Wrocław, dn. 30.11.94

Karolina Wnuk

LABORATORIUM FIZYKI OGÓLNEJ

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA NR 73

TEMAT: Układy teleskopowe.

1. OPIS TEORETYCZNY.

Dwa układy optyczne umieszczone na wspólnej osi tak, że ognisko obrazowe pierwszego układu pokrywa się z ogniskiem przedmiotowym drugiego, są układem bezogniskowym czyli teleskopowym. Wiązka promieni równoległych do osi optycznej po przejściu przez taki układ pozostaje wiązką równoległą. Realizacją układów teleskopowych są lunety służące do oglądania bardzo odległych przedmiotów. Oczywiście w przypadku obserwacji przedmiotów z małych odległości wewnętrzne ogniska obu układów optycznych lunety nie pokrywają się i teleskopowość takiego układu jest naruszona. Ze względu na ograniczoną przestrzeń, jaka jest do dyspozycji w pracowni, lunety będziemy badać przede wszystkim dla skończonych odległości przedmiotów.

Rozróżniamy dwa zasadnicze typy lunet:

astronomiczną, zwaną lunetą Keplera,

ziemską, luneta Galileusza.

Luneta Galileusza składa się z dwóch układów soczewek: skupiającego obiektywu i rozpraszającego okular. Daje ona ostatecznie obraz prosty, więc nadaje się do obserwacji przedmiotów znajdujących się na ziemi. Luneta ziemska ma małą długość i ze względu na abberację układu optycznego daje niewielkie powiększenie, najwyżej sześciokrotne. Układy Galileusza stosuje się przede wszystkim w najprostszych lornetkach teatralnych.

Luneta Keplera składa się z dwóch skupiających układów soczewek: obiektywu i okularu. Obiektyw wytwarza w swej obrazowej płaszczyźnie ogniskowej rzeczywisty obraz bardzo odległego przedmiotu. Obraz ten jest przedmiotem dla okularu, który następnie odwzorowuje go w nieskończoności. Luneta Keplera jest lunetą astronomiczną, ponieważ daje ostatecznie obrazy odwrócone, a podczas obserwacji ciał niebieskich nie stanowi to przeszkody.

2. PRZEBIEG ĆWICZENIA.

1. Pomiar powiększenia modelu lunety.

2. Pomiar zdolności rozdzielczej uzbrojonego w lunetę zestawioną.

3. Pomiar powiększenia lunety skorygowanej za pomocą łaty.

4. Pomiar kąta pola widzenia lunety skorygowanej.

5. Pomiar powiększenia lunety skorygowanej metodą źrenicową za pomocą dynametru Ramsdena.

6. Pomiar zdolności rozdzielczej lunety skorygowanej.

7. Pomiar odległości przedmiotu za pomocą lornetki.

3. POMIAR POWIĘKSZENIA MODELU LUNETY.

Stolik z zestawioną lunetą ustawić w odległości 6m od testu rozdzielczego i przesuwając okular oraz płytkę ogniskową ustawić lunetę na ostre widzenie testu i krzyża płytki ogniskowej. Przy zmianie położenia oka obrazy krzyża na płytce ogniskowej i testu nie powinny się przemieszczać względem siebie. Zmierzyć:

b - odległość obiektywu od płytki ogniskowej,

- odległość okularu od płytki ogniskowej.

Zmienić położenie dwóch elementów lunety i ponownie ustawić ją na ostre widzenie, a następnie wykonać pomiary jak wyżej.

Po trzykrotnym zmierzeniu b i obliczyć powiększenie lunety na podstawie wartości średnich korzystając ze wzoru:

TABELA POMIAROWA

b	b	D	DD
cm	cm	cm	cm
30,0	0,3	6,3	0,0
29,0	0,7	6,2	0,1
30,0	0,3	6,3	0,0
WARTOŚCI ŚREDNIE
29.7	0,4	6.27	0,03

OBLICZENIA

p=7,70,1

4. POMIAR ZDOLNOŚCI ROZDZIELCZEJ OKA UZBROJONEGO W LUNETĘ ZESTAWIONĄ.

Obserwując z odległości 6m test przez lunetę znaleźć numer segmentu, na którym można jeszcze rozróżnić poszczególne linie. Dla danego segmentu odczytać z tabeli liczbę k, oznaczającą liczbę rozdzielonych linii na 1mm . Odległość d [mm] między liniami jest odwrotnością liczby k.

TABELA POMIAROWA

NR SEGMENTU	k	d
	1/mm	mm
15	3,435	0,291

Wyznaczanie wartości zdolności rozdzielczej układu : luneta zestawiona i oko ludzkie.

OBLICZENIA

5. POMIAR POWIĘKSZENIA LUNETY SKORYGOWANEJ ZA POMOCĄ ŁATY.

W odległości 6m od łaty ustawić na stoliku znajdującą się na statywie i obudowaną lunetę skorygowaną. Na obiektyw lunety nałożyć przysłonę. Lunetę nastawić na ostre widzenie obrazu łaty. Obserwując jednocześnie łatę jednym okiem bezpośrednio, a drugim przez lunetę, zmierzyć liczbę N pasków widzianych przez lunetę, przypadającą na wybraną liczbę n pasków obserwowanych bezpośrednio. Obliczyć powiększenie lunety ze wzoru:

TABELA POMIAROWA

N	n	p
10	20	2

6. POMIAR KĄTA POLA WIDZENIA LUNETY SKORYGOWANEJ.

Na obiektyw lunety skorygowanej nałożyć przysłonę. Ustawić lunetę w odległości a=6m na ostre widzenie łaty. Policzyć liczbę N' wszystkich działek widocznych w polu widzenia lunety. Zmierzyć szerokość W jednej działki na łacie. Obliczyć kąt pola widzenia lunety ze wzoru:

TABELA POMIAROWA

a	N'	W	2max
m		m	rad
6	72	0,01	0,12	6,88

7. POMIAR POWIĘKSZENIA LUNETY SKORYGOWANEJ METODĄ ŹRENICOWĄ ZA POMOCĄ DYNAMETRU RAMSDENA.

Patrząc przez okno ustawić lunetę na ostre widzenie przedmiotu bardzo odległego. Zmierzyć suwmiarką średnicę D przysłony. Nałożyć przysłonę na obiektyw lunety. Ustawić lupę dynametru Ramsdena na ostre widzenie podziałki znajdującej się na płytce ogniskowej dynametru. Przyłożyć oprawę dynametru do okularu lunety. Przesuwać powoli dynametr wzdłuż osi optycznej lunety aż do otrzymania ostrego obrazu źrenicy wyjściowej na tle podziałki. Zmierzyć wielkość średnicy D' źrenicy wyjściowej lunety. Obliczyć powiększenie lunety ze wzoru:

TABELA POMIAROWA

D	D'	p
mm	mm
20	1,4	14,3

7. POMIAR ZDOLNOŚCI ROZDZIELCZEJ LUNETY SKORYGOWANEJ.

Wyznaczyć wartość kątową zdolności rozdzielczej lunety skorygowanej podobnie jak dla lunety zestawionej. Na obiektyw lunety skorygowanej założyć przysłonę.

TABELA POMIAROWA

NR SEGMENTU	k	d
	1/mm	mm
15	3,435	0,291

OBLICZENIA

8. POMIAR ODLEGŁOŚCI PRZEDMIOTU ZA POMOCĄ LORNETKI.

Z dwóch miejsc obserwować poziomą łatę wyskalowaną w metrach. Określić liczbę działek widocznych w prawym okularze lornetki, przypadającą na odpowiednią długość łaty F. Obliczyć odległość łaty od obserwatora ze wzoru:

Wykorzystując pionową skalę lornetki oraz powyższe obliczenia zmierzyć wzrost osoby stojącej pod łatą.

TABELA POMIAROWA I

F	R	K
m	tysięczne	km
1	45	0,022
1	15	0,067

TABELA POMIAROWA II

K	R	F
km	tysięczne	m
0,067	25	1,67

9. SPIS PRZYRZĄDÓW.

Model lunety do zestawienia na ławie optycznej,

Luneta skorygowana,

Przysłony do obiektywu lunety,

Dynametr Ramsdena,

Łata z testem rozdzielczym,

Lornetka,

Łata pozioma do obserwacji lornetką,

Taśma miernicza,

Suwmiarka.

10. UWAGI I WNIOSKI.

Przeprowadzone ćwiczenie potwierdziło założenia teoretyczne. W ćwiczeniu wykonano pomiary odległości i wysokości. Otrzymane wyniki zbliżone są do rzeczywistych wartości. Wzrost mierzonej osoby wynosi 1,7 m, podczas gdy wzrost tej osoby obliczony na podstawie wykonanych pomiarów wynosi 1,67m. Wartości te są więc bardzo zbliżone. Również otrzymane odległości nie odbiegają znacznie od rzeczywistych.

---