Телескоп без единого стекла

Устройство телескопа теперь в школе серьёзно не изучается, а многие хотели бы его сделать. Вот я и решил в этом вам помочь. Но сначала проведем несколько несложных опытов по оптике.
Посмотрите сквозь увеличительпое стекло на удалённые предметы — ничего, кроме туманных образов. Поставьте теперь позади увеличительного стекла матовый экран, и вы увидите отчётливое, но перевёрнутое и сильно уменьшенное изображение. Попробуйте рассмотреть его через другое увеличительное стекло (рис. 1), а затем... уберите экран. Немного подправив положение второй линзы, вы получите хорошее, резкое изображение.
В принципе это и есть оптический прибор, работающий по схеме тепескопа. Его увеличение равно отношению фокусного расстояния первой линзы (ее называют объектив) к фокусному расстоянию второй (окуляра). Фокусное расстояние объектива должно быть больше, чем у окуляра. Только тогда телескоп будет «приближать» удалённые предметы. Тот факт, что изображение в телескопе перевёрнутое, никаких неудобств при наблюдении неба не создаёт. Но, конечно, разглядывать людей, шагающих вверх ногами, неудобно. И, заменив в окуляре собирающую линзу рассеивающей, вы все поставите на место. Получится схема подзорной трубы.
Теперь о том, как от схемы перейти к конкретному прибору, пригодному для работы. Конструкция простейшем зрительной трубы показана на рисунке 2. Объектив ее 1 очковое стекло (собирающая линза) с фокусным расстоянием 50 — 100 см. Она закрепляется в тонкостенной трубе 2. Стенки ее изнутри покрашены чёрной матовой краской - это уменьшает помехи от постороннего света. Окуляр крепится в специальной трубке 3. Она может передвигаться для наводки на резкость. Чтобы окуляр не выпадал, предусмотрены фланцы 4. В качестве окуляра можно применить объектив от увеличителя или старого фото- или киноаппарата. Четкость изображения при этом улучшится.
Я рассказал об устройстве классического телескопа. Но приборы для наблюдения удаленных предметов совсем не обязательно должны состоять из линз.
Проделаем опыт, показанный на рисунке 3. Правда, для его выполнения придётся воспользоваться оборудованием физического кабинета. Вначале укрепим с помощью пластилина пару призм, как это сделано на рисунке 3 справа, и посмотрим через них на удалённый предмет. Мы увидим, что он увеличился, но... только в горизонтальном направлении. Это, конечно, никуда не годится. Тогда расположим вторую пару призм так, как показано на рисунке слева, и посмотрим через неё вдаль: предметы увеличены теперь только по вертикали. Попробуем рассмотреть предметы сразу через две пары призм. Стоит лишь немного поправить их расположение в одной из пар, как получится увеличенное, четкое, ясное, не перевернутое изображение. На этом принципе можно сделать подзорную трубу, ничем не хуже современных, а в производстве она будет значительно дешевле.
В романе Б. Пруса «Фараон» описана сцена, где египетские жрецы наблюдают за продвижением вражеского войска при помощи оптического прибора. Вероятнее всего, это фантазия автора. Но для нее есть основания.
Представьте себе тёмный сарай, в стене которого просверлено отверстие диаметром в 1 — 3 мм. Проходящий через него свет создаёт на противоположной стене весьма чёткое и красочное, но перевёрнутое изображение всего, что происходит на улице: видны деревья, люди, небо, солнце... Итальянский астроном Л. Бен-Персон, живший в XIV веке, нехитрое это устройство (камеру-обскуру) предлагал использовать для уточнения координат движения солнца. Простейший прибор для наблюдения ярких небесных тел может быть построен совсем без применения стекла. Посмотрите на рисунок 4. Здесь изображен ящик с очень маленьким отверстием в передней стенке. Задняя стенка затянута промасленной бумагой. На ней, как и на стене сарая, получается перевёрнутое изображение. Рассматривать его детали лучше всего при помощи лупы, но вместо неё можно использовать опять-таки крохотное отверстие, проколотое в непрозрачной пластине. Это отверстие позволяет приблизить глаз к наблюдаемому предмету и увидеть очень мелкие его детали. Как видите, построить оптический прибор можно буквально из ничего.