Визуальные приборы. 
Основы оптики. 
Теория изображения

Телескоп. Рассмотрим восприятие света глазом через телескоп. Предмет, угловой размер которого меньше углового разрешения в пространстве предметов телескопа, воспринимается глазом как кружок рассеяния. В этом случае освещённость изображения на сетчатке уменьшается по мере удаления источника, как и при наблюдении невооружённым глазом.

При наблюдении протяжённого источника яркость его изображения Z/, сформированного на сетчатке оптической системой «телескопглаз», согласно (6.9) незначительно отличается от яркости источника L :

С ростом диаметра объектива световой поток в глаз возрастает, естественно, при D' < D_rn. Однако освещённость изображения при этом либо не меняется, либо уменьшается. Будем, например, пропорционально увеличивать D₀q и /₀'_б. При этом световой поток возрас;

тает . Из (4.12) следует, что диаметр выходного зрачка при DI /₀'_б = const не меняется:

Размер изображения на сетчатке пропорционален полевому углу в пространстве изображений телескопа, по (4.12) линейно зависящему от D:

Следовательно, площадь изображения на сетчатке также возрастает как D~, поэтому применение телескопа освещённость изображения на сетчатке глаза, в лучшем случае, не увеличивает.

При D' < ?>_гл можно в принципе увеличивать D_o6 до предела ?>об = Г_т?>_гл, сохраняя постоянным /₀'_б. Однако такой путь ведет к уменьшению освещённости кружка рассеяния, поскольку при ?>_гл > 2 мм радиус кружка рассеяния из-за сферической аберрации возрастает как ?)р_Л. Вместе с тем в ночных зрительных трубах применяют объективы максимального диаметра, сопряжённого с большим, 7−8 мм, диаметром глазного зрачка. Такой парадокс объясняется тем, что, хотя радиус кружка рассеяния в изображении точки резко возрастает, но общая площадь изображения протяжённого предмета увеличивается незначительно. Поэтому средняя освещённость изображения крупных объектов возрастает, тогда как способность различения их деталей падает.

Яркостный пирометр — прибор для измерения температуры нагретых тел по яркости их теплового излучения. Пирометр с исчезающей нитью представляет собой телескоп Кеплера (см. рис. 4.6), настроенный на бесконечность или на конечное расстояние. В любом случае при наведении на резкое изображение предмета это изображение совмещается с передней фокальной плоскостью окуляра, в которой установлена накаливаемая нить. Нить и изображение предмета рассматриваются глазом через окуляр. Если температура нити равна температуре нагретого тела, нить становится неразличимой на фоне изображения предмета. Схема пирометра изображена на четвертой странице обложки данного пособия.

Световой поток от нагретого тела проходит через объектив и окуляр, а от нити — только через окуляр. Чтобы нить и тело при одинаковой температуре казались одинаково яркими, от малых площадок нити и тела, воспринимаемых глазом как точки, должны идти одинаковые световые потоки. Для этого после окуляра ставится физическая диафрагма, диаметр которой меньше Л_гл, примерно 1___1,5 мм. Диаметр пучка, попадающего в глаз, равен диаметру диафрагмы. Геометрия пучков от нити и тела на элементарный фоторецептор фиксирована, следовательно, в соответствии с (6.7) световой поток от точек как нити, так и тела изменяется только вместе с яркостью этих точек.

Поскольку глазной зрачок невозможно совместить с физической диафрагмой, возникает геометрическое виньетирование (см. разд. 3.7). Чтобы избежать его влияния на результаты измерения, необходимо сравнение яркостей производить по точкам тела и нити, совпадающим с осевой точкой поля зрения телескопа.