Крупнейшие современные телескопы-гиганты оснащены сложными оптическими и электронными комплексами для коррекции принимаемых световых потоков. Однако их принципиальные оптические схемы практически не изменились с начала XVII века. Рассмотрим их.

Самые первые телескопы были копиями подзорных труб, изобретённых голландскими мастерами. Они имели две линзы: выпуклый длиннофокусный объектив и вогнутый короткофокусный окуляр. Такая труба дает прямое изображение, которое имеет максимальную чёткость, если расстояние между линзами равно разности их фокусных расстояний. Подобная конструкция телескопа часто называется трубой Галилея, т.к. он лично изготовил четыре трубы, самая большая из которых обеспечивала более чем 30-кратное увеличение.

Рассмотрим ход лучей в трубе Галилея. Лучи, идущие от удалённого объекта, можно считать параллельными, и после прохождения объектива, они собираются в фокусе F. Так как фокус линзы окуляра совпадает с фокусом объектива, то сходящийся пучок света снова преобразуется в параллельный, но уже более узкий. Он, попадая в глаз наблюдателя, фокусируется хрусталиком глаза на его сетчатке. Таким образом мы и видим изображение, например, звёзд.

Телескопы с рассеивающей линзой в качестве окуляра имели существенные недостатки: низкую яркость изображения и узкое поле зрения. Поэтому первооткрыватель законов движения планет Иоганн Кеплер предложил использовать в качестве окуляра выпуклую линзу, отодвинутую от фокуса объектива на длину собственного фокусного расстояния, причём не по направлению к объективу, а дальше от него. Длина такого телескопа равна сумме (а не разности, как у голландского предшественника) фокусных расстояний объектива и окуляра. Полная длина такой трубы становится больше, расширяется поле зрения, возрастает яркость изображения.

Параллельные лучи, попадая в объектив трубы Кеплера, собираются в его фокусе. Поскольку положение фокусов обеих линз совпадает, расходящийся пучок направляется на короткофокусный окуляр и преобразуется в более узкий параллельный пучок. Такая оптическая схема телескопа даёт наблюдателю не прямое, а перевёрнутое изображение, но при профессиональном наблюдении – это дело привычки.

Можно ли говорить, что телескоп увеличивает или приближает изображение? Конечно, нет. Телескоп лишь собирает широкий параллельный световой пучок в узкий параллельный. При этом «плотность» потока энергии возрастает, и становятся видны даже неяркие звёзды, недоступные наблюдению невооружённым глазом. Но видны они по-прежнему в виде точек. Если же направить телескоп на более близкий объект, например, на планету, то она предстанет уже в виде диска, на котором можно рассмотреть его поверхность (например, кратеры или облака, если они есть).

Телескопы относятся к оптическим приборам для увеличения угла зрения. На рисунке показан ход лучей в телескопе системы Кеплера. Если лучи падают на линзу объектива под углом y к оптической оси линзы, то в глаз наблюдателя они попадают под значительно большим углом j. Увеличение телескопа можно определить, разделив значение фокусного расстояния объектива на значение фокусного расстояния окуляра. Например, при объективе с фокусным расстоянием 50 см и окуляре с фокусным расстоянием 2 см увеличение составит 25 раз.

(C) 2012. Савинкова Галина Львовна (Самарская область, г.Самара)