Семья Солнца

О своем изобретении Липперсгей заявил голландскому правительству и просил награды. Но правительство ответило, что точно такая же труба изготовлена другим оптиком — Мециусом. Завязался спор, кто первый изобрел подзорную трубу. В спор вмешались другие изобретатели, которые также доказывали, что именно они первые изобрели трубу. Так до сих пор нельзя решить, кто изобрел зрительную трубу. Вполне возможно, что ее изобрело одновременно несколько человек. История изобретений знает немало таких примеров.

Галилей видел одну из первых зрительных труб, которую привез в Венецию голландский купец. Когда Галилей вернулся домой, он всю ночь провел без сна, размышляя о замечательном инструменте. Ученый очень быстро понял устройство этого прибора и построил свой первый телескоп.

Два телескопа, собственноручно изготовленные Галилеем.

Телескоп Галилея был несравненно лучше голландской трубы, он давал увеличение в тридцать раз.

Затем другой великий астроном — Иоганн Кеплер — еще более усовершенствовал телескоп.

Секрет телескопа

Прибор этот, в сущности, очень прост. Понять его устройство легко, а поняв, можно без особого труда построить телескоп, который будет не хуже галилеевского. Чтобы уяснить себе секрет действия телескопа, надо прежде всего ответить на два вопроса.

Первый: почему далекие предметы мы видим меньшего размера, чем близкие?

Второй: как луч света проходит через выпуклое стекло?

Ответ на первый вопрос. Возьмите обыкновенную спичку и держите ее вертикально в вытянутой руке. Смотрите то на спичку, то на какой-нибудь удаленный предмет. Пусть это будет телеграфный столб. Конечно, столб больше спички по крайней мере раз в сто, столбы делают пятиметровыми, а спичка имеет в длину всего пять сантиметров. Но вашему глазу спичка кажется такой же, как столб. Почему это так? Для объяснения такого явления художник на рисунке провел линии от концов спички и от концов столба прямо к глазу.

Видимая величина предмета зависит от угла зрения.

Эти линии изображают световые лучи, идущие от краев наблюдаемых предметов.

Лучи, как видите, сходятся к глазу углом. Он имеет особое название — угол зрения. Сравните размеры углов, образованных лучами от спички и лучами от столба. Ясно, что они одинаковы.

Значит, видимая величина предмета зависит от угла зрения, иначе говоря, от того, под каким углом сходятся световые лучи в нашем глазу. Это ответ на первый вопрос.

Теперь ответим на второй. Луч света, переходя из воздуха в какое-либо другое прозрачное вещество, например, в воду, стекло, кварц, изменяет свой путь. Он, как говорят, преломляется.

Преломление лучей в воде.

Поэтому ложечка, опущенная в стакан с водой, кажется как бы сломанной. На самом деле она, разумеется, цела, только преломление световых лучей в воде исказило ее вид.

Тонкие плоские стекла, вставленные в оконные рамы, почти не искажают картину за окном. Но если вам попадется стекло неровное, с выпуклостями, неодинаковой плотности, то вы увидите через такое стекло предметы совершенно изуродованными. В этом виновато преломление лучей в неровностях стекла.

А что будет, если взять выпуклое, хорошо отшлифованное стекло? Посмотрите на рисунок, изображающий муху. Если выпуклого стекла нет, то лучи от мухи сходятся к глазу под маленьким углом, но стоит поднести близко к рассматриваемому предмету выпуклое стекло, — угол зрения раздвинется.

Преломление лучей в линзе увеличивает угол зрения и как бы приближает предмет.

Мы знаем, чем больше угол зрения, тем большим нам кажется предмет. И муху сквозь выпуклое стекло мы увидим сильно увеличенной.

Итак, чтобы увидеть предмет большим, чтобы приблизить к глазу его изображение, надо с помощью стекол изменить угол зрения, сделать этот угол большим.

Как сделать лупу дальнозоркой

Выпуклое стекло называют по разному. Оптики и астрономы именуют его двояковыпуклой линзой, или лупой, или собирательным, или даже зажигательным стеклом.

Наверно вы пробовали собирать лупой солнечные лучи в пучок и яркой точкой на конце светового пучка прожигать бумагу. Так нередко поступали путешественники: не имея спичек, они добывали огонь с помощью лупы прямо из солнечного света.

Лупа благодаря своей форме, похожей на чечевицу, собирает лучи и оправдывает название собирательного, или зажигательного, стекла.

Лупа, собирая солнечные лучи в пучок, прожигает бумагу.

Чем выпуклее стекло, тем короче получается пучок солнечного света. У слабо выпуклых стекол, у таких, какие вставляются в очки, солнечные лучи соберутся в точку на расстоянии метра, а то и двух от стекла. Это расстояние называется в оптике фокусным расстоянием. Сильно выпуклые стекла называются короткофокусными, а почти плоские — длиннофокусными.

Но какую бы лупу мы ни взяли, все равно через нее можно разглядывать только предметы, находящиеся вблизи. Рассмотреть же сквозь лупу что-нибудь далекое не удается, лучи так путаются, что ничего не видно. Лупа близорука, вдаль через нее смотреть нельзя. А ведь планеты и звезды находятся очень далеко от нас. Чтобы лупу сделать дальнозоркой, надо надеть на нее очки, то есть добавить еще одно стекло, которое приблизит к лупе изображение далекого предмета. Тогда лупа покажет изображение сильно увеличенным.

Телескоп всегда делают из двух стекол. Одно из них, обращенное к предмету, называется объективом — это «очки», другое, находящееся возле глаза, окуляром — это лупа. Объектив и окуляр как бы деляг работу между собой. Объектив придвигает изображение к окуляру, а окуляр позволяет человеческому глазу рассматривать это изображение под большим углом зрения.

Если у вас есть фотоаппарат и лупа, то вы в одну минуту можете сделать себе телескоп. Достаньте ваш «Фотокор», раскройте и установите так, как будто собираетесь снимать далекий вид. Наведите на резкость, чтобы на матовом стекле получилось четкое изображение далеких предметов. Затем возьмите лупу и посмотрите на это изображение через нее. Лупа сильно увеличит его.

Нетрудно догадаться, что матовое стекло излишне. Выньте его, а лупу держите на прежнем месте, — изображение станет яснее, четче и светлее. Вот и готов телескоп. В нем видно все вверх ногами. И настоящие телескопы показывают небесные светила перевернутыми, но это никого не смущает: во Вселенной нет ни верха, ни низа, и поэтому безразлично в каком положении рассматривать планеты и звезды

От чего зависят зоркость и увеличение телескопа

У кошки днем зрачки узенькие, как щелочки. Ночью они расширяются и делаются круглыми, большими; поэтому-то кошка и видит ночью очень хорошо. Так же устроены глаза у сов, у летучих мышей. И у людей ночью, в темноте, зрачки расширяются. Отверстие, через которое свет проникает в глаз, делается большим, и поэтому зоркость глаза увеличивается. Значит, зоркость зависит от величины зрачка — того отверстия, через которое поступает в глаз свет.

Это целиком относится и к телескопу. Чем больше его зрачок — объектив, тем он зорче. Поэтому линза в объективе должна быть возможно большей, чтобы собрать как можно больше световых лучей. А окуляр может быть очень маленьким, ведь его задача — лучи, собранные объективом, доставить нашему глазу. Поэтому окуляр не следует делать намного большим, чем зрачок нашего глаза.