Ve většině případů bývá užitečné pochopit principy praktické optiky, které umožňují přátelům astronomie pronikat hlouběji do vesmíru a zároveň řešit praktické otázky používání i vlastní konstrukce dalekohledu. Rovnoběžné světelné paprsky dopadající na spojnou čočku se za ní setkávají v ohnisku a vytvářejí ostrý obraz na projekční ploše. Tato kapitola se zaměřuje na to, jak se určuje ohnisková vzdálenost objektivu a okuláru, jak souvisí s dioptriemi a jak se počítá zvětšení dalekohledu.
Ohnisková vzdálenost a optická mohutnost
Ohniskovou vzdálenost uvádíme nejčastěji v milimetrech. Ohnisková vzdálenost okulárových skel se vyjadřuje v dioptriích (D) a odpovídá obsahu optické mohutnosti čočky, která je inverzní hodnotou ohniskové vzdálenosti v metrech. Čočka s optickou mohutností +2D je spojná čočka s ohniskovou vzdáleností 1/2 m, čočka 1/2 D má ohniskovou vzdálenost 2 m. Rozptylové čočky mají v ohnisku falešný obraz a jejich ohnisková vzdálenost se určuje jinak.
Při měření ohniskové vzdálenosti objektivu se používá projekční plocha a Slunce (nebo Měsíc) jako zdroj světla. Slunce a střed objektivu i střed papíru musí být v jedné přímce; ostrý obraz na papíře se objeví při správné vzdálenosti. Pro dutá zrcadla se postup podobá, ale měříme vzdálenost mezi středem zrcadla a projekční plochou.
Výpočet ohniskové vzdálenosti systému pro refraktory (spojné čočky) a reflektory (duální zrcadla) vychází z toho, že se rovnoběžné paprsky po průchodu systémem soustředí do jednoho bodu. Při správném uspořádání zrcadla a čoček se tak vyčíslí f = f1 + f2, případně f = (f1 f2) / (f1 + f2 - d) pro některé uspořádání. Mechanická délka dalekohledu zahrnuje i délky pouzder a výtahů, které mohou prodloužit skutečnou délku tubusu oproti optické délce.
Jak vypočítat ohniskovou vzdálenost a zvětšení
Pro nekonečné objekty je zvětšení Z = f1 / f2, kde f1 je ohnisková vzdálenost objektivu a f2 ohnisková vzdálenost okuláru. Zvětšení lze také odhadnout podle průměru vstupní a výstupní pupilou. Vstupní pupilou je průměr objektivu; výstupní pupilou je světelná plocha na oku okularu při zaostření na nekonečno. Pokud je výstupní pupilou 8 mm a průměr objektivu vyšší, je obraz jasnější a pozorování pohodlnější. Normalní zvětšení je takové, při kterém výstupní pupilou odpovídá přirozené velikosti zorničky oka, aby do oka vstoupilo co nejvíce světla.
Rozlišovací schopnost dalekohledu (d”) určuje, jak malé detaily dokáže rozlišit. Při hodnocení kvality se používají hvězdy a jejich dvojhvězdy, vždy za velmi dobrých atmosférických podmínek. Zvětšení by mělo odpovídat průměru objektivu v milimetrech, což platí i pro triedry a jiné přístroje s širším zorným polem. Pro odhad zorného pole a jeho vizuálního rozsahu lze použít časový průchod hvězdy zorným polem při nekorigovaném dalekohledu.
V praxi je důležité, aby dalekohled fungoval v kombinaci s mechanickou délkou tubusu a s výškou okulárového výtahu, protože špatná geometrie může znemožnit zaostření. Při výběru je tedy nutné zvážit nejen zvětšení, ale i velikost objektivu, stabilitu a použití. Např. 8x zvětšení poskytuje stabilnější obraz a je vhodné pro turistiku či myslivost; 10x zvětšení přináší více detailů, ale je citlivější na pohyb ruky. Při vyšších hodnotách zvětšení (12x a více) je náročnější období z ruky, a tak se používá spíše pro zkušenější uživatele.
Praktické tipy pro výběr a používání dalekohledu
Praktické úvahy říkají, že zvětšení není jediný rozhodující parametr. Zvětšení bez dostatečného clonového průměru a bez stability rámu může obraz zhoršit. Při výběru je třeba zohlednit průměr objektivu, počet členů optického systému, povrchové úpravy a kvalitní sklo typu BK7 a BaK4 pro lepší propracování světla. Čím větší průměr objektivu, tím jasnější obraz při stejném osvětlení; průměr objektivu se uvádí v milimetrech. Výstupní světlost roste s čtvercem průměru pupily, a proto relativní světelnost (d2) je sekundární ukazatel, závislý na konstrukci a kvalitě materiálu.
Ve srovnání s zoomem přináší klasické dalekohledy lepší světelnost a širší zorné pole pro dané zvětšení. Prismatické dalekohledy a střechové hranoly umožňují efektivní průchod světla a často mají lepší poměr ceny a výkonu. Galileovské koncepty z minulosti ukazují, že existují i okuláry s konkávními čočkami, které nevyžadují hranoly pro korekci obrazu, i když takové konstrukce bývají dnes méně časté. V praxi se u dnešních dalekohledů setkáváme s různými typy hranolů a konstrukcí, které ovlivňují obraz i pohodlí používání.
Tabulka a ilustrace k praktickému návodu: pro orientaci v údajích o dalekohledech je užitečné sledovat výstupní pupilu, dioptrickou mohutnost okuláru a poměr f1/f2. Obr. č1 ukazuje ideální stav, kdy výstupní pupila odpovídá zorničce oka. Obr. č2 ukazuje nevhodný stav, kdy výstupní pupila je větší než zornička. Obr. č3 ukazuje vhodný stav pro používání za denního světla.
Přehled praktických vzorců a kroků
- Zjištění ohniskové vzdálenosti objektivu přibližně metodou promítání Slunce na papír a změrou vzdálenosti mezi papírem a středem objektivu.
- Určení ohniskové vzdálenosti okuláru podle označení na plášti okuláru nebo z mikroskopových okulárů.
- Výpočet zvětšení podle f1 a f2: Z = f1 / f2; případně podle poměru průměru vstupní a výstupní pupily.
- Pro zaostření a mechanickou délku tubusu zohlednit délky pouzdra objektivu a výtahu okuláru a případně provést zkoušky na improvizovaném modelu.
- Použít Barlow čočky pro prodloužení ohniskové vzdálenosti a zlepšení komfortu zaostření při promítání Slunce.
Často kladené otázky a mylné představy
Mylné informace o dalekohledech: dalekohled se zoomem je nejlepší; naopak! Má menší zorný úhel a nižší světelnost. Dalekohled s velkým zvětšením není vždy nejlepší; v praxi je důležité, aby systém fungoval v kombinaci s velikostí objektivu, stabilitou a použitím. Nejčastějšími parametry bývá zvětšení, průměr objektivu a zorné pole, ať už se jedná o vysoce výkonné či základní modely.
Ve volném čase se dají využít různá zaměření: pro mlhoviny a světelné objekty se hodí normalní zvětšení; pro zorné pole a rychlou orientaci slouží širší zorné pole. Při pozorování je třeba myslet na atmosférické podmínky a rušivé vlivy osvětlení. Při správně zvoleném nastavení lze dosáhnout dobré ostrosti i při měření vzdáleností a velikostí zorného pole.
tags: #dalekohled #vypocet #zvetseni #prsou