Зрительные трубы (телескопы) предназначены для наблюдения удаленных предметов. Они состоят из двух линз – собирающей линзы с большим фокусным расстоянием (объектив) и линзы с малым фокусным расстоянием (окуляр). В качестве окуляра могут применяться как собирающие, так и рассеивающие линзы.
Компьютерная программа моделирует работу зрительной трубы Кеплера, состоящей из двух собирающих линз. Зрительная труба Кеплера предназначена для астрономических наблюдений, так как она дает перевернутое изображение, что неудобно при земных наблюдениях. Программа предполагает, что глаз наблюдателя аккомодирован на бесконечность. Поэтому в трубе реализуется телескопический ход лучей – параллельный пучок лучей от удаленного предмета, входящий в объектив под углом ψ, выходит из окуляра также параллельным пучком, но под другим углом φ по отношению к оптической оси. Отношение углов γ = φ / ψ называется угловым увеличением зрительной трубы. Угловое увеличение трубы можно выразить через фокусное расстояние объектива F1 и окуляра F2:
γ = –F1 / F2.
Отрицательные значения γ указывают на перевернутый характер изображения.
Можно изменять фокусные расстояния F1 и F2 объектива и окуляра, а также угол ψ наклона входящего в объектив пучка лучей. На экране дисплея высвечиваются значения угла φ и углового увеличения γ.
Вопрос №1
Угловое увеличение астрономической трубы Кеплера:
Вопрос №2
Изображение в астрономической трубе Кеплера:
Вопрос №3
В телескоп рассматривают здание, находящееся на расстоянии 1 км, а затем начинают наблюдать Луну. В каком направлении нужно передвинуть окуляр?
Вопрос №4
Во сколько раз изменится угловое увеличение телескопа γ, если фокусное расстояние объектива увеличить в 2 раза, а фокусное расстояние окуляра уменьшить в 2 раза?
Вопрос №5
Чему равно расстояние между объективом и окуляром школьного телескопа, если фокусное расстояние объектива 80 см, а фокусное расстояние окуляра 20 мм?
Вопрос №6
Две собирающие линзы телескопа имеют общую главную оптическую ось и находятся на расстоянии l друг от друга. Известно, что параллельный пучок световых лучей, проходящий через данную систему, остается параллельным. Как изменится площадь сечения светового пучка?
Вопрос №7
Оптическая сила объектива D = 1 дптр, фокусное расстояние окуляра F = 20 мм. Чему равно расстояние между объективом и окуляром телескопа?
Вопрос №8
Определить увеличение телескопа, у которого объектив имеет фокусное расстояние 2 м, а окуляр дает 8-кратное увеличение.
Задача №1
Угловое расстояние между двумя звездами ψ = 0,05 рад. Фокусное расстояние объектива зрительной трубы Кеплера 130 мм, окуляра – 30 мм. Определить угловое расстояние между звездами, видимое в окуляр. Провести компьютерный эксперимент и проверить ваш ответ.
φ = рад
Задача №2
Угловое расстояние между двумя звездами ψ = 0,05 рад. Фокусное расстояние объектива зрительной трубы Кеплера 130 мм, окуляра – 40 мм. Во сколько раз увеличится угловое расстояние между звездами, видимое в окуляр, если первый окуляр заменить вторым с фокусным расстоянием 20 мм? Провести компьютерный эксперимент и проверить ваш ответ.
Увеличится в раз
Задача №3
Угловое увеличение зрительной трубы Кеплера равно 4. Какой окуляр используется, если фокусное расстояние объектива 160 мм? Провести компьютерный эксперимент и проверить ваш ответ.
мм
Задача №4
Угловое увеличение зрительной трубы Кеплера равно 4. Фокусное расстояние объектива – 160 мм. Во сколько раз изменится угловое увеличение, если наблюдения проводить с окуляром 20 мм? Провести компьютерный эксперимент и проверить ваш ответ.
Увеличится в раз
Задача №5
Угловое расстояние между двумя звездами ψ = 0,04 рад. Фокусное расстояние объектива зрительной трубы Кеплера 120 мм, угловое расстояние между звездами, видимое в окуляр, φ = 0,16 рад. Каково фокусное расстояние окуляра? Провести компьютерный эксперимент и проверить ваш ответ.
мм
Задача №6
Фокусное расстояние объектива 160 мм, фокусное расстояние окуляра – 20 мм. Угловое расстояние между звездами ψ = 0,01 рад. Под каким углом видны звезды в окуляр зрительной трубы Кеплера? Провести компьютерный эксперимент и проверить ваш ответ.
φ = рад
Вопросы для лабораторных работ Задачи для лабораторных работ
