И така, как работи бинокълът?
В това изчерпателно ръководство ще разгледам науката зад това как оптиката в чифт бинокъл може да събира светлина и след това да ви представи увеличено изображение на гледката пред вас. В бъдещи статии планирам също така да разгледам основната механика зад това как работят механизмите на фокуса и очната чашка и гамата от различни налични опции.
По този начин съм сигурен, че до края му ще разберете как работи бинокълът и по този начин ще бъдете много по-добре подготвени, когато избирате правилния инструмент за вашите нужди и след това, след като пристигне, ще можете да го настроите правилно и да го използвате така че получавате най-доброто от използването му. Нека започнем:
Два телескопа
В най-простата си форма комплект бинокъл по същество се състои от два телескопа, разположени един до друг. И така, като начало и за да направим нещата малко по-прости, нека разрежем бинокъла си наполовина и първо да научим как работи телескопът, а след това ще ги сглобим отново в края:
Лещи, светлина и пречупване
По същество бинокълът работи и увеличава изгледа чрез използване на лещи, които карат светлината да прави нещо, известно като пречупване:
През вакуума на пространството светлината се движи по права линия, но когато преминава през различни материали, тя променя скоростта си.
Когато светлината преминава през плътна среда като стъкло или вода, тя се забавя. Това обикновено кара светлинните вълни да се огъват и именно това огъване на светлината се нарича пречупване. Пречупването на светлината е това, което кара сламката да изглежда като огъната, когато е в чаша вода. той също има много полезни цели и е ключът към възможността да увеличите това, което гледате.
Лещи
Вместо просто да използват обикновен плосък лист или стъклен блок, инструменти като телескопи, бинокли и дори очила за четене използват специално оформени стъклени лещи, които често са съставени от множество отделни елементи на лещи, които по-добре контролират огъването на светлинните вълни. .
Лещата на обектива
(този, който е най-близо до обекта, който гледате) на бинокъл е с изпъкнала форма, което означава, че центърът му е по-дебел от външната страна. Известна като събирателна леща, тя улавя светлината от отдалечен обект и след това чрез пречупване кара светлината да се огъва и събира (сближава), докато преминава през стъклото. след това светлинните вълни се фокусират в точка зад лещата.
Лещата на окуляра
след това взема тази фокусирана светлина и я увеличава, където след това преминава в очите ви.
Увеличение
Първо светлината се разпространява от обекта и реално изображениеAсе произвежда от лещата на обектива. След това това изображение се увеличава от леща на окуляра и се разглежда като виртуално изображениеB. Резултатът е, че увеличените обекти изглеждат така, сякаш са пред вас и по-близо от обекта.
6x, 7x, 8, 10x или повече.
Количеството, което изображението се увеличава, се определя от съотношението на фокусното разстояние на лещата на обектива, разделено на фокусното разстояние на лещата на окуляра.
Така че коефициент на увеличение от 8, например, ще създаде виртуално изображение, което изглежда 8 пъти по-голямо от обекта.
Колко увеличение ви е необходимо зависи от предвидената употреба и често е грешка да се приеме, че колкото по-висока е мощността, толкова по-добър е бинокълът, тъй като по-големите увеличения също водят до много недостатъци. За повече вижте тази статия: Увеличение, стабилност, зрително поле и яркост
Както можете да видите и на диаграмата по-горе, виртуалното изображение е обърнато. По-долу ще разгледаме защо това се случва и как се коригира:
Обърнато изображение
Това е страхотно и историята може да приключи тук, ако просто правите телескоп за цели като астрономията.
Всъщност можете доста лесно да направите прост телескоп, като вземете две лещи и ги разделите със затворена тръба. Всъщност така е създаден първият телескоп.
Това, което ще забележите обаче, когато го гледате е, че изображението, което виждате, ще бъде обърнато с главата надолу и огледално. Това е така, защото изпъкналата леща кара светлината да се пресича, докато се събира.
Всъщност можете много лесно да демонстрирате това, ако държите лупа на около една ръка разстояние и гледате някои отдалечени обекти през нея. Ще видите, че изображението ще бъде обърнато с главата надолу и обратно огледално.
За гледане на далечни звезди това всъщност не е проблем и наистина много астрономически телескопи произвеждат неректифицирано изображение, но за земни цели това е проблем. За щастие има няколко решения:
Корекция на изображението
За бинокли и повечето земни телескопи (точки за наблюдение) има два основни начина да се направи това, като се използва вдлъбната леща за окуляра или призми, изправящи изображение:
Галилеева оптика
Използвана в телескопите, изобретени от Галилео Галилей през 17-ти век, Galilean Optics използва изпъкнала леща на обектива по нормалния начин, но я променя на система от вдлъбнати лещи за окуляра.
Известна също като разсейваща леща, вдлъбнатата леща кара светлинните лъчи да се разпръскват (отклоняват). Така че, ако е позициониран на правилното разстояние от изпъкналата леща на обектива, той може да предотврати преминаването на светлината и по този начин да спре изображението да се обърне.
Ниска цена и лесна за изработка, тази система все още се използва в бинокли за опера и театър и до днес.
Недостатъците обаче са, че е трудно да се постигне голямо увеличение, получавате доста тясно зрително поле и получавате високо ниво на замъгляване на изображението по краищата на изображението.
Именно поради тези причини за повечето употреби системата с призма се разглежда като по-добра алтернатива:
Кеплерова оптика с призми
За разлика от Galilean Optics, която използва вдлъбната леща в окуляра, Keplerian оптичната система използва изпъкнали лещи за обективите, както и лещите на окуляра и обикновено се счита за подобрение на дизайна на Галилео.
Изображението обаче все още трябва да бъде коригирано и това се постига с помощта на призма:
Коригирайте обърнатото изображение
Работейки като огледало, повечето съвременни бинокли използват изправени призми, които отразяват светлината и по този начин променят ориентацията, коригирайки изображението.
Докато стандартното огледало е идеално за гледане на себе си сутрин, в бинокъл не би било добре светлината просто да бъде отразена на 180 градуса и обратно там, откъдето е дошла, тъй като тогава никога няма да можете да видите изображението.
призми на Поро
Този проблем беше решен за първи път с помощта на чифт призми на Поро. Наречена на италианския изобретател Игнацио Поро, единична призма на Поро, като огледало, също отразява светлината на 180 градуса и обратно в посоката, от която идва, но го прави успоредно на падащата светлина, а не директно по същия път.
Така че това наистина помага, защото ви позволява да поставите две от тези призми на Поро под прав ъгъл една спрямо друга, което от своя страна означава, че след това можете да отразявате светлината, така че тя не само да преориентира обърнатото изображение, но и ефективно да му позволи да продължи в същата посока и към окулярите.
Наистина именно тези две призми на Поро, разположени под прав ъгъл, придават на бинокъла традиционната им емблематична форма и поради това техните окуляри са по-близо един до друг от лещите на обектива.
Покривни призми
Освен призмата на Поро, има редица други дизайни, всеки от които има своите уникални предимства.
Две от тях, призмата на Абе-Кьониг и призмата на Шмид-Печан, са тип покривни призми, които сега се използват често в бинокли.
От тях призмата на Schmidt-Pechan е най-разпространена, тъй като позволява на производителите да произвеждат по-компактен, по-тънък бинокъл с окуляри, съобразени с обективите. Недостатъкът е, че те изискват редица специални покрития за постигане на пълно вътрешно отражение и елиминиране на явление, известно като фазово изместване.
Защо бинокълът е по-къс от телескопа
Второто предимство от използването на призми е, че тъй като светлината се обръща два пъти, докато преминава през призмата и се връща обратно върху себе си, разстоянието, което тя изминава в това пространство, се увеличава.
Следователно общата дължина на бинокъла може да бъде съкратена, тъй като необходимото разстояние между лещите на обектива и окуляра също е намалено и това е причината бинокълът да е по-къс от рефракционните телескопи със същото увеличение, тъй като им липсва призма.