Коллеги, давайте в этой теме публиковать что-то типа FAQ для новичков в астрономических наблюдениях вообще и в астрофото в частности.
Хорошл бы, если тема будет свободна от комментариев типа "Спасибо, давно искал" и подобных. Закрытой тему тоже делать нельзя, поскольку в неё могут быть добавлены материалы других участников.
Начну с перепечатки моего поста на астрофоруме.
Это выступление было вызвано часто появляющимися фразами типа: "Снимал Луну при увеличении 100 крат"
УВЕЛИЧЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫЛинейным увеличением β оптической системы называют отношение линейного размера изображения в направлении, перпендикулярном оптической оси, к соответствующему размеру предмета также в направлении, перпендикулярном оптической оси: β= y′/y.
Подобное определение можно найти практически в любом учебнике по оптике. Я цитировал его из книги Б.Н.Бегунов, Н.П.Заказнов и др. «Теория оптических систем», М. «Машиностроение», 1981 г.
Рассмотрим применение этого определения к астрономическим объектам и приборам.
Пусть объектив строит изображение астрономического объекта на матрице фотоприёмника. Для примера возьмём фокусное расстояние объектива 10 м, объектом пусть является Луна. Поперечный размер Луны составляет y=1737000 м, среднее расстояние до Луны - 384.4Е10+6 м. Нетрудно посчитать, что размер изображения Луны на приёмнике составит около 87 мм, или 0.087 м. Т.е. y′= - 0.087 м, (знак “-“ указывает на то, что изображение будет перевёрнутым). Линейное увеличение в нашем примере составит
β= y′/y = -0.087/384.4Е10+6 = -2.26Е10-10 ,
т.е. практически равно нулю. В случае с другими астрономическими объектами получим величины линейных увеличений также близкими к нулю.
Поэтому при построении изображения астрономических объектах на фотоприёмнике не принято оперировать термином линейное увеличение.
Линейное увеличение, как характеристика оптической системы применяется для систем, работающих с конкретного конечного расстояния.
Термин «Zoom» (дословно – масштабирование, изменять масштаб), указывающийся на объективах с переменным фокусным расстоянием, указывает лишь во сколько раз (или в каких пределах) можно изменить фокусное расстояние данного объектива.
Если применяется телескоп в его классическом понимании, т.е. объектив+окуляр, причём передний фокус окуляра совмещён с задним фокусом объектива, то в этой системе также бессмысленно говорить о линейном увеличении, т. к. окуляр строит изображение «на бесконечности», а оптическая система глаза переносит это промежуточное изображение на сетчатку. Линейный размер изображения на сетчатке также будет мал по сравнению с размером объекта и линейное увеличение системы телескоп+глаз будет близко к нулю. Отмечу. Что телескоп является афокальной оптической системой, т.е. его эквивалентное фокусное расстояние равно бесконечности.
В качестве характеристики телескопической системы применяют понятие видимого (или углового) увеличения.
Видимое увеличение Гт телескопической системы равно отношению тангенса угла на выходе телескопической системы к тангенсу угла на её входе. (Цитата по тому же учебнику).
Другими словами, видимое увеличение показывает, во сколько раз больше тангенс угла, под которым мы видим изображение предмета больше тангенса угла при рассмотрении предмета невооружённым глазом.
Т.к. рассматриваемые углы обычно малы, то иногда говорят не о тангенсах углов, а о величине самих углов.
Видимое увеличение равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра
ГТ = - f′об/ f′ок
Знак минус показывает, что при положительном окуляре изображение будет перевёрнутым.
Отметим, что в определении этого увеличения отмечено «видимое», т.е. подчёркивается, что предполагается именно визуальное наблюдение, а не построение изображения на фотоприёмнике.
Некоторые ЛА могут возразить, что они применяют систему объектив+окуляр для построения изображения на матрице (так называемая окулярная проекция), и поэтому можно говорить об увеличении, рассчитанном по формуле для видимого увеличения. Это не так! При окулярной проекции система объектив+окуляр перестаёт быть телескопической системой, поскольку для построения изображения за окуляром он выдвигается и его передний фокус перестаёт быть совмещённым с задним фокусом объектива. Этим приёмом лишь изменяется эквивалентное фокусное расстояние всей оптической системы. Обычно, при выдвижении положительного окуляра, эквивалентное фокусное расстояние становится больше фокусного расстояния собственно объектива. Такую систему можно заменить одним эквивалентным объективом с новым фокусным расстоянием, и мы опять приходим к рассмотренному в самом начале случаю построения изображения на фотоприёмнике простым объективом.
Некоторые производители цифровых фотокамер иногда приводят в качестве характеристики камеры её «увеличение», объясняя эту характеристику так. При наблюдении на экране изображение будет увеличено во столько-то раз по сравнению с тем, что бы мы видели при визуальном наблюдении через какой-то стандартный окуляр. Это чисто маркетинговый ход, ни имеющий ничего общего с научными определениями увеличения. Более того, такое сравнение некорректно уже потому, что изображение с приёмника можно вывести как на монитор размером 2.5 дюйма, так и на 40 дюймовый экран, да и рассматривать изображение можно с разного расстояния. Размер изображения на сетчатке глаза будет существенно разным.
На бытовом уровне можно говорить о видимом увеличении системы «объектив – фотоприёмник – монитор». Например, мы рассматриваем изображение полной Луны на экране монитора с расстояния 500 мм. И при этом на мониторе поперечник изображения Луны составляет 200 мм. Тогда угол наблюдения изображения составит 2arctg(100/500)=22.3 град, а невооруженным глазом мы видим Луну под углом около 0.5град. В этом случае видимое увеличение составит 44.6. Только следует помнить, что это, так называемое «увеличение», относится к данному конкретному набору устройств и данному расстоянию. И как характеристика оптической системы не может быть применена.
Небольшое лирическое отступление. Я иногда прошу студентов нарисовать на листе бумаги размер Луны, каким мы его видим невооружённым глазом. Большинство рисуют окружность диаметром около 20 мм . Напомню, что видимый угловой размер луны составляет около 0.5 градуса. И с расстояния наилучшего зрения (250 мм) следует изобразить кружок диаметром всего 2.1 мм, т.е. как буква «о» в этом тексте! Попробуйте проколоть в листе бумаги такое отверстие, удалите его от глаза на 25 см и посмотрите на Луну. Вы увидите полный диск. Это показывает, насколько мы обманываемся в нашем восприятии.