Llavors, com funcionen els prismàtics?
En aquesta guia completa, repassaré la ciència que hi ha darrere de com l'òptica d'uns prismàtics és capaç de recollir la llum i després us presentaré una imatge ampliada de la vista davant vostre. En propers articles, també penso repassar les mecàniques principals darrere de com funcionen els mecanismes d'enfocament i d'ull i el ventall de diferents opcions disponibles.
D'aquesta manera, estic segur que al final entendreu com funcionen els prismàtics i, per tant, estareu molt més preparats a l'hora d'escollir l'instrument adequat per a les vostres necessitats i després, un cop arribi, podreu configurar-lo i utilitzar-lo correctament. que en treu el màxim profit. Comencem:
Dos telescopis
En la seva forma més senzilla, un conjunt de prismàtics està format essencialment per dos telescopis col·locats un al costat de l'altre. Així que per començar i per simplificar una mica les coses, tallem el nostre binocular per la meitat i primer aprenem com funciona un telescopi i després els tornarem a muntar al final:
Lents, llum i refracció
Bàsicament, com funcionen els prismàtics i augmenten una vista és utilitzant lents que fan que la llum faci una cosa coneguda com a refracció:
A través del buit de l'espai, la llum viatja en línia recta, però a mesura que passa per diferents materials canvia de velocitat.
Així, a mesura que la llum passa a través d'un medi gruixut com el vidre o l'aigua, s'alenteix. Això generalment fa que les ones de llum es dobleguin i és aquesta flexió de la llum que s'anomena refracció. La refracció de la llum és el que fa que una palla sembli doblegada quan es troba en un got d'aigua. també té molts propòsits útils i és la clau per poder magnificar el que esteu mirant.
Lents
En lloc d'utilitzar una simple làmina plana o bloc de vidre, instruments com telescopis, prismàtics i fins i tot ulleres de lectura utilitzen lents de vidre amb una forma especial que sovint es componen d'una sèrie d'elements de lents individuals que poden controlar millor la flexió de les ones de llum. .
La lent de l'objectiu
(el més proper a l'objecte que esteu mirant) en un binocular té forma convexa, és a dir, el centre és més gruixut que l'exterior. Coneguda com a lent convergent, capta la llum d'un objecte llunyà i després, a través de la refracció, fa que la llum es doblegui i s'uneixi (convergi) mentre passa pel vidre. llavors les ones de llum se centren en un punt darrere de la lent.
La lent de l'ocular
llavors agafa aquesta llum enfocada i la magnifica, on després passa als teus ulls.
Ampliació
En primer lloc, la llum viatja des del subjecte i una imatge realAés produït per la lent de l'objectiu. A continuació, aquesta imatge s'amplia amb una lent d'ocular i es veu com una imatge virtualB. El resultat és que els objectes ampliats semblen com si estiguessin davant vostre i més a prop que el subjecte.
6x, 7x, 8, 10x o més.
La quantitat que s'amplia la imatge està determinada per la relació entre la distància focal de la lent de l'objectiu dividida per la distància focal de la lent de l'ocular.
Així, un factor d'ampliació de 8, per exemple, produirà una imatge virtual que sembla 8 vegades més gran que el subjecte.
La quantitat d'augment que necessiteu depèn de l'ús previst i sovint és un error suposar que com més gran sigui la potència, millor serà el binocular, ja que els augments més alts també comporten molts desavantatges. Per obtenir més informació, consulteu aquest article: Ampliació, estabilitat, camp de visió i brillantor
Com també podeu veure al diagrama anterior, la imatge virtual està invertida. A continuació, veurem per què passa això i com es corregeix:
Imatge al revés
Això és genial i la història pot acabar aquí si simplement esteu fent un telescopi per a usos com l'astronomia.
De fet, podeu fer un telescopi senzill agafant dues lents i separant-les amb un tub tancat. De fet, així és com es va crear el primer telescopi.
Tanmateix, el que notareu en mirar-lo és que la imatge que veieu es capgirà i es reflectirà. Això es deu al fet que una lent convexa fa que la llum es creui a mesura que convergeix.
De fet, podeu demostrar-ho molt fàcilment si aixequeu una lupa a uns braços llargs i mireu alguns objectes llunyans a través d'ella. Veureu que la imatge estarà cap per avall i mirall invers.
Per mirar estrelles llunyanes, això no és realment un problema i, de fet, molts telescopis d'astronomia produeixen una imatge no rectificada, però per a usos terrestres, això és un problema. Per sort, hi ha algunes solucions:
Correcció d'imatge
Per als prismàtics i la majoria dels telescopis terrestres (telescopis) hi ha dues maneres principals de fer-ho, utilitzant una lent còncava per a l'ocular o un prismes aixecant imatges:
Òptica Galileana
Utilitzada en telescopis inventats per Galileo Galilei al segle XVII, l'òptica galileana utilitza una lent objectiu convexa de la manera normal, però canvia-la per un sistema de lents còncaves per a l'ocular.
També coneguda com a lent divergent, la lent còncava fa que els raigs de llum es separen (divergin). Per tant, si es col·loca a la distància correcta de la lent de l'objectiu convex, pot evitar que la llum es creui i així evitar que la imatge s'inverteixi.
De baix cost i fàcil de fer, aquest sistema encara s'utilitza als prismàtics d'òpera i teatre fins avui.
No obstant això, els inconvenients són que és difícil obtenir un augment elevat, s'obté un camp de visió força estret i un alt nivell de desenfocament de la imatge a les vores de la imatge.
És per aquests motius que per a la majoria d'usos un sistema de prismes es veu com una millor alternativa:
Òptica Kepleriana amb Prismes
A diferència de l'òptica galileana que utilitza una lent còncava a l'ocular, el sistema òptic Keplerià utilitza lents convexes per als objectius així com lents oculars i es considera generalment una millora del disseny de Galileu.
Tanmateix, la imatge encara s'ha de corregir i això s'aconsegueix amb l'ús d'un prisma:
Corregiu la imatge invertida
Funcionant com un mirall, la majoria dels prismàtics moderns utilitzen prismes erectes que reflecteixen la llum i així alteren l'orientació, corregint la imatge.
Tot i que un mirall estàndard és perfecte per mirar-se al matí, amb un binocular no seria bo que la llum es reflectís simplement 180 graus i tornés al lloc d'on prové, ja que mai no podríeu veure la imatge.
Prismes de Porro
Aquest problema es va resoldre per primera vegada utilitzant un parell de prismes de Porro. El nom de l'inventor italià Ignazio Porro, un prisma de Porro únic, com un mirall, també reflecteix la llum 180 graus i cap enrere en la direcció d'on prové, però ho fa paral·lel a la llum incident i no directament pel mateix camí.
Així que això ajuda realment perquè us permet col·locar dos d'aquests prismes de Porro en angle recte entre ells, cosa que al seu torn significa que podeu reflectir la llum de manera que no només reorienti la imatge invertida sinó que també permeti que continuï de manera efectiva. en la mateixa direcció i cap als oculars.
De fet, són aquests dos prismes de Porro col·locats en angle recte els que donen als prismàtics la seva forma tradicional i icònica i, per això, els seus oculars estan més junts que els objectius.
Prismes de sostre
A més del prisma Porro, hi ha una sèrie d'altres dissenys que tenen cadascun dels seus avantatges únics.
Dos d'ells, el prisma Abbe-Koenig i el prisma Schmidt-Pechan són tipus de prismes de sostre que s'utilitzen habitualment en els prismàtics.
D'aquests, el prisma Schmidt-Pechan és el més comú perquè permet als fabricants produir uns binoculars més compactes i prims amb els oculars en línia amb els objectius. L'inconvenient és que requereixen una sèrie de recobriments especials per aconseguir una reflexió interna total i eliminar un fenomen conegut com a canvi de fase.
Per què els prismàtics són més curts que els telescopis
El segon avantatge d'utilitzar prismes és que com que la llum s'inverteix dues vegades a mesura que passa pel prisma i, per tant, torna sobre si mateixa, la distància que recorre en aquest espai augmenta.
Per tant, la longitud total del binocular es pot escurçar a mesura que també es redueix la distància requerida entre les lents de l'objectiu i l'ocular i per això els binoculars són més curts que els telescopis refractors amb la mateixa ampliació ja que no tenen prisma.