symetrycznie wokół linii łączącej Słońce i obserwatora. Kolory wówczas układają się w ten sposób, że barwa czerwona położona jest na zewnątrz łuku, a fioletowa wewnątrz.

Cały otaczający nas świat możemy obserwować, dzięki temu, że jesteśmy wyposażeni w oczy. Jest to jeden z najważniejszych narządów w organizmie człowieka. Jego funkcją jest rejestracja promieniowania do niego dochodzącego. Dzięki temu jesteśmy w stanie obserwować otaczające nas przedmioty, dostrzegać ciała niebieskie, czy odczytywać różnego rodzaju wskazania urządzeń pomiarowych. Dlatego też aby zrozumieć w jaki sposób widzimy należy pokrótce zapoznać się z budową naszego oka.

Oko składa się z takich elementów jak rogówka, tęczówka, soczewka, ciało szkliste i płyn wodnisty. Światło, gdy wpada do oka musi przejść przez wszystkie te elementy. Każdy taki element składowy wykonuje pewne określone zadania, oraz niestety nie jest pozbawiony pewnych wad. Jednak ogólnie patrząc na oko, jest to naprawdę cudowny układ optyczny działający w wspaniały sposób. Do tej pory, w dobie ogromnego postępu technicznego człowiekowi nadal nie udało się stworzyć układu optycznego, który dorównałby ludzkiemu oku po względem elastyczności, funkcjonalności i sprawności. Jak wiemy zadaniem oka ludzkiego jest rejestracja obrazów z otaczającego go świata. Dzieje się tak poprzez rejestrację światła do niego wpadającego. Światło to najpierw pada na błonę ochronną oka - rogówkę. W dalszej kolejności przechodzi przez komorę przednią oka i następnie przechodzi przez otwór w tęczówce - przez źrenicę. Gdy światło już przejdzie przez źrenicę i wniknie dalej w głąb oka, to natrafi następnie na soczewkę. Zadaniem soczewki jak łatwo jest się domyślić jest ogniskowanie wpadającego światła. Światło to jest ogniskowane na siatkówce. Siatkówka jest zaopatrzona w ogromną ilość elementów światłoczułych, które odpowiednio reagują na padające na nie światło. Soczewki mają to własność, że powodują odwrócenie powstałego obrazu w stosunku do oryginału. Nie inaczej jest także w tym wypadku. Obraz powstały na siatkówce jest odwrócony o 180⁰.

Mimo tego, że oko jest wspaniałym narzędziem optycznym, to bardzo często zdarza się, że nie jest ono pozbawione pewnych wad. Wady takie występują w budowie oka, przyczyniają się do obniżenia zdolności akomodacyjnych soczewki, a także rogówki i prowadzą do powstania pewnych wad wzroku, takich jak krótkowzroczności, dalekowzroczność, astygmatyzm i innych. Można niwelować te wady poprzez zastosowanie dodatkowych układów optycznych w postaci szkieł korekcyjnych (okulary, szkła kontaktowe).

Najpopularniejsze wady wzroku to:

Krótkowzroczność - jest to problem związany z tym, że gałka oczna nie ma idealnie kulistego kształtu, bowiem jest ona w pewnym stopniu wydłużona. Dlatego też promienie świetlne pochodzące od przedmiotów odległych nie zostają skupione dokładnie na siatkówce i rejestrowany obraz jest nieostry. Taki rodzaj wady koryguje się poprzez zastosowanie dodatkowej soczewki wklęsłej. Soczewka taka poprzez swoje zdolności do rozpraszania promieni świetlnych pozwala soczewce na ich odpowiednie zogniskowanie na siatkówce.

Dalekowzroczność - ten problem także dotyczy kształtu gałki ocznej, a mianowicie jest ona w tym wypadku za krótka. Promienie świetlne zostają ogniskowane w miejscu położonym za siatkówką, co także prowadzi do rejestracji rozmytego obrazu otoczenia. W tym wypadku aby dokonać korekty takiej wady należy zastosować soczewkę wypukłą, która to powoduje że promienie świetlne przez nią przechodzące stają się bardziej zbieżne i w następstwie przechodząc przez soczewkę oka, są prawidłowo ogniskowane na siatkówce.

Oprócz wymienionych powyżej wad wzroku istnieją także naturalne fizyczne ograniczenia naszego oka, które wynikają bezpośrednio z jego budowy anatomicznej. Jak już powiedzieliśmy siatkówka oka wyposażona jest w ogromną ilość elementów światłoczułych tzw. fotoreceptorów, który są dwóch rodzajów: pręciki i czopki. W związku z tym odległy przedmiot jesteśmy w stanie zauważyć tylko wówczas, gdy pochodzące od niego światło padnie na jeden lub więcej pręcików, czy czopków. W przypadku gdy światło takie padnie tylko na jeden fotoreceptor, przedmiot od którego ono pochodzi, zaobserwujemy w najlepszym wypadku jako punkt. Dlatego też, jeśli chcemy obserwować przedmioty położone w znacznej odległości od naszego oka musi posłużyć się pewnymi narządami optycznymi. Dzięki nim jesteśmy w stanie powiększyć kąt widzenia, przez co jesteśmy w stanie obserwować przedmioty odległe lub bardzo małe. Urządzeniami tymi są mikroskop i luneta. Praktycznie każdy człowiek wie jak wygląda luneta, czy mikroskop. Są to przedmioty szeroko dostępne. Jeśli przyjrzymy się dokładniej lunecie to zauważymy że jest to rura, której jeden koniec ma mniejszą średnicę niż drugi. Rura ta dodatkowa składa się z segmentów, które mogą się nasuwać na siebie, przez co lunetę można łatwo skrócić bądź wydłużyć. Zasadniczymi elementami lunety są dwie soczewki. Jedna z nich znajduje się w najgrubszej części lunety i określana jest mianem obiektywu. Natomiast druga soczewka znajduje się w części najcieńszej lunety i zwana jest okularem. Dzięki temu że możemy zmieniać długość takiej lunety, czyli także odległość pomiędzy tymi dwoma soczewkami, jesteśmy w stanie odpowiednio ustawić ostrość, tak aby komfortowo obserwować odległe przedmioty.

Podstawowymi zadaniami lunety jako przyrządu optycznego jest to aby powiększała kąt widzenia obiektów położonych bardzo daleko ( w tym także obiektów kosmicznych), oraz aby zwiększała ilość światła jaka dochodzi od takiego obiektu. Wymagania te najlepiej spełnia luneta Keplera. Nazwa jej się wzięła stąd, że została po raz pierwszy opisana przez Keplerea w 1611 roku, bywa jednak także nazywana lunetą astronomiczną. Dzięki niej można prowadzić obserwacje gwiazd, planet, czy innych ciała niebieskich. Jest zbudowana z dwóch soczewek, które pełnią rolę obiektywu i okularu. Obiektyw skupia promienie świetlne pochodzące od odległego obiektu. Skupia je w miejscu ogniska soczewki okularu, przez co tak powstały obraz jest obserwowany przez okular. Pomiędzy obiektyw, a okular wstawia się także dodatkową soczewkę - soczewkę polową, której zadaniem jest kierowaniem promieni świetlnych na okular, przez co osiąga się jeszcze lepsze kątowe powiększenie obrazu. Jeśli zastosujemy obiektyw o większej ogniskowej to osiągniemy większe powiększenie kątowe obrazu, czyli im dłuższa luneta, tym bardziej odległe obiekty możemy oglądać.

Nie jest to jednak narząd optyczny pozbawiony pewnych wad. Jak już wiemy soczewki posiadają pewne wady zwane aberracjami, przez co obrazy obserwowanych przedmiotów są czasami nieostre, lub zawierają pewne przekłamania. Przy obserwacji obiektów astronomicznych główną rolę odgrywają aberracja sferyczna i chromatyczna. Jak już wcześniej opisano, aberracja sferyczna jest związana z tym, że promienie które załamywane są dalej od osi soczewki ogniskowane są w innym punkcie niż promienie położone bliżej osi soczewki. Promienie znajdujące się bliżej osi są słabiej załamywane niż te położone dalej. W wyniku tego zjawiska powstały obraz nie jest ostry. Do tego dochodzi jeszcze powstanie kolorowej obwiedni, która z kolei jest wynikiem występowania aberracji chromatycznej. Ta wada z kolei wynika z tego, że światło składa się z fal o różnej długości - barw, które z kolei są różnie załamywane przez soczewkę. Najmniej załamywana jest czerwona barwa składowa, a najbardziej niebieska.

Te opisane wady bardzo często w znacznym stopniu utrudniają obserwacje obiektów astronomicznych. Jednak problem ten rozwiązuje się poprzez zastosowanie dodatkowej soczewki, tzw. achromatycznej. Soczewka tego typu jako pierwsza została wykonana przez angielskiego optyka C. M. Halla w 1735 roku. W najbardziej rozpowszechnionej postaci soczewka achromatyczna to tak naprawdę układ optyczny złożony z dwóch rodzajów soczewek, wykonanych z różnych gatunków szkła. Obie te soczewki mają tak dobrane krzywizny powierzchni aby eliminowały powstałą aberracje chromatyczną.

Udoskonaloną wersją lunety jest teleskop. Teleskop jest urządzeniem, które wykorzystywane jest do dokładnych obserwacji ciał niebieskich. Służy do skupiania promieni świetlnych pochodzących od bardzo odległych obiektów, tak aby otrzymać ich rzeczywisty obraz. Są dwa rodzaje teleskopów: reflektory i refraktory. Reflektory to teleskopy tzw. zwierciadłowe, w których do skupiania wiązki promieni świetlnych wykorzystuje się zwierciadła wklęsłe. Refraktory to teleskopy tzw. soczewkowe, w których skupianie wiązki światła uzyskuje się dzięki zastosowaniu soczewki skupiającej. Budowa teleskopu soczewkowa jest identyczna jak lunety Galileusza. W teleskopie zwierciadlanym natomiast, wiązka promieni świetlnych jest kierowana na zwierciadło wklęsłe, a następnie skupiana w ognisku. W ognisku może znajdować się już układ rejestrujący obraz, ale także może się znajdować tam dodatkowe lusterko wyprowadzające światło poza obszar zwierciadła. Obecnie stosowane teleskopy zwierciadlane posiadają zwierciadła o średnicy kilku - kilkunastu metrów, których waga może wynosić kilkaset ton.

Jednak oprócz tego, że doskonalono narzędzia pozwalające obserwować obiekty bardzo odległe, to także zainteresowano się możliwością obserwacji bardzo małych obiektów. Urządzeniem, które do tego celu skonstruowano był mikroskop. Dzięki niemu można dostrzec rzeczy, które gołym okiem są niewidoczne. Historia mikroskopu sięga roku 1600, kiedy to został on po raz pierwszy skonstruowany przez holenderskiego optyka van Jansena. Wówczas był to dosyć prosty przyrząd, a w zasadzie tak trochę lepsza lupa, pozwalająca na oglądanie bakterii, czy jaj owadów. Mikroskop o konstrukcji podobnej do dzisiejszych mikroskopów powstał w 1665 roku i skonstruowała go Robert Hook - angielski fizyk. Mikroskop ten składał się z dwóch systemów optycznych - okularu i obiektywu. Układ ten jako całość działał jak bardzo silna lupa. Dzięki tak skonstruowanemu urządzeniu Hook mógł prowadzić dokładne badania nad budową komórek roślinnych i ludzkich. W dzisiejszych czasach konstruowane mikroskopy optyczne pozwalają powiększać obrazy do 1800 razy. Obraz w mikroskopie powstaje w następujący sposób: preparat który jest obserwowany zostaje oświetlony przez światło odbite od lusterka; w pobliżu preparatu znajduje się obiektyw układ soczewek, który daje obraz preparatu w pobliżu okularu - kolejnego układu soczewek; okular dodatkowo powiększa powstały obraz preparatu.

Ciekawostki

Teleskop, który posiada największa na świecie soczewkę znajduje się w USA w Obserwatorium Yerkes. Średnica tej soczewki wynosi 102 cm.

Mikroskopy elektronowe nie działają tak jak zwykłe mikroskopy. W ich przypadku wykorzystuje się wiązkę elektronów. Potrafią one powiększyć obraz przedmiotu nawet milion razy.

Oprócz optycznych teleskopów istnieją także tzw. radioteleskopy. Działają one podobnie do zwykłych teleskopów zwierciadlanych z tą różnicą, że zamiast światła ogniskują one fale radiowe i zwierciadło zastąpione jest ogromnymi metalowymi talerzami.

Właściwości lunety.

Przyjrzyjmy się dokładniej właściwościom lunety. Otóż aby luneta była użyteczna musi spełniać następujące podstawowe zadania:

- musi pozornie zbliżać do nas obserwowany obiekt

- musi sprawić, aby obraz tego obiektu był jaśniejszy

- musi sprawić, aby możliwym było rozróżnienie pewnych szczegółów w obserwowanym obrazie

Biorąc pod uwagę te wymagania lunetę charakteryzują pewne parametry. Jednym z nich jest tzw. światłosiła. Jest to wielkość która określa jasność powstałego obrazu w obiektywie danej lunety. Jak łatwo się domyślić jeżeli użyjemy większego obiektywu, zbierze on więcej światła i powstały obraz będzie jaśniejszy, czyli wzrośnie światłosiła. Czyli krótko mówiąc, im większy obiektyw jest w lunecie tym bardziej odległe obiekty może ona obserwować. Jest ona też bardziej użyteczna w przypadku obserwacji obiektów o niewielkiej jasności. Światłosiłę oblicza się ze wzoru:

S = D/F

Gdzie D to średnica obiektywu, a F to jego ogniskowa. (obie te wartości muszą być wyrażone w tych samych jednostkach)

Rozmiar obiektywu jest o tyle ważny, że zwiększa ilość światła wpadającego do naszego oka, a pochodzącego od odległej gwiazdy. Ilość ta jest tyle razy większa, ile razy większy jest obiektyw od źrenicy naszego oka. W przypadku, gdy mamy do czynienia z obiektywem o średnicy 5 m. to do naszego oka dociera aż 350 000 razy więcej światła od gwiazdy, niż w przypadku gdybyśmy obserwowali ją bez użycia lunety. Tak, więc w przypadku mniejszych teleskopów oko ludzkie także zarejestruje odpowiednio mniej światła.

Kolejnym parametrem charakterystycznym dla lunety jest jej powiększenie. W tym wypadku do obliczenia tej wartości należy znać oprócz ogniskowej obiektywu także długość ogniskowej okularu. Wówczas wartość powiększenia lunety wyraża się wzorem:

P = F/f

Gdzie F oznacza długość ogniskowej obiektywu, a f ogniskową okularu.

Wielkość powiększenia można także obliczyć bez znajomości ogniskowych, jednak należy wówczas znać średnicę obiektywu - D i średnicę krążka okularu d. Krążek okularu jest to krążek świetlny, jaki powstaje na ekranie położonym za okularem, gdy luneta skierowana jest np. w niebo. Wówczas wartość powiększenia lunety wyraża się poprzez:

P = D/d

Jeżeli popatrzymy na pierwszy wzór na powiększenie wykorzystujący wartości ogniskowych to zauważymy, że im krótsza ogniskowa okularu tym większe powiększenie jesteśmy w stanie uzyskać. Jednak jest pewna granica po której zmniejszanie ogniskowej okularu nic nam nie da. Otóż można to czynić do momentu kiedy osiągniemy powiększenie równe co do wartości średnicy obiektywu (podanej w milimetrach). Potem już w obrazie nie zaobserwujemy żadnych nowych szczegółów, a nawet spowodujemy pogorszenie się jakości obrazu. Taką wielkość graniczną określa się mianem optymalnego powiększenia lunety. Przy okazji należy sobie uświadomić także fakt, że im większe powiększenie tym silniej objawiają się wszelkie aberracje.

Istnieje także tzw. powiększenie minimalne, które jest wielkością charakterystyczną dla wszystkich lunet. Jest one liczbowo równe stosunkowi średnicy obiektywu do średnicy źrenicy w oku.

Następnym bardzo ważnym parametrem charakteryzującym lunetę jest jej zdolność rozdzielcza. Jest to wielkość określająca to jak bardzo szczegółowy obraz możemy uzyskać za pomocą lunety. Im jest ona większa tym mniejsze i drobniejsze szczegóły jesteśmy w stanie zauważyć i odróżnić od innych elementów. Jeśli np. obserwujemy dwie gwiazdy położone bardzo blisko siebie, to, jeśli zdolność rozdzielcza lunety jest niewielka to na powstałym obrazie zleją się one w jeden punkt. Jeśli jednak zdolność rozdzielcza jest wysoka, to będziemy w stanie je odróżnić od siebie. Zdolność rozdzielczą określa się ze wzoru:

R = 11/D

Gdzie D określa średnicę obiektywu lunety. Jak widać na zdolność rozdzielczą wpływa jedynie wielkość obiektywu i nie zależy ona od jego ogniskowej, czy powiększenia.

Jeszcze jednym ważnym parametrem określającym zdolności lunety jest jej pole widzenia. Określa ono jaki obszar nieba jesteśmy w stanie obserwować za pomocą danej lunety, przy określonym powiększeniu. Pole widzenia wyraża się w minutach kątowych i oblicza ze wzoru:

W = 60*p/P

Gdzie P określa aktualne powiększenie lunety, natomiast p jest tzw. pozornym polem okularu.