Лещи

В приключенският роман ”Капитан Хатерас” Жул Верн разказва как доктор Клаубони запалил огън с помоща на парче лед. Леденото парче било оформено кото огромно лещено зърно. Слънчевите лъчи, пременали през него, събрали се в една точка, където температурата рязко се повишила. Всъщност лещите са прозпрачни тела, чиито гранични повърхностти са части от сфери. За получавенето на образи на оптическите уреди най-често се използват сферични лещи.
Лещите биват два вида: събирателни и разсейвателни. Събирателната леща е по-дебела в средата и по-тънка в краищата. Обратното, средата на разсейвателната леща е по-тънка от краищата. Главна оптическа ос е правата съединяваща центровете на две сферични повърхности на лещата. Сноп от светлинни лъчи успоредни на главната оптична ос след като се пречупи от събирателна леща, става сходящ: лъчите се пресичат от другата страна на лещата в точка F наречена фокус на лещата. Разстоянието от фокуса F до лещата се нарича фокусно разстояние – f. Тънки лещи се наричат тези, при които разстоянието О1 О2 между двете пречупващи повърхности е много по-малко от фокусното разстояние f. За тънката леща няма значение дали фокусното разстрояние се измерва от отпичния център О на лещата или от някоя от двете и повърхности. Сноп от лъчи успореден на главната оптична ос, след като се пречупи от разсейвателна леща, става разходящ и продължението на пречупените лъчи се събират във фокуса на лещата. Всяка леща има два фокуса, които лежат върху главната оптична ос и са разположени симетрично от двете страни на лещата.
За да се получи образът на В, се използват два лъча, чийто път е известен: лъч 1 преминава през оптичния център О на лещата и не се пречупва; лъч 2, който е успореден на главната оптична ос, след като се пречупи от лещата преминава през фокуса F. Образът е действителен, ако се получава при пресичането на пречупените от лещата лъчи. Действителните образи могат да се наблюдават върху екран. Когато образът се получава при пресичане на продълженията на пречупените лъчи, той е недействителен.
Събирателна система - леща, обектив(картинка Сферични лещи )
O1 и O2 - центрове на сферите, чиито сечение е двойно-изпъкналата леща /В пример b имаме плоско-изпъкнала леща - отрез от сфера пресечена с равнина/.
r1 и r2 - радиуси на сферите, респ. на кривините на лещата.
L - успореден на главната оптична ос светлинен лъч, попадащ в лещата.
F - главен фокус.
P - главна равнина на лещата /или оптична плоскост - виж. следващата фигура/.
f - фокусно разстояние.








Видове оптически аберации


Всеки обектив или окуляр в една или друга степен страда от различни оптически дефекти, наречени аберации. В резултат на действието им, създаденият от оптичната система образ е с лошо качество - недобре фокусиран, разкривен или оцветен

Хроматична

Този вид аберация се поражда в следствие на различната степен на пречупване на оптичното стъкло за различните цветове от спектъра. Така например лъч синя светлина се пречупва повече, в сравнение с лъч червена светлина. Когато през лещата премине лъч бяла светлина тя се разлага на съставните си цветове (спектър), които се пречупват под различен ъгъл. Става така, че за различните цветове лещата има различно фокусно разстояние - за сините лъчи тя е по-късофокусна, а за червените по-дългофокусна. Разликата между тези две фокусни разстояние се нарича надлъжен хроматизъм. Колкото по в края на лещата става пречупването на светлината, толкова по-силно изразена е хроматичната аберация. Затова лесен начин да се намали влиянието й е да се диафрагмира лещата (обективът) - така работи само централната му част, където лъчите се пречупват под по-малък ъгъл. Стандартният начин за справяне с хроматичната аберация (както и с другите видове аберации) е съвместното използване на лещи, изработени от стъкла с различен коефициент на пречупване. Това оказва влияние върху мащаба на изображението-така около наблюдаваните обекти се вижда цветен (в случая син) ореол. Този ефект се дължи на т.нар. хроматизъм на увеличението. Система (от три или повече оптични компонента), при която надлъжният хроматизъм е равен на нула за три цвята се нарича апохромат. Поради това, че всички цветове се отразяват по един и същи начин огледалата не страдат от хроматична аберация.



Сферична

Особеност на всички сферични повърхности е това, че оптичните елементи, чиито повърхнини са такива не могат да съберат успореден сноп светлина в точка. Това произтича от разликата в степента на пречупване в края и в средата на лещата - фокусните им разстояния са различни за различните зони. Получава се така, че лъчите, пречупени от крайните зони се фокусират по-близо до лещата, от тези от средните и централни зони. В резултат на това образът на успоредния светлинен лъч не се фокусира в точка, а в малко кръгче с разсеян ореол около него. Подобен е ефектът и при сферичните огледала - там сферичната аберация възниква в следствие на това, че отразените от повърхността им успоредни лъчи не се фокусират в една точка. Лъчите, отразени от крайните зони на огледалото се събират в точка, която е по-близо до огледалото, отколкото точките, в които се събират лъчите, отразени от централните зони. При лещите тази аберация се коригира чрез използването на комбинация от две лещи, изработени от оптични стъкла с различен коефициент на пречупване. Такава двойка лещи се нарича апланат. За избягване на сферичната аберация в огледалните системи вместо сферични огледала се използват параболични, които са свободни от тази аберация за безкрайно отдалечен обект. Затова в много от огледалните телескопични системи се използва параболично огледало.





Кома

Тази аберация е подобна на сферичната аберация, но се проявява по края на полето и при наклонен лъч светлина. Причината, както и при сферичната аберация, е нееднаквото оптично действие на отделните зони на лещата(огледалото)-лъчите от различните зони не се фокусират в една точка. Изразява се в петно със специфична форма, наподобяваща комета-ярко петно с ветрилообразна опашка. Корекцията на комата става чрез използването на комбинация от лещи. Такава коригирана система се нарича апланат. Намаляването на ефекта на комата се постига и чрез диафрагмиране на оптичната система.




Астигматизъм

Астигматизмът е аберация, която също се проявява в края на полето. Получава се от това, че лъчите от две взаимно перпендикулярни надлъжни сечения на снопа светлина, например във вертикална и хоризонтална равнина, не се фокусират в една точка. Астигматизмът се изразява в това, че образът на точка не е точка, а петно с формата на елипси или чертички. Астигматизъм се получава и когато оптичната повърхност не е с еднаква форма в две взаимно перпендикулярни равнини и има различни фокусни разстояния в тези равнини. Оптична система с изправен астигматизъм се нарича анастигмат.




Кривина на полето

Кривината на полето се изразява в това, че множеството от фокусите на лъчите, падащи под различен ъгъл към оптичната система не е равнина, а ротационна повърхнина. Това води до неясен образ, който е на фокус само за част от него, например само в центъра, но не и в краищата.




Дисторсия



Изкривяване на геометричните форми на обекта, в зависимост от местоположението на диафрагмата: a - негативна дисторсия,
b - позитивна дисторсия, c - отстранена дисторсия, чрез симетрично разположение на оптичните елементи спрямо диафрагмата.
Дисторсията е аберация, при която се нарушава подобието между обекта и неговия образ, изграден от оптичната система. Поражда се от това, че мащаба на изображението (линейното увеличение) на различно разстояние от центъра не е еднакъв. В резултат на това образът на прави, перпендикулярни на оптичната ос не са прави а криви линии. Ефектът е толкова по-голям, колкото по-отдалечен е обектът от оптичната ос. Дисторсията бива положителна (възглавницообразна) и отрицателна (бъчвообразна). Положителна е, когато с нарастване на наклона на светлинния лъч нараства и линейното увеличение, и обратно. Видът на дисторсията зависи и от това, от коя страна на оптичния елемент е диафрагмата - ако тя е между него и обекта дисторсията е отрицателна; ако диафрагмата е между оптичния елемент и образа - положителна. Дисторсия не се наблюдава, когато диафрагмата е поместена в средата на оптичната система.
Често любителите астрономи прибягват до две техники, чрез които се постига удължаване на фокусното разстояние на телескопа от няколко пъти до няколко десетки пъти чрез окулярна проекция или чрез леща на Барлоу. Това са два чудесни начина да се постигнат големи увеличения, необходими в лунната и планетна фотография или при визуални наблюдения. Всъщност едно от най-популярните сред любителите помощни средства при наблюденията им с телескоп е лещата на Барлоу. Тя представлява отрицателна леща (или група лещи със същата оптична сила), която се слага между обектива и окуляра на телескопа. Служи за увеличаване на фокусното разстояние на обектива на телескопа, което пък води до по-голямо увеличение при използване на същия окуляр. Създадена е в резултат на съвместната работа на Питър Барлоу и Джордж Долонд. През 1833 г. Барлоу изчислява отрицателна ахроматична леща, която Долонд монтира на своя телескоп. За първи път е изпробвана при наблюдения и измерване на тесни двойни звезди. Обратно на положителните (събирателни) лещи, които превръщат успоредния сноп светлина в сходящ отрицателните разсейват снопа и го правят разходящ. Това им свойство се използва при лещата на Барлоу. Разликата е, че при нея входящият сноп светлина, който идва от обектива не е успореден, а конусообразен. Снопът след лещата запазва формата си на конус, но вече по-заострен, точно както би бил създаден от по-дългофокусен обектив без леща на Барлоу. Увеличението (всъщност степента на увеличение на фокусното разстояние на телескопа) на лещата на Барлоу зависи от две неща - оптичната сила на самата леща и разстоянието й до обектива или фокуса му.



В схемата и формулите по-долу означенията са следните:
Fоб - фокусно разстояние на обектива;
fб - фокусно разстояние на лещата на Барлоу;
Fекв - еквивалентно (резултатно) фокусно разстояние на обектива;
d - разстояние от главния фокус на обектива до лещата на Барлоу;
x - разстояние от еквивалентния фокус на обектива до лещата на Барлоу;
M - увеличение на лещата на Барлоу;
При разумно изменение на това разстояние качеството на изображението се запазва много добро. Друга особеност при използването на лещата на Барлоу е, че ако разстоянието до главния фокус на обектива е равно на фокусното й разстояние светлинният сноп след нея става успореден - еквивалентният фокус на обектива е в безкрайност. В този случай телескопът практически се превръща в галилеев телескоп.

Teлескоп


Устройство на телескопа

Астрономическият телескоп е сбор от оптични и механични елементи, всеки със определено предназначение. Най-общо всеки телескоп може да се раздели на две главни части - тръба (тубус), в която е поместена оптиката и монтировка (статив), чрез която става възможно практическото използване на телескопа.
Тръба на телескопа

Тръбата служи за осигуряване и запазване на правилното и точното разположение на оптичните елементи на телескопа. В общоприетите представи на хората тя е цилиндрична, но съществуват форми с друго сечение. Например, много от любителските телескопи тип "Добсон" са с квадратни "тръби", изработени от дървени плоскости. Съществуват телескопи, в чиито оптични схеми са включени допълнителни огледала, които неколкократно отразяват светлинния лъч в пространството между обектива и окуляра. Оптичната ос прилича на буквата "Z", а формата на тяхната тръба е доста странна, ако въобще можем да говорим за такава. По-големите телескопи пък въобще нямат тръби в истинския смисъл на думата. Поради това, че тръбите на такива големи телескопи биха станали много тежки и трудни за изработване, те са заместени от специална метална конструкция. Такива са "тръбите" на най-големите телескопи в света. По принцип в тръбата на телескопа е монтирана цялата оптична система, състояща се от обектив, окуляр, допълнителни огледала, призми и др.
Обектив на телескопа

Обективът е най-важната част от оптическата система на телескопа. Той фoрмира образа на наблюдавания обект. Много често за охарактеризиране на телескопа се използват именно стойностите на диаметъра и фокусното му разстояние. Например като говорим за телескоп система "Нютон" 200mm f/5 (или 200 mm, 1:5) се има предвид, че този телескоп има диаметър 200 mm и относителен отвор 1/5 от фокусното разстояние (т.е. фокусно разстояние 1000 mm). В зависимост от вида му телескопите се делят на два главни типа - рефрактори и рефлектори. Рефракторът е типът, с който най-често хората свързват думата "телескоп". При тях обективът представлява леща, монтирана в горния (предния) край на тръбата. Обективите на съвременните любителски рефрактори се изработват от няколко отделни лещи, които са слепени помежду си или между тях има тънък слой въздух. Към тръбата се прикрепят чрез метален пръстен, в който са поместени лещите, и който се завива към тръбата. Самите лещи са от висококачествени оптични стъкла, с различна степен на пречупване на светлината, което спомага за намаляване на оптическите дефекти, наречени аберации. Друг способ за подобряване на качеството на образа е полагането върху оптическите повърхности на обективите (и окулярите) на антирефлексно покритие, или т.нар просветляване (МС - multi coating). По този начин в значителна степен се намалява отразяването на светлината от стъклените повърхности. Ако обективът на телескопа е огледало, той се нарича рефлектор. Особеност на всички рефлектори е, че обективът (огледалото) се намира в долната страна на тръбата, "на дъното" й. Огледалото представлява дебел стъклен диск (например едно 200 mm огледало е дебело около 30 mm), вдлъбнат от горната страна и покрит с отразяващ алуминиев слой. Обикновено при любителските телескопи вдлъбнатостта на огледалото има формата на сфера или параболоид. Поради това, че по принцип огледалните обективи са по-големи и по-тежки от лещовите монтирането им към тръбата на телескопа е по по-сложен начин. Причината е, че стъклените огледала трябва да се монтират така, че да не провисват от собствената си тежест и да не променят формата на огледалната повърхност. Освен това, това монтиране на огледалото към тръбата трябва да позволява регулирането на положението му спрямо оптичната ос на телескопа (т.нар. юстиране).
Вторични огледала

В оптичните схеми на всички рефлектори има и допълнителни (вторични) огледала, които насочват светлинния лъч към удобно за монтиране на окуляр място. Обикновено те са в горната част на тръбата и отклоняват лъча настрани (система "Нютон") или я връщат към "дъното" на тръбата (система "Касегрен" и др.), където е и окуляра. По принцип всички рефрактори, както и катадиоптричните телескопи, са снабдени с т.нар. зенитни призми или огледала. За разлика от вторичните огледала при рефлекторите, те не участват задължително в оптичната схема на телескопа, а се използват по желание и за улеснение при наблюдения в областта на зенита.
Окуляр

За закрепването на окуляра към тръбата на телескопа всички телескопи имат т.нар. окулярен възел (окулярно, фокусировъчно устройство). Чрез окулярният възел става възможно и фокусирането на системата - добиването на остър образ на наблюдавания обект. Окулярните възли се състоят от две основни части - едната е неподвижна и закрепена към тръбата на телескопа, а другата е подвижна спрямо първата, в нея се слага окуляра и чрез нея се фокусира. Към окулярните устройства на по-сериозните любителски телескопи е възможно и присъединяването на фотоапарат и CCD-камера. По този начин телескопът става достъпен за фотографиране на небесните обекти в главния му фокус или с окулярно увеличение.
Търсач и гид-телескоп

Обикновено телескопите имат голямо увеличение и малко зрително поле и откриването на търсения небесен обект е затруднено. Най-елементарният начин за насочване на телескопа е чрез обикновено "прицелване" на око към обекта. Но за по-лесното насочване и откриване му всички телескопи са снабдени с т.нар. търсач. Оптичната ос на търсача е строго успоредна на оптичната ос на телескопа и това, което се вижда в неговия център се вижда и в зрителното поле на телескопа. За улеснение окулярите на търсачите са снабдени с кръст, спрямо който може да се центрира търсеният обект. Тъй като при фотографирането е необходима голяма точност на движението на телескопа се налага постоянното му сверяване спрямо някоя, т.нар. водеща звезда. Поради малкото им увеличение нормалните търсачи не биха удовлетворили това изискване. Затова се използва гид- телескоп. Той представлява достатъчно мощен телескоп, обикновено рефрактор, който в много случаи е съизмерим по характеристики с основния телескоп, през който се фотографира.
Видове телескопи според оптичната им система

В зависимост от оптическата система телескопите се делят на три главни групи: рефрактори (лещови), рефлектори (огледални) и т.нар. катадиоптрични (огледално-лещови).
Рефрактори (лещови телескопи)
Рефракторите са телескопи, при които главният оптически елемент - обективът е леща, намираща се в предния край на тръбата. Според това, какъв тип окуляр имат, рефракторите се делят на две системи, носещи имената на Галилей и на Кеплер.
Рефрактор система Галилей
Смята се, че първите далекогледни тръби са изобретени в началото на XVII век в Холандия. Скоро от това откритие се заинтелесовал Галилей, който за първи път го използвал за астрономически наблюдения. Това станало на 7 януари 1610 г., а първите наблюдавани обекти били Луната и близкия да нея Юпитер. Първият телескоп бил дървен, обвит с хартия, обективът бил плоско-изпъкнала леща и имал фокусно разстояние около 980mm и диаметър около 16mm. Окулярът бил от двустранно вдлъбната леща и давал увеличение около 20 пъти. Окулярът бил в малка тръбичка, чрез която се фокусирало. Стъклото за лещите било некачествено, с много въздушни мехурчета и със синкав оттенък. След първите си наблюдения Галилей изработва и други телескопи, два от които са запазени и до днес. При галилеевата система окулярът е малка разсейвателна (отрицателна, "вдлъбната") леща, разположена пред фокалната равнина на обектива. Тя "изправя" светлината идваща от обектива в успореден сноп, който се разглежда от окото. Основно предимство на този вид рефрактори е, че те дават прав образ след окуляра и могат да се използват за земни наблюдения. Но за сметка на това зрителното поле е много малко.
Рефрактор система Кеплер
Година след първите наблюдения на Галилей Йохан Кеплер описва друга телескопична система, при която окулярът е събирателна (положителна, "изпъкнала") леща. Тук окулярът играе ролята на лупа - през него се разглежда образът на обекта, създаден от обектива във фокалната равнина. Поради по-високото качество на образа и по-голямото зрително поле в астрономията се използват рефрактори от този тип, а това, че образа е обърнат не е от значение. По същество всички бинокли и зрителни тръби са кеплерови рефрактори, в които е включен и елемент, изправящ образа - призми или лещи. За подобряване на качеството на изображението обективите на рефракторите се правят от няколко, обикновено слепени лещи (например положителна-отрицателна-положителна). Такива обективи се наричат ахромати, апохромати и др. За намаляване на загубата на светлина и избягване на отраженията от стъклените повърхности върху обективите и окулярите се нанася специално антирефлексно покритие.
Рефлектори (огледални телескопи)
Рефлекторите са телескопи, при които главният оптически елемент - обективът е вдлъбнато огледало, намиращо се на "дъното" на тръбата. Светлината, идваща от обекта се отразява от обектива, придобива формата на сходящ сноп (конус) и се събира, като създава образ на обекта в т.нар. фокална равнина (във фокуса). По принцип в оптическата схема на рефлекторите са включени и допълнителни (вторични) огледала за извеждане на образа на удобно за разглеждане място. Има различни системи рефлектори, но масово от любителите се използват само няколко от тях.
Рефлектор система Нютон
Идеи за създаването на огледални телескопи имало още по времето на Галилей, но едва през 1668 г. Исак Нютон създава първия действащ рефлектор - малко телескопче с диаметър на огледалото 2.5 cm и фокусно разстояние 16cm. Днес това е най-разпространеният сред любителите астрономи напрактика тип телескоп. Обективът на рефлекторите система Нютон представлява вдлъбнато параболично огледало. Отразената от него светлина се фокусира в една точка по оптичната ос на обектива. За да бъде улеснен достъпът до фокуса се използва второ, по-малко плоско огледало, чрез което светлината се отвежда към окулярния възел. Изискванията към огледалата са точността на повърхността им да не е по-малко от 1/8 от дължината на вълната на светлината (0.00007mm). Особеност на този вид телескопи, породена от начина на движение на лъчите в тръбата е, че окулярният възел се намира в горния край на тръбата. На пръв поглед това е непривично за телескоп, но е много удобно - окулярът е на нивото на очите и не се налага използването на допълнителна изправяща (зенитна) призма. Някои от предимствата на рефлекторите система Нютон са, че тази оптична схема е евтина и лесна за изработка дори в любителски условия, могат да се правят сравнително големи и светлосилни телескопи (f/4 до f/8), дава светъл образ, наблюдението се извършва удобно и температурната адаптация на оптиката в отворената тръба е по-бърза.
Рефлектор система Грегори
Все по същото време били изнамерени и телескопи с други оптични схеми. При рефлекторите система Грегори лъчите, отразени от главното огледало попадат в по-малко вдлъбнато елипсовидно огледало, откъдето се насочват към окуляра. Той се намира зад главното огледало и затова в него е направен отвор. Това двойно отразяване на светлината води до възможността за намаляване на дължината на тръбата при сравнително голямо фокусно разстояние - вторичното огледало удължава фокусното разстояние на цялата система. Така тази система позволява по-големи увеличения в сравнение със система Нютон при по-малка дължина на тръбата. Тъй като вторичното огледало се намира след фокалната равнина на главното, образът създаден след окуляра е прав. Недостатък на този вид телескопи е необходимостта от изрязване на отвор в средата на главното огледало, което е съпроводено с определени трудности и рискове.
Рефлектор система Касегрен
Рефлекторите система Касегрен са подобни по действие на тези от система Грегори. При тях светлината, отразена от параболичното главно огледало се отразява още веднъж от вторично хиперболично огледало и се насочва към центъра на първото. Както и при система Грегори, със смяна на вторичното огледало с друго с различно фокусно разстояние може да се промени фокусното разстояние на цялата система без забележима промяна на размерите на тръбата (подобно на лещата на Барлоу). Освен това то помага и до отстраняване на сферичната аберация.
Катадиоптрични (огледално-лещови) телескопи
Стремежът да се доведат до минимум всевъзможните оптични аберации на рефракторите и рефлекторите е довел до създаването на комбинирани огледално - лещови телескопи. В тези инструменти функциите на огледалата и лещите са разделени така, че огледалата да формират образа, а лещите да коригират изкривяванията, които огледалата създават.
Максутов-Нютон
За да се получи свободно от аберации изображение по оста на системата и при използването на сферично главно огледало Д.Максутов добавя ахроматичен мениск. Неговата сферична аберация компенсира напълно сферичната аберация, създадена от главното огледало. Друго преимущество на тази система е, че при промяна на положението на мениска спрямо главното огледало може да се отстрани комата. Но за да се достигне това се налага удължаване на тръбатадо два пъти.
Шмидт - Касегрен
Този вид телескопи е развитие на система Касегрен. При него главното параболично огледало е заменено със сферично, а за да се компенсира сферичната аберация, създадена от него се използва стъклена пластина със специална форма. На пръв поглед тя прилича на обикновена стъклена пластина, но с много слаб релеф - по краищата е като отрицателна леща, а в средата като положителна. Тази пластина се слага на входа на тръбата, преди вторичното огледало, като по този начин я затваря и предотвратява турболенцията в нея. Такива са много от съвременните любителски телескопи, произвеждани на запад.
Максутов-Касегрен
Както и Шмидт - Касегрен тази система е усъвършенстване на система Касегрен. Тук за компенсатор на сферичната аберация от главно (сферично) огледало към оптическата схема е добавен дебел мениск. Вторичното огледало е закрепено в средата на мениска, а в много случаи се прави компромис с пълното отстраняване на сферичната аберация и то просто е направено чрез алуминизиране на централната част на мениска.
За целия екип е истинско удоволствие, че имахме възможността да посетим най-големият телескоп в България, а и на целия Балкански п-в. Това е т.нар. двуметровият, който се намира в НАОРожен. Куполът е с маса около 250 тона на подвижната част, с диаметър около 20 метра поне. Самия телескоп тежи 80 тона, като огледалото е около 2 тона, с D=2m, изработено от пирекс или зеродур. Насочването на телескопа става, като от пулта се задават деклинацията и ректасцензията на обекта. Данните от трите пулта се пращат в сложно електронно устройство работещо в помещение с постоянна температура. Устройството наподобява голям процесор реализиран с ТТЛ логики. За двата фокуса и пътя на светлината: Фокусите на телескопа са два: Куде и RC /Ричи-Кретиен/. Kуде фокуса слиза под пода на подкуполната зала на петият, по-долен етаж. От друга страна RC-фокуса е на задния край на самия телескоп, зад главното огледало, където в средата на леглото му има една четириъгълна касета за прикачане на CCD камерата или на разни други устройства (като при касегрен-изхода). При смяната на фокусите се сменя вторичното огледало с друго, с различна степен на изпъкналост (и двете са хиперболични, както и главното огледало - форма много трудна за изработване). Различната изпъкналост на вторичното огледала естествено променя резултантния фокус на цялата система. В режим Куде между вторичното и главното огледало се слага едно плоско диагонално, под ъгъл 45 градуса, което отбива светлината в страни по кухата деклинационна ос, след което тя се отразява от второ огледало, преминава през часовата ос, през южния лагер и слиза в долния етаж. Освен вторичното огледало, при смяна на фокуса от Куде на RC, диагоналното огледало се прибира ръчно в страни, в някакво гнездо от вътре на тубуса, за да не пречи на светлината да преминава назад към централния отвор на главното огледало. Фокусировката се извършва чрез движение на вторичното огледало (независимо кое от двете е монтирано) напред-назад по протежение на главната оптична ос на инструмента. Това се извършва от стъпков електродвигател. В режим RC, отразената от вторичното огледало светлина преминава през централния отвор на главното огледало и се събира във фокуса F' /RC-фокус/. В режим Куде, вторичното огледало се сменя с друго по-изпъкнало, което променя резултантното фокусно разстояние на цялата система. Поставя се и диагоналното огледало 3, което отбива светлината в кухата деклинационна ос, а след отражение в плоското огледало 4 - и в полярната ос, до събирането й във фокуса F" /Куде фокус/. Така светлината преминава в долния етаж, където са гида и Куде-спектрографа. За монтировката на телескопа: тубусът се уравновесява от противотежестта P, като общия център на тежестта пада върху полираната сфера S, която лагерува на маслената възглавница a. Така долният южен лагер a' остава разтоварен (местата където се извършва лагеруване са представени в зелено).

Фотоапарат

Когато гледаме някаква снимка, ние подучваме впечатление за обемност под какъвто и ъгъл да я гледаме. Ако на снимката се вижда автомобил, спрян пред някаква къща, той закрива всичко, което се е намирало зад него в момента на снимането. Образът е плосък, губи се ефектът на присъствието. Това е особено силно изразено, когато снимката се гледа под някакъв ъгъл. Защо фотографията не ни дава информация за обемността на околния святω Фотографията ни дава информация само за амплитудата на светлината и нищо за фазата и. Следователно тя не ни дават точно 50% от информацията за снимания предмет. Конструкция и технологиии при конвенциалните фотоапарати. Свойството на сребърния нитрат да почернява с течение на времето било известно още на Албертус Магнус (1280 г.), но едва Йохан Шулце през 1727 г. открива, че причината за това е светлината. Той оставя на хартия, пропита с разтвор на сребърен нитрат, в тъмна стая и тя в течение на седмици останала непроменена и само няколкоминутното й облъчване с пряка слънчева светлина коренно я променяло. Първото практическо приложение на химическото действие на светлината върху сребърните соли предлагат Беджвут и Деви, които получават силуети върху кожа и хартия, пропита с ратвор на сребърен нитрат. И двамата обаче са безсилни да запазят образите : изнесена на светлина, кожата или хартията напълно почернявала поради пълното разлагане на сребърната сол върху досега неосветената повърхност. През 1827 г. Никифор Ниепс прави интересен опит, като използва откритата няколко века преди това камера обскура от Леонардо да Винчи. Той покрива една добре полирана медна плочка с тънък слой от разтвор на асфалт в лавандулово масло. Поставя плочката в камера обскура и я осветява в течение на 4 до 6 часа. След това подлага медната плочка на действието на киселина и върху нея получава образа на предмета, с който облъчва плочката. Било вече съвсем ясно, че ако се обединят камера обскура като съоръжение, в което ще се получи образа, и сребърните соли или асфалтовия разтвор като вещество, върху което ще действа светлината, могат да се получат образи на реалните предмети. Кое вещество да избереω Синът на Ниепс - Изидор предлагат първия фотографически процес, който получава името дагеротипия. Добре полирана посребрена медна плочка на тъмно се поставя под действието на йодни или бромни пари в течение на 30 до 200 sec . С нея (пак на тъмно) се зарежда камера обскура, в която по-късно светлината ще разложи сребърната сол и ще се получи скрит образ. Фотографическия процес бил прекрасно средство за обективно регистриране на явленията в природата. Около 1880 г. вече се правят сухи плаки, покрити с желатинова светлочувствителна смес (бромид или йодид). Успоредно с увеличаването на чувствителността на плаките върви и усъвършенстването на фотообективите. Едно важно нововъведение е построеният от Рутенфурд през 1864 г. телескопски обектив, коригиран за сините лъчи и специално пригоден за фотографиране. През 1894 г. Алберт Кьониги Денис Тейлор изработва нов обектив, който независимо от простотата си има особено добри качества. Той се състои от три прости лещи (затова се нарича триплет): Събирателна, разсейвателна и отново събирателна, но видовете стъкло, от което са направени отделните му съставки и техните параметри, го превръщат в първокласен фотообектив. Решаваща роля за безвъзвратното въвеждане на фотографията, като метод в астрономията е случая през 1866 г. Рутенфурд снима Плеядите, много години преди това акуратно нарисувани от Бесел. В кометните опашки при фотографиране и двамата откриват "завихряния" - детайли, които с просто око не могат да се видят, а мъглявината в Орион при по-продължителна експонация нарастнала близо три пъти в сравнение с това, което вижда окото.
В един обикновен фотоапарат, използващ полимерен филм с нанесено върху него светлочуствително покритие (емулсия) за фиксиране на полученото изображение (това е т.н. негатив (или позитив), който ще бъде получен след химическа обработка на филма). Обективът представлява система от няколко лещи, които дейтват като една събирателна леща. Зад обектива се разполага светлочувствителният материал за защитен от светлонепропуснлив корпус. Процесът протича по следния начин: Снимащият фиксира част от сцената, която желае да заснеме, фокусирайки я през реализираната в конкретния фотоапарат система, след което натиска бутон, при което светлината, отразила се от обектите на заснеманата сцена, минава във вид на фотони през системата от стъклени (или пластмасови) лупи, монтирани в обектива, преминава през диафрагмата, която, в зависимост от зададената от потребителя стойност, влияеща на размера й, и времето, измервано в части от секундата (може да бъде и няколко секунди или дори часове), определяно от другата механична система във фотоапарата (настройките на диафрагмата и времето определят величината на експозицията), въздейства върху емулсията, нанесена върху лентата, предизвикавайки химическа реакция. Впоследствие, за фиксиране на резултатите от тази реакция, се използват химически процеси, познати като "проявяване", фиксиращи резултата. Всеки фотоапарат има затвор, който не пропусска светлинните лъчи освен когото е отворен. С часовников механизъм се задава времено, през което затворът остова отворен. Това се нарича време за експонация. Всички съвременни обективи имат вградена бленда. Това е венец от метални листенца, които подобно на ириса на окото могат да разширяват или свиват отвора, през който минава светлината. Чрез блендата и времето за експонация се регулира светлинният поток, който попада върху филма. А през визора се виждат границите през,в които следва да намерим тези обекти, които желаем да снимаме. Разбира се, голямо количество съвременни фотоапарати позволяват експозицията да се настройва автоматично, улеснявайки по този начин снимащия.


Конструкция и технологии при цифровите апарати.


В последно време, точно както и в другите области на компютърния бранш, и цифровата фотография се развива с бързи темпове, все повече и повече измествайки традиционната фотография, основана на получаване на изображение върху емулсионен слой на лента. Цифровите апарати намират все повече приложения и може да заместят обикновените. От гледна точка на конструкция цифровите апарати са доста по-сложни от обикновените, макар и да съдържат някои аналогични елементи и системи. Те също имат обектив с лупа, фокусираща потока от отразена светлина, който, преминавайки през обектива, попада на специален светлочуствителен елемент (сензор, image sensor). Този елемент носи името CCD (Charget- Coupled Device) матрица, върху елементите на която се фиксира първоначално изображението, преди да бъде записано върху съответния вид носител на информация, използван в конкретния модел апарат. Специален изчислителен блок анализира постъпващата информация, определяйки величините на стойностите на вградената (ако я има) светкавица, баланса на белия цвят и т.н. След това матрицата захваща изображението и го предава към АЦП (Аналогово-Цифров Преобразувател), от чиято разрядност, между другото, също зависи качеството на получената цифрова снимка. АЦП анализира аналоговите импулси, прихванати и съхранени върху матрицата, и ги преобразува в цифров формат. След тази операция в действие влизат един специализирани микропроцесора със съответното програмно осигуряване, които извършват по-нататъшната обработка на данните до краен резултат, който се записва върху съответния носител и вече може да се извежда на дисплея.


Устройство на матрицата.


И така, матрицата е сложен полупроводников елемент, съставен от множество светлочуствителни елементи изградени от фотодиоди. Тези елементи са групирани и разположени по определен начин, а не хаотично, и затова образуват матрица с възможност до адресируем достъп до всеки активен елемент от нея. Съвременните цифрови фотоапарати от по-висок клас, особено за полу-и професионални цели (както, впрочем и видеокамерите), използват по три отделни сензора за RGB-съставните на входящия сихнал. Всеки от тези сензори получава своят цвят-червен, зелен или син, като излишните цветови съставки се отделят от филтри, пропускащи сигнал само с определена дължина на вълната. Конструктивно видът и начинът на разполагане на филтрите, отделящи определения цвят (червен, зелен, син, или допълнителните светлосин, пурпурен и жълт) е различен при различните производители на цифрови апарати и дори при различни модели от един производител. В голяма част от матрицата се използват микроскопични лупи, разположени над всеки пиксел от матрицата, служещи за фокусиране и насочване на фотоните точно към определен участък от пикселния елемент, поради разлики в чуствителността в различни зони. Фотоните след това се трансформират в електрони спомощтана силициев фотодиод, който се разполага непосредствено под микролупата в светлочуствителната област, а самата област запазва електрическия заряд на принципа на кондензатор. За да може матрицата да поеме следващата снимка, тя периодично се инициализира (изчиства) с честота няколко десетки пъти в секунда. Производителите на матрици използват и различни конструкции от филтри, пропускащи светлина с определена дължина на вълната (т.е. определен цвят).


Фокусно разстояние

е разстоянието от задната главна равнина на обектива до точката, в която се събира фокусираната /пречупена или отразена/ светлина. В астрофотографията често се използват няколко оптични системи влкючени в една, с общо фокусно разстояние. Обикновено за първа оптична система служи главният обектив на телескопа, а като втора може да се използва качествен окуляр или обратно обърнат по-качествен фотообектив, с които при няколкократно увеличение се препроектира образа от фокуса на обектива /първичния фокус/ във втора фокална равнина. Друг метод за постигане на голям резултантен фокус е използването на двуелементна ахроматна разсейваща леща /леща на Барлоу/, която поставена малко преди главния фокус на обектива води до изместване на Гаусовата равнина на системата далеч напред, т.е. постига се по-дълъг резултантен фокус. Както и във фотографията, под светлосила се разбира способността на един обектив да възпроизведе във фокалната си равнина изображение с определена осветеност.


Разделителна способност на обектива и на фоточувствителните емулсии

Tова е способността на обектива да предаде като разделени две близки точки във фокалната си равнина, последвана от способността на фоточувствителната емулсия да регистрира тези точки също като разделени. Фронтовете на плоските светлинни вълни, идващи от далечните звезди, достигат различните области от изкривената повърхност на огледалото по различно време. Освен това част от светлината дифрактира покрай краищата на обектива, покрай централното препядствие - вторичното огледало и покрай носачите му. Поради това звездното изображение във фокуса на телескопа не е точково, а във вид на малък диск с диаметър няколко микрона, наричан още дифракционно петно или диск на Ери. Има много начини за оценка на разделителната способност, например според размерите на дифракционното петно или според други условия, като увеличението на инструмента спрямо разделителната способност на невъоръженото око .


Нощна външна фотография

Едни от най-впечатляващите резултати, които можете да получите с вашия фотоапарат са ефектни външни фотографии заснети нощем, без използване на фотосветкавица или други осветлители. Както вече знаем, при по-слаба осветеност на обектите се задава по-продължителна експозиция или се работи с по-отворена диафрагма. Ако снимаме в полумрак, това естествено означава, че работим в условие на силен недостиг на светлина. Следователно е необходимо да зададем експозиция с по-голяма продължителност. Но какво ще стане, ако в това време в полезрението на фотообектива се появи движещ се, излъчващ светлина обектω Движещият се обект ще изчертае върху негатива своята траектория, която вероятно ще вдъхне повече динамика във вашата фотография. Подобни ефекти можете да получите например, ако в обхвата на обектива попаднат светлини от движещи се автомобили или от ниско прелитащи самолети. Интересна сложна и многоцветна плетеница от траектории можете да получите например, ако снимате фойерверки по време на илюминации. Поради повишеното времетраене на експозицията, нараства вероятността в полезрението на фотообектива да навлязат повече движещи се обекти, а техните светлинни траектории ше се получат по-удължени, описващи по-сложни фигури. Има още много начини за получаване на по-артистични фотографии на нощни панорами: чрез използване на разноцветни светофилтри, чрез наслагване на няколко изображения върху един и същи кадър, при снимане по време на интересни природни явления, при симетрии чрез отражения от водни повърхности, "водни пътеки" срещу ярки светоизточници и др.


Конфигурация телескоп - фотоапарат

При този начин на фотографиране телескопът, или по-точно неговият обектив замества обектива на фотоапарата. Светлината, която се събира от обектива на телескопа попада направо върху негатива във фотоапарата. За този начин на снимки е необходимо да отвиете обектива на апарата, както и да извадите окуляра на телескопа. Сега тялото на апарата трябва да се монтира на мястото на окуляра на телескопа. Това става с т.нар. фотоадаптер (T-ring) - това е преходникът между телескопа и апарата. По-тънката част се слага в окулярния възел (вместо окуляра), а на другия край се завива тялото на фотоапарата (на резба са фотоапаратите Зенит и Практика). Поради това, че снимането в главния фокус на обекти, различни от Луната и Слънцето предполага наличието на стабилна монтировка, отлично насочване на полярната ос и използването на допълнителен гид-телескоп (с фокусно разстояние, не по-малко от това на телескопа, през който снимате).

Лупа

Много оптикомеханични прибори за точни измервания са снабдени с оптични устройства, позволяващи наблюдаване на техните скали или на други обекти под увеличение. Такива са различни видове сферометри, рефрактометри, инструментални и универсални микроскопи, вернерите на скалите при някои телескопи, проективната оптика на аналитичните везни и пр. Най-общо, всички тези устройства представляват един тубус, в който е монтирана единична леща или по-сложен окуляр, през който наблюдателят вижда скалата на прибора или интересуващия го обект под увеличение като през лупа.
Лупата, микроскопът и телескопът са оптични уреди, с които се постига една и съща основна цел: да се увеличават размерите на образа върху ретината на окото, които създава разглеждания през съотвяетния уред предмет. Когато гледаме предмета с невъоръженоо око, размерът на образа зависи от ъгъл , под който окото вижда предмета. Когато предметът се приближава към окото, ъгълът  расте и образът върху ретината става по-голям. Ъгълът  достига максимална стойност, когато предмета е в близката точка. Той не може да се доближи повече, защото невъоръженото око няма да е в състояние да го фокусира. Ако обаче пред окото се постави събирателна леща с по-малко фокусно разстояние, наречена лупа, предметът може да се приближи още повече и ъгъл  да стане по-голям от максималната стойност. Когато предметът се намира между лещата и фокусът и F, образът е недействителен, прав и увличен. При преместване на предмета от фокуса F към лещата образът също се приближава към лещата. Ъгълът  е максимален, когато недействителния образ достигне разстоянието на най-ясно гледане. Предмета и неговия недействителен образ не могат да се доближават повече до лещата, защото окото няма да е в състояние да фокусира образа. Максималното увеличение на лупата се постига при максимална акомодация на окото. Нормалното око може да фокусира недействителния образ от лупата, когато той се намира между близката точка и безкрайност. Когато очният м,ускул е максимално отпуснат, недействителния образ от лупата трябва да е в безкрайност. С обикновена лупа се постига ъглово увеличение 3 до 4 пъти.

Микроскоп

Микроскопът, създаден през 1590г. От холандеца Захариас Янсен, а според други още от Галилей, е изминал дълъг път на техническа еволюция от първите си образци до съвременните му съвършени потомци. В зависимост от природата на лъчението, което образува увеличеният образ на обекта в микроскопа, се различават два вида микроскопи- оптични (фотонни) и електронни. При оптичните се използва светлинен поток от видимата, ултравиолетовата или инфрачервената област на спектъра, а при електронните- поток електрони. Микроскопът е оптически апарат, който дава увеличен образ на недостъпни на големина за човешкото око близки обекти, с които увеличава разделителната му способност. Оптическият микроскоп се състои от механическа част - статив, колонка с носещо рамо, тубус, револвер за смяна на обективите, предметна масичка, държател на кондензора, система за грубо и фино регулиране на разстоянието между обекта и обектива (макро- и микровинт), и от оптичната част- светлинен източник, кондензор, обективи и окуляри. Задачата на светлинни източник е да инерира сноп светлинни лъчи, които, преминавайки или отразявайки се от обекта, да формират образа му. Светлинни източник е съставен от лампа, от разположена пред не събирателна леща-колектор, и от секреторна диафрагма- полева диафрагма. Като източник на фотонно лъчение най-често в оптичната микроскопи се използват нисковолтови лампи с нажежена спирала. Широко приложение днес намират халогенните лампи от този тип, които работят в среда от халогенен елемент. Те се отличават с голям интензитет на излъчването и дългатрайност. За специални цели се прилагат и други източници- живачни лампи под високо налягане (за УВ-лъчние), ксенонова дъга (при прожектиране) и др. Кондензорът служи да събере и да насочи върху обекта снопа лъчи от светлинни източник. Съществуват различни видове кондензори: обикновен двулещов на Аббе, еднолещов широкополев (за най-слабите обективи), панкратичен (с плавно променяща се апаратура) и специални-тъмнополев, фазовоконтрастен и др. При осветяване на препарата по т.нар. метод на А. Кьолер излизащият от кондензора сноп лъчи е успореден. Съгласно законите на геометричната оптика обективът дава увеличен, обърнат и реален образ на обекта, върху който кондензорът събира светлинни сноп, излизащ от източника. От своя страна окулярът дава увеличен, прав и нереален образ на образа получен от обектива. Според теорията на създател на съвременни оптически микрскоп- немският физик Е. Аббе, микроскопският образ е изменен образ на светлинни източник от обекта, които играе ролята на дифракционна решетка. Образът се получава от интерферирането на лъчите, преминали край обекта (оптичен сноп), и от лъчите, дефрактирали в него (дифрактирал сноп). При дадена комбинация от обектив-окуляр общото увеличение се определя от произведението на увеличенията им означени върху тях. Допълнителното увеличение (около 1.5х) се получава при употребата на бинокулярна тибусна надставка, а при микрофотографита - от разстоянието между фотоматериала и окуляра (проекционно увеличение).

Тъмнополев микроскоп

Тъмнополевият ефект се състои в насочване към обекта на сноп лъчи под такъв ъгъл, че те да не попаднат във входни отвор на обектива. Ако по път си лъчите срещнат обект с повърхност между среди с различен коефициент на пречупване на светлината, част от тях дифрактират (разсейват се) и попадат в обектива. Така контурите на наблюдавани обект (в повечето случаи клетки)стават контрастно видими като светещи детайли на черен фон. Всеки обикновен микроскоп може да бъде превърнат в тъмнополев чрез замяна на обикновения му кондензор с тъмнополев. В тъмнополевият кондензор лъчите се насочват косо чрез засенчване в долната му фокална равнина на централната част от снопа лъчи, хвърлени от светлинни източник, като понякога вместо лещи се използват огледални повърхности (кардиоиден кондензор). Тя е особено ценна, когато се изследва подвижността на бактерии и сперматозоиди чрез заснемане със сравнително дълга експозиции, при което се регистрира траекторията на обекта.

Фазовоконтрастен микроскоп


Обектите, които се наблюдават, могат да бъдат амплитудни или фазови. При амплитудните обекти се поглъщат или се отразяват равномерно всички или част от лъчите на смесената бяла светлина. При равномерно поглъщане обектите са различно сиви до черни, а при поглъщане на част от лъчите - с цвета на пропуснатата или отразена част от спектъра. При фазовите обекти, които се различават по коефициент на пречупване на светлината, лъчите изминават различен оптичен път, вследствие на което изостават или избързват по фаза на електромагнитните си колебания едни спрямо други. Фазовоконтрастната микроскопи се прилага широко за наблюдаване на живи, неоцветени клетъчни обекти, което е от особен интерес в областта на клетъчната физиология.

Положителен и отрицателен фазов контраст


Ако венецът на фазовата пластинка в обектива е по-слабо пречупващ от останалата и част, обектите с по-висок коефициент на пречупване на светлината по-тъмни от фона - получава се т.нар положителен фазов контраст. Ако венецът е по-силно пречупващ, тези обекти са светли на тъмен фон - отрицателен фазов контраст. Внасянето на допълнителна абсорбация на светлината във венеца намалява ореола около обектите, което е характерно за т.нар. аноптрален контраст по финландски хистолог А. Вилска. Негативният и аноптралният контраст се предпочитат при наблюдение на дребни обекти, които биха контрастирали недостатъчно при положителен фазов контраст.

Интерферентен микроскоп

При фазови контраст внесената допълнителна фазова разлика е постоянна. При интерферентни микроскоп фазовата разлика, внесена от обекта, може да бъде определена на базата на сравнение със сноп лъчи, непреминали през него. Съществуват различни конструкции интерферентни микроскопи. Огромна заслуга на пионер в тази област има съветски физик А. Лебедев, създал през 1930 г.интерферентен микроскоп, прилаган и днес, на базата на интерферометъра на руски учен Я. Ямин. Тъй като фазовите разлики завист от коефициента на пречупване на светлината, а този коефициент зависи от концентрацията на разтворените в обекта вещества, от фазовата разлика може да се изчисли обемът, сухата маса, белтъчното съдържание и изпъкналостта на обекта. чрез две последователни измервани е възможно да се определи масата на разтворими вещества или броят на рецепторите, свързващи вещества с позната молекулна маса в отделни клетки. Тези възможности превъзхождат пределите на всички методи за определяне на обем и маса.

Поляризационен микроскоп фазов контраст


Използва се, когато е необходимо да се определи наличието и специфичните оптични качества на веществата, които имат свойството да пречупват двойно светлината. Характерни за устройството му са поляризаторът, разположен под кондензора (превръща преминаващата през него светлина в равнинно поляризирана), и анализаторът, разположен над обектива (с него се определя равнината на поляризаци на светлината, излизаща от обекта). При кръстосани анализатор и поляризатор зрителното поле е тъмно поради несъответствие между равнините на поляризаци. На зрителното поле личат само тези двойно пречупващи светлинни обекти, чийто равнина на поляризаци съвпада с равнината на анализатора. При употребата на компенсатори различията в поляризацията се преобразуват в цветни разлики. В биологичните обекти оптично активни са тези вещества, които имат кристална или линейно периодична структура, например някои мембрани, колагенните влакна, течните кристали на мастните киселини и пр.

Флуоресцентен микроскоп фазов контраст


Флуорисценцията е свойство на някои вещества под въздействието на късовълново фотонно лъчение - ултравиолетово (УВ) или синьо, да излъчват светлина с по-голяма дължина на вълната. Тя се дължи на преминаването на електрони на по-външна орбита,като при възвръщането им се освобождава квант енергии под формата на фотонно лъчение с по-голяма . Първична флуоресценция е тази, която се дължи на естествени съставки на тъканите, а вторична - на внесени отвън вещества, например флуоресциращи багрила (флуорохроми). Във флуоресцентни микроскоп пред богат с УВ и сини лъчи светлинен източник (живачна лампа под високо налягане) преместени т. нар. възбуждащи филтри, които задържат тези лъчи, но пропускат възбуденото лъчение (флуоресценцията на обекта). Флуоресцентният анализ е високочувствителен метод и особено ценен имунологията и цитохимията. Чрез него може да бъдат разграничени концентрации от порядъка на 50 молекули флуорохром на квадратен микрометър.

Електронен микроскоп, или космически скок в разделителната способност на микроскопа фазов контраст


Електрони микроскоп е създаден през 1937 г. от немските учени Е. Руска и М. Кьолн. При него за формирането на образа на обекта се използват поток електрони, за които, както и за фотонното лъчение, са присъщи вълнови свойства, но с малко по-малка дължина на вълната - от 0.0055 до 0.0039 nm при прилаганите ускоряващи напрежения от 50 000 до 100 000 V. Това обуславя повишаването на разделителната способност до 0.2 nm - за биологични обекти. Електронният микроскоп позволява увеличени до 1 000 000 пъти. Принципното му устройство е следното: На върха на затворена куха метална колона е разположен източник на топлинно електронно лъчение, съставен от катод - V-образна, накалявана с ток от няколкостотин микроампера волфрамова нишка, част от емисията на която се насочва и преминава през отвор (централна апаратура) на разположени по-долу анод и образува насочен надолу електронен сноп. В колоната се поддържа вакуум от порядъка на 0.013 mb, за да се избегне разсейването на този сноп. Събран от електромагнитното поле (електромагнитна леща) - кондензатор, снопът пада върху обекта. Част от електроните преминават през него без отклонени, а друга част се разсейват от внесените в него при предварителна обработка тежки атоми. Така формираният образ на обекта се увеличава от втора магнитна леща - обектив, а след това и от трета - проекционна, като се хвърля върху луминисцентен екран или фотографска платка.

Високоволтов електронен микроскоп


С увеличение на ускоряващото напрежение на електронни сноп намалява дължината на вълновите му колебания () и разсейването му. Това повишава разделителната способност на микроскопите. С увеличението на енергията на електроните нараства и тяхната твърдост (пробивност). Те откриват път към изследването на биологични обекти с по-значителна дебелина, например цели живи клетки, поставени в микрокамери, и към дълбочинната им стереофотографии.

Сканиращ електронен микроскоп


При обикновени електронен микроскоп образът се получава от преминали през обекта сноп електрони, който попада върху флуоресцентни екран или върху фотоплатка. По този начин не може да бъде получена информация относно релефа на наблюдавани обект. Това става възможно чрез конструирани на съвършено друг принцип сканиращ електронен микроскоп. При него повърхността на фиксирани и слабо метализиран чрез нанасяне (запрашване) под вакуум на злато или злато-паладий обект се обхожда точка по точка (сканира) от електронен сноп със сечение от порядъка на 10 nm или по-малко. В зависимост от ъгъла на попадението и от характера на повърхността на обекта част от лъчите са абсорбират, разсейват се или избиват вторични електрони от обекта. Детектор на електрони, разположен в страни от обекта, получава тази информация и преобразува върху синхронизирана със сканиране