Двоглед

Двоглед на носачот за авиони Хари С. Труман

Двогледот — инструмент составен од пар идентични телескопи поставени еден до друг кои се порамнети во точка во иста насока, што му овозможува на гледачот да гледа далечни објекти со двете очи (бинокуларен поглед). Големината на двогледот варира од мали двогледи прилагодени за гледање претстави до големи воени двогледи.

За разлика од телескопите и моноклите, двогледот дава тридимензионална слика. Имено, како што објетивите се поместени, даваат различна слика, што на гледачот му дава чувство на длабочина на просторот.

Историја и видови двогледи

Галилејски двоглед

Галилејски двоглед

По изградбата на првите телескопи, се појавиле обиди да се конструираат двогледи. Првите двогледи биле галилејски т.е. тие користеле конвексна леќа за објектив и конкавна леќа за окуларот. Давале исправена слика, а главни недостатоци биле тесното видно поле и малото зголемување. Ваквите двогледи и денес се користат во некои евтини модели и во двогледи за гледање претстави и опери, како и во златарски лупи.

Двогледи со призма

Зголемувањето на двогледот било подобрено со употреба на телескоп од Кеплеров вид во кој сликата која ја образува објективот се гледа низ окулар. Мана на овие телескопи е превртената слика.

Двоглед со поро-призма

Двогледите со Порова призма користат систем на рефлексија патентиран од италијанскиот научник Игнасио Поро во 1854 година. Овој систем подоцна бил усовршен од производители како што е компанијата Карл Цајс кон крајот на 19 век. Системот се состои од две Порови призми во конфигурација на букви и како резултат дава двоглед со широко поместени објективи и блиску поставени окулари. Предност на овие двогледи е скратената физичка должина на објективот во однос на фокусното растојание и подобро чувство за длабочина поради поголемото растојание на објективот.

Дизајн на призма

Двогледите со призма исто така се појавиле во средината на 19 век. Ги дизајнирал ???. Повеќето такви двогледи користат или призма што ја скратува физичката должина на објективот и ја коригира сликата. Кај овие двогледи, окуларите се приближно на истата оска како и објективите кои се помалку поместени. Сликата е потемна во однос на двогледите со Порова призма. Еден од главните недостатоци на овие двогледи е поскапиот процес на производство, што резултира со поскапи двогледи .

Оптички параметри

Двогледите обично се прават за посебни намени и од тоа зависат нивните оптички параметри.

Список на параметри на капакот на призмата: зголемувањето е 7 пати, пречникот на објективот 50 и видното поле е 372 стапки на 1000 јарди .

• Зголемување

Односот на фокусното растојание на објективот и окуларот го одредува зголемувањето на оптичкиот систем. Ако зголемувањето на двогледот е 7, тоа значи дека предметот што се гледа преку двогледот ќе изгледа 7 пати поблиску. Поголемото зголемување резултира со потесно видно поле и поголема чувствителност на движењето на двогледот при гледање. Затоа, за рачен двоглед најчесто се користат двогледи со зголемување до 12 пати.

• Пречник на објективот

Поголем објектив собира повеќе светлина, што го олеснува набљудувањето при послаба осветленост, така што објективот со поголем пречник дава поостра и посветла слика. Од друга страна, масата на двогледот се зголемува со зголемување на пречникот, така што за рачни двогледи обично се користат двогледи со пречник на објективот до 70. Името на двогледот често го нагласува зголемувањето и пречникот на објективот. Ознаката 8x60 означува двоглед со 8x зголемување и пречник на објективот од 60.

• Видно поле

Видното поле зависи од зголемувањето на двогледот. Двогледите со поголемо зголемување имаат помало видно поле и обратно. Видното поле обично се означува со линеарни единици (на пр. видното поле е со ширина 100 на 1000 оддалеченост) или степени (5,4°).

• Излезни пупили

Пречникот на излезната пупила покажува колку е светла сликата која се добива со двогледот. Се пресметува како однос на пречникот на објективот и зголемувањето. Колку е поголем пречникот на пупилата, толку е посветла сликата. Максималниот пречник на пупилата треба да одговара на максималниот пречник на зеницата на здраво око во темница, што е околу 7. Ако е поголем, набљудувачот губи дел од светлината.

• Очиште

Очиште е растојанието помеѓу окото и окуларот на кое набљудувачот го гледа целото видно поле. Оптималната оддалеченост е околу 20, што овозможува и користење на очила доколку е потребно. Оддалеченост е поголема кај окулари за поголема фокусна должина.

• Најкратко растојание за фокусирање

Најкраткото растојание за фокусирање е најкраткото растојание на кое може да се добие остра слика со двоглед. Ова растојание се движи од 0,5 до 30.

Механички дизајн

Дотерување на двогледот

Двоглед со централно фокусирање и прилагодливо растојание помеѓу телескопите

Повеќето двогледи ви овозможуваат да го прилагодите растојанието помеѓу објективот и окуларот т.е. фокусната должина. Постојат два облици на такво прилагодување: независно и централно фокусирање.

Кај независното фокусирање, можно е да се прилагодуваат телескопите посебно. Вакво прилагодување обично е овозможено кај телескопи за воена употреба.

При централното фокусирање, двата телескопа се прилагодуваат заедно со ротирање на централното тркалце. Кај некои телескопи, можно е поединечно прилагодување на окуларите поради можноста набљудувачот да нема нормален вид. Таквите окулари се нарекуваат диоптери.

Двогледот најчесто се користи без очила за набљудувачи кои се кратковиди или далековиди со едноставно прилагодување на фокусот. Очилата обично им се потребни на луѓе со потешки форми на астигматизам.

Некои двогледи исто така дозволуваат прилагодување на зголемувањето (зумирање) за да му се обезбеди на корисникот еден двоглед со широк опсег на зголемувања. Ова се постигнува со користење на повеќе прилагодливи леќи слични на леќите за зумирање на фотоапаратот. Користењето на оваа функција го намалува видното поле и сликата ја губи својата острина. Потребно е и прилагодување на зумот за двете очи, а производителите мора да најдат начин да избегнат замор и оштетување на очите.

Со повеќето двогледи, можно е и дотерување на растојанието помеѓу телескопите.

Стабилност на сликата

Некои двогледи користат технологија за стабилност на сликата за да избегнат тресење на сликата при рачно користење на двоглед при поголемо зголемување. Ова се постигнува со користење на подвижни жироскопи или механизми управувани од жироскопски или внатрешни детектори. Корисникот може да ја вклучува и исклучува оваа функција. Ова овозможува двогледи со зголемување до 20 пати да се користат како рачни. Недостатоците на оваа опција се што сликата кога е вклучена опцијата не е толку остра при поголемо тресење како и тоа што таквите двогледи се потешки и поскапи.

Порамнување

Телескопите кај двогледот се паралелно порамнети, што овозможува да се гледа единствена, навидум тридимензионална слика. При најмала промена во порамнувањето, се создаваат две слики, што доведува до замор на очите при гледањето бидејќи мозокот се обидува да ги комбинира сликите.

Прилагодувањето на порамнувањето се врши со благо поместување на призмите, прилагодување на внатрешните ќелии или вртење на надворешните шрафови и обично го вршат професионалци.

Оптички премази

Стандардните двогледи имаат 6-10 оптички елементи со посебни одлики и 16 стаклени површини изложени на надворешни влијанија, така што производителите мора да користат специјални премази за оптичките елементи за да ја подобрат сликата што ја создаваат нивните двогледи.

Антирефлектирачки премази

Двоглед со повеќеслојни премази во црвена боја

Антирефлектирачките премази ја намалуваат загубата на светлина предизвикана од рефлексијата од која било оптичка површина. Исто така, ја намалува количината на изгубена светлина што се рефлектира во двогледот и ја прави сликата замаглена. Употребата на овие премази на двогледи со послаби оптички одлики може да придонесе тој да произведе подобра слика од оние со подобри. За таа цел обично се користи магнезиум флуорид, кој ја намалува рефлектираната светлина од 5% на 1%. Понапредните премази ја намалуваат оваа загуба и на 0,25%.

Премази за фазна исправка

Кај двогледите со призма, снопот светлина е поделен на два дела кои наизменично се одбиваат од призмите. Ова предизвикува делумна поларизација на светлината (појава позната како Брустеров агол). За време на континуираните рефлексии, насоката на векторот на поларизација се менува, но за секој сноп на различен начин, така што векторите на поларизација не се совпаѓаат кога сноповите повторно ќе се пресечат. Аголот помеѓу двата вектора на поларизација се нарекува фазно поместување или геометриска фаза. Интерференцијата помеѓу двата снопа со различни фазни поместувања доведува до различен распоред на интензитетите на сликата, што ги намалува контрастите и резолуциите во однос на сликата кај Поровата призма. Ова може да се надмине со премачкување со специјални диелектрични премази познати како премази за фазна исправка или премази на површината на призмите. Овие премази ја елиминираат разликата во фазните поместувања помеѓу двата снопа со што се избегнуваат проблеми при интерференција.

Премази на металното огледало

За двогледи со призма, се додаваат премази за огледало бидејќи светлината паѓа на една од границите на призмата со агол помал од критичниот агол, така што нема целосен внатрешна рефлексија. Без тој премаз, поголемиот дел од светлината би се изгубил. Се користат премази од алуминиумско огледало со рефлексивност од 87-93% или сребрено огледало со рефлексивност од 95-98%.

Кај постарите модели на двогледи без капак се користело сребрено огледало, но бидејќи тоа подоцна оксидира, кај таквите двогледи се користело алуминиумско огледало, иако има помала рефлексивност бидејќи не темнее, иако не е затворено. Во современите двогледи се користат и двете. Среброто се користи во висококвалитетни затворени двогледи кои се полни со азот или аргон, така што сребреното огледало не потемнува.

Овие премази не се потребни за двогледи со Порова призма бидејќи нивната внатрешната рефлексија е целосна.

Диелектрични премази

Диелектричните премази се користат во истиот вид призми како и претходните за да им се дадат на призмите својства на диелектрично огледало. Неметалните диелектрични рефлектирачки премази се составени од неколку слоеви или материјали со високи и ниски показатели на прекршување кои се наоѓаат на рефлектирачките површини на призмата. Секој поединечен слој ги одбивасветлосните честоти со тесен опсег, така што се потребни неколку слоеви, секој за различна боја, за да се рефлектира белата светлина. Добар диелектричен премаз може да обезбеди рефлективност од повеќе од 99% во спектарот на видливата светлина, што е поефикасно и од алуминиумските и од сребрените премази.

Примена на двогледите

Двоглед на постамент кој се активира со монети

Вообичаена примена

Рачните двогледи варираат од мали 3 × 10 галилејски оперски двогледи, до оние со зголемување од 7 до 12 пати и пречник на објективот 30-50 што се користат за набљудување во природата.

На многу места што ги посетуваат многу туристи, поставени се двогледи на постаменти, кои се вклучуваат со вметнување парички и служат за да им се овозможи на туристите подобар поглед на туристичката атракција.

Пресметка на оддалеченост

Многу двогледи имаат вметната скаларна мрежа која набљудувачот ја гледа додека гледа во некој предмет. Ова овозможува да се процени растојанието од предметот чија висина е барем приближно позната. Вообичаените поморски двогледи 7 × 50 имаат скала на која аголот помеѓу ознаките е еднаков на 5 илјадинки. Еден илјадити е аголот под кој предмет висок 1 метар може да се види на растојание од еден километар.

Оддалеченоста се пресметува со следнава формула:

$\mathrm {D} ={\frac {H}{\text{Mil}}}\times 1000$

каде важи:

• $\mathrm {D}$ е оддалеченост на објектот во метри.
• $H$ е висината на објектот.
• $Mil$ е аголната висина во број на илјадити. (латински: Mil-илјада)

Со вообичаената скала од 5 илјадити, предмет со висина од три ознаки, за кој се знае дека е висок 120 метри, е оддалечен 8.000 метри.

$\mathrm {8000m} ={\frac {120m}{15{\text{mil}}}}\times 1000$

Примена во воени цели

Поморски двоглед

Двогледите имаат долга историја на воена употреба. До 19 век се користеле галилејските двогледи, а потоа двогледите со Порова призма. Двогледите што се користат за овие цели се многу поголеми од оние што се користат за цивилни цели. Тие обично имаат можност да се фокусираат независно и се поприлагодливи на временските услови. Се користат и алуминиумски премази за да се осигура дека нема губење на рефлективноста ако двогледот се навлажни.

Се користела и комбинација од двогледи и перископи - двогледи за ровови, обично за артилериско набљудување. Дизајнот му овозможува да се издигне само неколку сантиметри над градобранот, што значело дека набљудувачот ја чувал главата во ровот.

Воените двогледи од Студената војна понекогаш имале сетилници кои детектираат инфрацрвено зрачење, додека денешните имаат филтри кои ги блокираат ласерските зраци кои можат да се користат како оружје. Тие, исто така, имаат статиметриски скали во окуларит што го олеснуваат пресметувањето на оддалеченоста.

Изработени се и двогледи кои се наменети исклучиво за употреба на море. Рачните модели имаат зголемување од 5-7 пати со големи групирани призми и телескопи кои овозможуваат помало напрегање на очите. Оваа комбинација го спречува затемнувањето кога двогледот вибрира во однос на окото на набљудувачот. За таа цел се користат и големи модели со постамент.

Големи поморски двогледи (со растојание помеѓу леќите на објективите и до 15 метри, со тежина од 10 тони) биле користени во Втората светска војна за пребарување и одредување на локацијата на цели до 25 километри.

Примена во астрономијата

Двоглед 25x150 прилагоден за астрономски набљудувања

Астрономите аматери користат големи двогледи во потрага по комети и супернови и мали двогледи што се носат за обични набљудувања на небото. Двогледите специјално направени за астрономски набљудувања имаат големи леќи (70 или 80 милиметри), бидејќи тоа ја зголемува вкупната количина на фатена светлина и се одредува најмалата ѕвезда што може да се види. Астрономските двогледи со објектив поголем од 80 понекогаш немаат призми за да се постигне максимален пренос на светлина. Таквите двогледи имаат и прилагодливо зголемување. Поради нивната голема тежина, ваквите двогледи бараат постамент за стабилизација на сликата. Максималното практично зголемување за рачниот двоглед е 10 пати. За двогледи појаки од 15 × 70 е потребен постамент. Поголеми двогледи астрономите аматери прават со комбинирање на два астрономски телескопи.

Од особена важност за астрономските набљудувања е односот помеѓу зголемувањето и пречникот на леќата на објективот. Помало зголемување дава поголемо видно поле, што е корисно при набљудување на Млечниот Пат и големите магливи тела (длабоконебесни тела). Големи излезни пупили резултираат со мала количина на светлина што не е употреблива од набљудувачите чии пупили не се доволно широки. Такви се пупилите кои ретко ќе се прошират над 5 милиметри. Поголемите излезни пупки, исто така, собираат повеќе светлина од заднинското небо, намалувајќи го контрастот и го отежнува откривањето на малите предмети, освен во оддалечените области со незначително светлосно загадување. Многу астрономски тела величина 8 или посветли, како што се ѕвездени јата, маглини и галаксии наведени во Месјеовиот каталог, може да се видат со рачен двоглед со пречник од 35-40 милиметри. За помалите ѕвездени јата, маглините и галаксиите потребно е поголемо зголемување.

Поглед на галаксијата Андромеда преку двоглед

Некои расеани ѕвездени јата, како што е i, и глобуларните јата какви што се, лесно се забележуваат. Меѓу маглините тие се лесно видливи.

Голем број предмети кои се целосно невидливи за човечкото око може да се видат со двогледи со средна големина. Тука спаѓаат големите кратери на Месечината, темните надворешни планети Уран и Нептун, внатрешните мали планети Церера, 4 Веста и Палада, најголемата месечина на Сатурн Титан и Галилеевите месечини на Јупитер. Двогледите 10 × 50 се ограничени на величини од +9,5 до +11 во зависност од состојбата на небото и искуството на набљудувачот. Астероидите како 704 Interamnia, 511 Давида, 52 Европа и под посебни услови 10 Хигија се премногу мали за да се видат со обичен двоглед. Истото важи и за сите месечини на планетите, освен за Галилејските месечини и Титан, и џуџестите планети Плутон и Ерис. Тешко се гледаат и Венерините фази и Сатурновите прстени, кои можат да се видат само при зголемување поголемо од 20 пати.

Литература

• Wilkinson, Mark E. (2006). Essential Optics Review for the Boards. F.E.P. International. ISBN 978-0-9769689-1-7.CS1-одржување: ref=harv (link)
• Thompson, Robert Bruce; Thompson, Barbara Fritchman (2005). Astronomy Hacks. O'Reilly Media, Inc. ISBN 978-0-596-10060-5.CS1-одржување: ref=harv (link)

Надворешни врски

• Emil Neata: A Guide to Binoculars
• Peter Abrahams: The history of the telescope & the binocular Архивирано на 21 јули 2010 г.