Афокальная оптическая система

Афока́льная опти́ческая систе́ма, телескопи́ческая опти́ческая систе́ма — оптическая система (фокусное расстояние которой неограниченно большое), преобразующая параллельный световой пучок в параллельный же, но с другим углом наклона по отношению к оптической оси^[1]. Предназначена главным образом для наблюдения удалённых объектов.

• Состоит из объектива, обращённого к наблюдаемому объекту, и окуляра, обращённого к глазу наблюдателя или объективу съёмочного аппарата.
• Объектив и окуляр взаимно расположены так, что передний фокус окуляра совмещён c задним фокусом объектива^[1]. Оптическая длина такой системы равна сумме фокусных расстояний объектива и окуляра, а видимое увеличение — отношению фокусных расстояний объектива и окуляра.

Диаграмма пути света в афокальной системе.

Особенности

Отличительным свойством афокальных систем является то, что лучи поступают в неё в виде параллельных пучков и выходят также в виде параллельных пучков. Предметы наблюдаются через телескопическую систему под углами, значительно отличающимися от углов наблюдения невооружённым глазом.

Если в качестве окуляра применена положительная оптическая система (например, симметричный окуляр), то такая система, дающая обратное изображение, называется системой Кеплера. К таким системам относятся зрительные трубы геодезических и астрономических инструментов. Объектив является входным зрачком. Выходной зрачок системы расположен за окуляром. Глаз наблюдателя, помещенный в выходном зрачке, сможет рассмотреть все изображение, так как через выходной зрачок проходят все пучки лучей. Если в качестве окуляра применена отрицательная оптическая система, то такая система называется системой Галилея. Она имеет применение в театральных биноклях.

Принцип действия и характеристики

Совпадение соответствующих фокусов означает, что пришедшие от бесконечно удалённого объекта параллельные лучи света входят в объектив под одним, а выходят из окуляра под другим углом к оси оптической системы.

Угловое увеличение

Основная статья: Угловое увеличение

Также называется видимое увеличение. Измеряется как отношение величин углов. Числовая величина увеличения равна отношению фокусных расстояний объектива и окуляра, является безразмерной величиной и записывается, например, как 20^x.

Разрешающая способность

Определяется диаметром входного зрачка системы и ограничивается дифракцией света на оправе или диафрагме входного зрачка.

• Критерий Релея даёт следующую формулу для расчёта: ${\displaystyle \alpha _{R}=1.22\lambda /D}$,

где ${\displaystyle \lambda }$ - длина волны, ${\displaystyle D}$ диаметр. ${\displaystyle \alpha _{R}}$ выражается в радианах.

• Упрощённая формула для диапазона видимого света (${\displaystyle \lambda }$ = 550 nm):

Если диаметр входного зрачка выражен в мм, разрешающая способность в угловых секундах равна ${\displaystyle \alpha _{R}={140 \over D}}$

Применение

• Астрономические телескопы;
• Геодезические приборы;
• Бинокли;
• Перископы;
• Телескопические видоискатели;
• Телескопические насадки на съёмочную аппаратуру;

См. также

• Теленасадка
• Широкоугольный конвертер