Πώς λειτουργούν τα κιάλια
Τα κιάλια λειτουργούν με βάση τις αρχές των οπτικών νόμων, ακριβώς εκμεταλλευόμενοι τις ιδιότητες και τη συμπεριφορά του φωτός καθώς ταξιδεύει μέσα από διαφορετικά μέσα. Ας χωρίσουμε ένα για να δούμε πώς λειτουργούν τα κιάλια, ποια είναι τα βασικά μέρη των κιάλια και πώς λειτουργούν μαζί;
Τα κιάλια αποτελούνται από τρία οπτικά μέρη για να λειτουργούν:
Προσοφθάλμιο ή Οφθαλμικό: για εστίαση και μεγέθυνση της προβαλλόμενης εικονικής εικόνας
Πρίσματα: για να διορθώσετε τον προσανατολισμό της εικόνας – αναστρέψτε την εικόνα κάθετα και οριζόντια
Αντικειμενικός φακός: συλλέγει το προσπίπτον φως και το συγκεντρώνει στο εστιακό σημείο, συνήθως ένα σύστημα φακών 2 ή περισσότερων φακών για να αντισταθμίσει την εκτροπή
Εύκολη εξήγηση του πώς λειτουργούν τα κιάλια
Για να κατανοήσετε τα μέρη των κιάλια και τις λειτουργίες τους, είναι καλύτερο να αφαιρέσετε τα κιάλια και να ρίξετε μια ματιά στο εσωτερικό. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να δείτε τα μεμονωμένα συγκροτήματα και να πάρετε μια καλύτερη ιδέα για το πώς λειτουργούν τα κιάλια. Υπάρχει έναοπτικό σύστημα και ένα μηχανικό σύστημανα εξετάσουμε.
Οπτικά μέρη κιάλια
Τα κιάλια αποτελούνται από τρία οπτικά συγκροτήματα που διαθλούν και εστιάζουν το φως για να μεγεθύνουν ένα μακρινό αντικείμενο και να το κάνουν να φαίνεται πιο κοντά. Αυτά τα τρία βασικά στοιχεία είναι ο αντικειμενικός φακός, το σύστημα πρίσματος και ο προσοφθάλμιος φακός. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά σε αυτά τα μέρη για να κατανοήσουμε τις λειτουργίες τους και πώς μεγεθύνουν τα κιάλια.
Αντικειμενικός φακός
οσκοπόςμε το μεγάλο τουφακός συλλογήςβρίσκεται στο μπροστινό άκρο ή στο κάτω άκρο του κιάλιου, ανάλογα με το πώς το βλέπετε. Ο συλλεκτικός φακός απευθύνεται στο αντικείμενο ενδιαφέροντος, αυτόαιχμαλωτίζει το φως.
Όσο μεγαλύτερο είναιάνοιγμα– η διάμετρος του φακού, όσο περισσότερη δύναμη συλλογής φωτός έχουν τα κιάλια, άρα τόσο πιο φωτεινή θα εμφανίζεται η εικόνα. Για το λόγο αυτό, οι κυνηγοί ή οι λάτρεις της παρατήρησης των άστρων επιλέγουν κιάλια με μεγάλες διαμέτρους φακών. Τα ελαφριά συμπαγή κιάλια που είναι ιδανικά για πεζοπορία ή περιστασιακή χρήση μπορεί να έχουν πολύ μικρότερο διάφραγμα περίπου 25 mm. Το μέγεθος του διαφράγματος εκφράζεται στον δεύτερο αριθμό της βαθμολογίας των κιαλιών, δηλ. 8x42
Η εικονική ενδιάμεση εικόνα που δημιουργείται από τον αντικειμενικό φακό είναι ανάποδα και αντικατοπτρίζεται. Για να διορθωθεί αυτό, τα πρίσματα χρησιμοποιούνται μέσα στα κιάλια.
Το σύστημα πρίσματος
Χωρίς πρίσματα στα κιάλια, ο παρατηρητής θα έβλεπε μια ανεστραμμένη εικόνα. Τα πρίσματα το διορθώνουν και βοηθούν επίσης στη μείωση κάπως του μήκους των κιαλιών.
οπρίσματαείναι κατασκευασμένα από γυαλί κορώνας καιχρησιμεύουν ως διορθωτικοί καθρέφτες. Καθώς η δέσμη φωτός διέρχεται μέσα από τα πρίσματα, πολλαπλές αντανακλάσεις ανατρέπουν την ανάποδη και ανεστραμμένη εικόνα που προβάλλεται από τον αντικειμενικό φακό, έτσι ώστε ο παρατηρητής να μπορεί να δει μια εικόνα κανονικής εμφάνισης.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι πρισμάτων που χρησιμοποιούνται στα κιάλια. Αυτά είναι τα πρίσματα Porro και τα διαφορετικά σχέδια πρίσματος οροφής.
Porro Prisms
Υπάρχουν δύο πρίσματα που χρησιμοποιούνται στα κιάλια πρίσματος Porro, είναι τοποθετημένα σε ορθή γωνία μεταξύ τους.
Οι φωτεινές ακτίνες αντανακλώνται από τις εσωτερικές επιφάνειες και αναστρέφονται από πάνω προς τα κάτω στο ένα πρίσμα και από αριστερά προς τα δεξιά στο άλλο πρίσμα.
Το πλεονέκτημα των διοπτρών με σύστημα πρίσματος Porro είναι ότι αυτά τα πρίσματα είναι πολύ ευκολότερα και φθηνότερα στην κατασκευή και απαιτούν λίγο χώρο καθώς είναι τοποθετημένα το ένα δίπλα στο άλλο.
Τα κιάλια πρίσματος Porro είναι συχνά μικρότερης κατασκευής από τα κιάλια πρίσματος οροφής.
Πρίσμα οροφής
Αυτό το σύστημα πρίσματος αποτελείται συνήθως από δύο πρίσματα, εκ των οποίων τουλάχιστον το ένα έχει σχήμα άκρου οροφής.
Η μία πλευρά ενός γυάλινου σώματος prims πρέπει να είναι επικαλυμμένη για να αντισταθμίσει τη μετατόπιση φάσης των διαφορετικών μηκών κύματος και να μειώσει το χρωματικό κρόσσι, αυτό καθιστά το πρίσμα οροφής λίγο πιο ακριβό από τα πρίσματα Porro.
Η διόρθωση εικόνας στα κιάλια με πρίσματα οροφής μπορεί να ακολουθεί μια πιο περίπλοκη διαδρομή δέσμης από ό,τι στο Porro, αλλά το αποτέλεσμα της ανατροπής της ανάποδης και της κατοπτρισμένης εικόνας από τον αντικειμενικό φακό είναι το ίδιο.
Τα πρίσματα οροφής επιτρέπουν πολύ πιο αδύνατα, πιο συμπαγή κιάλια. Τα κιάλια με αυτά τα πρίσματα είναι λίγο πιο στενά και πιο κομψά σε σύγκριση με τα μοντέλα με πρίσματα Porro, αλλά είναι συνήθως λίγο πιο ακριβά, καθώς απαιτείται πιο περίτεχνη παραγωγή.
Προσοφθάλμιοι
οπροσοφθάλμιους φακούς, επίσης λέγεταιοφθαλμικός, βρίσκονται στο μπροστινό μέρος της διόπτρας και είναι οι δύο φακοί στους οποίους κοιτάμε απευθείας κατά την παρατήρηση.
Τα προσοφθάλμια (λαστιχένιες προεκτάσεις στην οφθαλμική κάννη) χρησιμοποιούνται συχνά για να διατηρήσουν τη σωστή απόσταση των ματιών από τον προσοφθάλμιο φακό και να παρέχουν κάποια προστασία από το ενοχλητικό λοξό αδέσποτο φως.
Το προσοφθάλμιο συνήθως αποτελείται από δύο ή περισσότερους φακούς.
Όταν τα κιάλια εστιάζονται σωστά, επιτρέπει στο ανθρώπινο μάτι να δει την εικόνα που προβάλλεται από τον αντικειμενικό φακό και το σύστημα πρίσματος.
Μηχανικά Μέρη Διοπτρών
Ρύθμιση διόπτρας
Πολλοί άνθρωποι δεν έχουν την ίδια δυνατή όραση και στα δύο μάτια. Για να επιτραπεί η παρατήρηση χωρίς κόπωση με κιάλια τοδιαφορετική όραση πρέπει να αντισταθμιστείώστε και τα δύο μάτια να μπορούν να δουν μια εστιασμένη εικόνα.
Συνήθως, ο δεξιός προσοφθάλμιος φακός μπορεί να ρυθμιστεί με ακρίβεια για να αντισταθμιστεί η διοπτική διαφορά ρυθμίζοντας την εστίαση των οφθαλμικών φακών.
Για προσαρμογή, κλείστε το δεξί σας μάτι και εστιάστε σε ένα αντικείμενο χρησιμοποιώντας το αριστερό μάτι (το προσοφθάλμιο χωρίς αντιστάθμιση διόπτρας) περιστρέφοντας τον κεντρικό τροχό εστίασης μέχρι η εικόνα να γίνει ευκρινής και καθαρή. Στη συνέχεια, προσαρμόστε καλά την ευκρίνεια στο δεύτερο προσοφθάλμιο με τη βοήθεια της ρύθμισης διόπτρας.
Τροχός εστίασης
Για να έχετε μια ευκρινή και καθαρή εικόνα κατά την προβολή αντικειμένων σε διαφορετικές αποστάσεις, είναι πάντα απαραίτητο να ρυθμίζετε την εστίαση των κιαλιών. Η περιστροφή του κουμπιού εστίασης (ή του τροχού εστίασης) θα σπρώξει προς τα έξω ή θα τραβήξει προς τα μέσα τους προσοφθάλμιους φακούς (ή μόνο έναν από τους φακούς του προσοφθάλμιου φακού), έτσι ώστε το εστιακό σημείο των προσοφθαλμίων να συγκλίνει με το εστιακό σημείο του αντικειμενικού φακού.
Κάννη-Γέφυρα με Μεντεσέ
Τα κιάλια είναι απλά δύο τηλεσκόπια που είναι τοποθετημένα το ένα δίπλα στο άλλο. Πρέπει να δείχνουν ακριβώς προς την ίδια κατεύθυνση για να επιτρέψουν σε έναν παρατηρητή να τα βλέπει ταυτόχρονα. Η κάννη-γέφυρα κρατά τοκάννες διόπτρων σε παράλληλη ευθυγράμμισημεταξύ τους, οπότε ο οπτικός άξονας είναι παράλληλος (η δέσμη φωτός είναισυγκεντρώθηκαν).
Οι μεντεσέδες που ενώνουν τη γέφυρα μας επιτρέπουν να προσαρμόσουμε την απόσταση των προσοφθαλμίων στην ατομική απόσταση των ματιών του θεατή.
Βαρέλι ή Σωλήνας
Η κάννη είναι το περίβλημα που συγκρατεί όλα τα οπτικά μέρη μαζί. Το περίβλημα προστατεύει τα οπτικά εξαρτήματα και τα συγκρατεί σε σταθερή θέση, ώστε να μην μετατοπίζονται από μηχανικό σοκ ή όταν πέφτουν.
Πολλά από τα καλύτερα κιάλια έχουν στεγανοποιήσεις δακτυλίου O για να κρατούν έξω το νερό και την υγρασία. Σε πολλά μοντέλα με υψηλές τιμές, το εσωτερικό είναι επίσης γεμάτο με αδρανές αέριο για να εξασφαλίζεται η αντοχή στο νερό ακόμα και όταν βυθίζεται κάτω από το νερό.
Μονοπάτι φωτός στα κιάλια Porro Prism
Πώς τα πρίσματα αντιστρέφουν την εικόνα
Η εικόνα από το αντικείμενο που προβλήθηκε εμφανίζεται οριζόντια και κάθετα ανεστραμμένη
Το πρώτο πρίσμα αντιστρέφει την εικόνα κάθετα
Το δεύτερο πρίσμα αντιστρέφει την εικόνα οριζόντια
Μια μικρή εικόνα προβάλλεται στο τέλος της εστιακής απόστασης του αντικειμένου
Ο οφθαλμός μεγεθύνει την εικόνα και την παρουσιάζει στο μάτι
Πώς εστιάζει η εικόνα
Για να παρουσιάσετε μια εστιασμένη και ευκρινή εικόνα στον θεατή, το εστιακό σημείο του οφθαλμικού φακού πρέπει να συγκλίνει με το εστιακό σημείο του αντικειμενικού φακού.
Πώς να υπολογίσετε τη μεγέθυνση των κιάλια
Η μεγέθυνση των διοπτρών που αναφέρεται επίσης ως "ισχύς", είναι ένας σημαντικός παράγοντας αξιολόγησης, ο οποίος βοηθά στην απόφαση για την προβλεπόμενη χρήση του οργάνου. Υποδεικνύει πόσες φορές μια εικόνα εμφανίζεται μεγεθυμένη όταν την προβάλλετε με κιάλια σε σύγκριση με την προβολή με γυμνό μάτι.
Ο αριθμός μεγέθυνσης είναι το πηλίκο του εστιακού μήκους του φακού και του εστιακού μήκους του προσοφθάλμιου φακού. Στο παραπάνω παράδειγμα θα ήταν240 / 24 = 10
Η μεγέθυνση της διόπτρας εκφράζεται στον πρώτο αριθμό της βαθμολογίας διοπτρών, π.χ.8x42
Οι πιο δημοφιλείς συντελεστές μεγέθυνσης είναι 8x και 10x. Σε μεγέθυνση 10x, τα αντικείμενα που βρίσκονται 100 μέτρα μακριά εμφανίζονται σαν να βρίσκονται σε απόσταση 10 μέτρων.
Σύνοψη Τα μέρη κιάλια και η λειτουργία τους
Ήσυχο ενδιαφέρον πώς λειτουργούν τα κιάλια και πώς βασικά συναρμολογούνται από μια πολύ απλή διάταξη τριών οπτικών μερών: προσοφθάλμιο, πρίσματα και αντικειμενικό φακό.
οΑντικειμενικός φακόςείναι ο μεγάλος φακός στο μπροστινό άκρο της διόπτρας, είναι στραμμένος προς το αντικείμενο που βλέπετε. Η διάμετρος του αντικειμενικού φακού ονομάζεταιάνοιγμα.Το μέγεθος του φακού καθορίζει την ανάλυση (ευκρίνεια) και πόσο φως μπορεί να συγκεντρωθεί. Η εικόνα που τραβήχτηκε από τον αντικειμενικό φακό αντικατοπτρίζεται και είναι ανάποδα.
Πρίσματαχρησιμοποιούνται για τη διόρθωση της εικόνας. Όταν οι φωτεινές ακτίνες της ανεστραμμένης εικόνας περνούν μέσα από τα πρίσματα, αντανακλώνται από τις εσωτερικές επιφάνειες του πρίσματος και εξέρχονται ως μια κανονική, πραγματική εικόνα. Οι τύποι πρίσματος είναι πρίσματα Porro και πρίσματα οροφής.
οΠροσοφθάλμιοή οφθαλμικό είναι το μέρος στο οποίο κοιτάζει ο χρήστης. Η εικόνα που έχει συλλέξει και προβάλει ο αντικειμενικός φακός στο τέλος της εστιακής του απόστασης, μεγεθύνεται από το προσοφθάλμιο και παρουσιάζεται στο μάτι του θεατή.