Peki dürbün nasıl çalışır?
Bu kapsamlı rehberde, bir dürbün çiftindeki optiklerin ışığı nasıl toplayabildiğinin ardındaki bilimi ele alacağım ve ardından önünüzdeki görüntünün büyütülmüş bir görüntüsünü size sunacağım. Gelecek makalelerde, odak ve göz-kuyruğu mekanizmalarının nasıl çalıştığına dair temel mekaniği ve mevcut farklı seçeneklerin aralığını da ele almayı planlıyorum.
Bu şekilde, sonunda dürbünlerin nasıl çalıştığını anlayacağınızdan ve böylece ihtiyaçlarınız için doğru aleti seçerken çok daha iyi hazırlanmış olacağınızdan ve daha sonra geldiğinde, onu doğru bir şekilde ayarlayıp kullanabileceğinizden ve böylece kullanımından en iyi şekilde yararlanabileceğinizden eminim. Başlayalım:
İki Teleskop
En basit haliyle, bir dürbün seti esasen yan yana yerleştirilmiş iki teleskoptan oluşur. Bu yüzden başlamak ve işleri biraz daha basit hale getirmek için dürbünümüzü ikiye bölelim ve önce bir teleskopun nasıl çalıştığını öğrenelim ve sonra onları en sonunda tekrar bir araya getirelim:
Mercekler, Işık ve Kırılma
Temel olarak dürbünlerin çalışma ve görüntüyü büyütme şekli, ışığın kırılma olarak bilinen bir şeyi yapmasına neden olan mercekler kullanmaktır:
Işık, uzay boşluğunda düz bir çizgide hareket eder, ancak farklı maddelerden geçtikçe hızı değişir.
Işık cam veya su gibi kalın bir ortamdan geçerken yavaşlar. Bu genellikle ışık dalgalarının bükülmesine neden olur ve ışığın bu bükülmesine kırılma denir. Işık kırılması, bir pipetin bir bardak suyun içindeyken bükülmüş gibi görünmesine neden olan şeydir. Ayrıca birçok yararlı amacı vardır ve baktığınız şeyi büyütebilmenin anahtarıdır.
Mercekler
Basit bir düz levha veya cam bloğu kullanmak yerine, teleskop, dürbün ve hatta okuma gözlükleri gibi aletler, genellikle ışık dalgalarının bükülmesini daha iyi kontrol edebilen bir dizi ayrı mercek elemanından oluşan özel olarak şekillendirilmiş cam mercekler kullanır.
Objektif lens
(baktığınız nesneye en yakın olan) bir dürbünde Dışbükey bir şekle sahiptir, yani merkezi dışından daha kalındır. Yakınsak mercek olarak bilinir, uzak bir nesneden gelen ışığı yakalar ve daha sonra kırılma yoluyla ışığın camdan geçerken bükülmesine ve bir araya gelmesine (yakınsamasına) neden olur. ışık dalgaları daha sonra merceğin arkasındaki bir noktada odaklanır.
Göz merceği merceği
Daha sonra bu odaklanmış ışığı alır ve büyütür, daha sonra gözlerinize iletir.
Büyütme
Öncelikle ışık özneden geçer ve gerçek bir görüntü oluşurAobjektif lens tarafından üretilir. Bu görüntü daha sonra bir göz merceği lensi tarafından büyütülür ve sanal bir görüntü olarak görülürBSonuç olarak büyütülen nesneler sanki önünüzdeymiş ve özneden daha yakınmış gibi görünür.
6x, 7x, 8, 10x veya daha fazla.
Görüntünün büyütülme miktarı, objektif merceğinin odak uzaklığının oküler merceğinin odak uzaklığına bölünmesiyle belirlenir.
Yani örneğin 8'lik bir büyütme faktörü, nesneden 8 kat daha büyük görünen sanal bir görüntü üretecektir.
Ne kadar büyütmeye ihtiyacınız olduğu amaçlanan kullanıma bağlıdır ve güç ne kadar yüksekse dürbünün o kadar iyi olduğu varsayımı sıklıkla bir hatadır çünkü daha yüksek büyütmeler birçok dezavantajı da beraberinde getirir. Daha fazla bilgi için şu makaleye göz atın: Büyütme, Denge, Görüş Alanı ve Parlaklık
Yukarıdaki diyagramda da görebileceğiniz gibi, sanal görüntü ters çevrilmiştir. Aşağıda bunun neden gerçekleştiğine ve nasıl düzeltildiğine bakacağız:
Ters Görüntü
Bu harika ve eğer sadece astronomi gibi amaçlar için bir teleskop yapıyorsanız hikaye burada sona erebilir.
Aslında, iki mercek alıp bunları kapalı bir tüple ayırarak oldukça kolay bir şekilde basit bir teleskop yapabilirsiniz. Gerçekten de ilk teleskopun yaratılma şekli aşağı yukarı böyledir.
Ancak, içinden baktığınızda fark edeceğiniz şey, gördüğünüz görüntünün ters çevrilmiş ve yansıtılmış olmasıdır. Bunun nedeni, dışbükey bir merceğin ışığın bir araya geldiğinde çaprazlamasına neden olmasıdır.
Aslında bunu, bir büyüteç yaklaşık kol uzunluğunda tutarsanız ve içinden bazı uzak nesnelere bakarsanız çok kolay bir şekilde gösterebilirsiniz. Görüntünün baş aşağı ve ters aynalı olacağını göreceksiniz.
Uzak yıldızlara bakmak için bu gerçekten bir sorun değil ve aslında birçok astronomi teleskopu düzeltilmemiş bir görüntü üretir, ancak karasal kullanımlar için bu bir sorundur. Neyse ki birkaç çözüm var:
Görüntü Düzeltme
Dürbünler ve çoğu karasal teleskop (gözlem dürbünleri) için bunu yapmanın iki temel yolu vardır: Göz merceği olarak içbükey bir mercek veya görüntü dikleştirme prizmaları kullanmak:
Galile Optikleri
17. yüzyılda Galileo Galilei tarafından icat edilen teleskoplarda kullanılan Galile Optikleri, normal şekilde dışbükey objektif merceği kullanırken, mercek için bunu içbükey mercek sistemine dönüştürmüştür.
Ayrıca ıraksak mercek olarak da bilinen içbükey mercek, ışık ışınlarının birbirinden uzaklaşmasını (ıraksamasını) sağlar. Bu nedenle, dışbükey objektif mercekten doğru uzaklıkta konumlandırılırsa, ışığın çapraz geçişini önleyebilir ve böylece görüntünün ters dönmesini önleyebilir.
Maliyeti düşük ve yapımı kolay olan bu sistem günümüzde hala Opera ve Tiyatro Dürbünlerinde kullanılmaktadır.
Ancak dezavantajları ise yüksek büyütme elde etmenin zor olması, oldukça dar bir görüş alanı elde etmeniz ve görüntünün kenarlarında yüksek seviyede görüntü bulanıklığı yaşamanızdır.
Bu sebeplerden dolayı prizma sistemi çoğu kullanım için daha iyi bir alternatif olarak görülmektedir:
Prizmalarla Kepler Optikleri
Okülerde içbükey mercek kullanan Galileo Optiklerinden farklı olarak, Kepler optik sistemi hem objektiflerde hem de oküler merceklerde dışbükey mercekler kullanır ve genel olarak Galileo'nun tasarımına göre bir gelişme olarak kabul edilir.
Ancak görüntünün hala düzeltilmesi gerekiyor ve bu da bir prizma kullanılarak gerçekleştiriliyor:
Ters Görüntüyü Düzeltin
Çoğu modern dürbün, ayna gibi çalışarak ışığı yansıtan ve böylece yönelimi değiştirerek görüntüyü düzelten dik prizmalar kullanır.
Sabah kendinize bakmak için standart bir ayna mükemmel olsa da, dürbün kullanırken ışık sadece 180 derece dönüp geldiği yere geri yansıyorsa bu pek işe yaramaz, çünkü o zaman görüntüyü asla göremezsiniz.
Porro Prizmaları
Bu sorun ilk olarak bir çift Porro prizması kullanılarak çözüldü. İtalyan mucit Ignazio Porro'nun adını taşıyan tek bir Porro prizması, tıpkı bir ayna gibi ışığı 180 derece ve geldiği yöne geri yansıtır, ancak bunu olay ışığına paralel olarak yapar ve doğrudan aynı yol boyunca yapmaz.
Bu gerçekten işe yarıyor çünkü bu Porro prizmalarından ikisini birbirine dik açıyla yerleştirmenize olanak sağlıyor, bu da ışığı yansıtarak yalnızca ters görüntüyü yeniden yönlendirmekle kalmıyor, aynı zamanda aynı yönde ve göz merceklerine doğru devam etmesini de sağlıyor.
Gerçekten de dürbünlere geleneksel, ikonik şeklini veren, dik açıyla yerleştirilmiş bu iki Porro prizmasıdır ve bu nedenle mercekleri objektif merceklerinden birbirine daha yakındır.
Çatı Prizmaları
Porro prizmasının yanı sıra, her biri kendine özgü avantajlara sahip başka tasarımlar da bulunmaktadır.
Bunlardan ikisi olan Abbe-Koenig prizması ve Schmidt-Pechan prizması günümüzde dürbünlerde yaygın olarak kullanılan çatı prizma tipleridir.
Bunlardan Schmidt-Pechan prizması en yaygın olanıdır çünkü üreticilerin mercekleri objektiflerle aynı hizada olan daha kompakt, daha ince bir dürbün üretmesine olanak tanır. Olumsuz tarafı, toplam iç yansımayı elde etmek ve faz kayması olarak bilinen bir olguyu ortadan kaldırmak için bir dizi özel kaplama gerektirmesidir.
Dürbünler Neden Teleskoplardan Daha Kısadır?
Prizma kullanmanın ikinci faydası, ışığın prizmadan geçerken iki kez tersine dönmesi ve böylece kendi üzerine geri dönmesi nedeniyle, o alanda kat ettiği mesafenin artmasıdır.
Dolayısıyla dürbünün toplam uzunluğu da kısalabilmekte, çünkü objektif mercekleri ile oküler arasındaki gerekli mesafe de azalmaktadır ve bu nedenle dürbünler, prizma içermediklerinden aynı büyütme oranına sahip kırıcı teleskoplardan daha kısadır.