Các loại thị kính (phần 1)

Thị kính là thứ cần quan tâm thứ hai sau vật kính. Nó chiếm một phần không nhỏ trong việc cho ra một hình ảnh chất lượng tốt.

Bài viết này mình sẽ không nói về các đặc tính chung của thị kính mà sẽ bàn về từng loại thị kính và cách ghép của chúng, giúp các bạn hiểu được tại sao các loại thị kính lại có tên gọi khác nhau như vậy và ưu nhược điểm của từng loại.

Chắc hẳn trong đa số mọi người đều biết đến thị kính Huygens hay thị kính Plossl và phần lớn các bạn mới bắt đầu sẽ chọn thị kính Huygen cho chiếc kính thiên văn của mình do nó rẻ. Nhưng có một điều ít người biết, hai thị kính đó chỉ là một trong rất nhiều loại thị kính. Thị kính Huygen là loại thị kính ghép đầu tiên, khá đơn giản còn Plossl là loại ra đời gần như sau cùng, ở giữa chúng vẫn còn những kiểu thị kính khác mà mọi người không biết do nó không phổ biến như hai loại kia, ít nhất là ở Việt Nam.

Thị kính đơn giản nhất do một thấu kính tạo thành, nó có thể là thấu kính lõm hoặc thấu kính lồi. Chúng ta đều nhận thấy thị kính hiện nay đa phần đều là các thấu kính lồi ( hay thấu kính hội tụ ). Nhưng Galileo dùng thị kính là một thấu kính phân kì, phát hiện tình cờ của một thương nhân buôn kính người Hà Lan. Thị kính dùng thấu kính phân kì là một phát minh may mắn. Tại sao ư? Bởi vì nó được phát hiện ngẫu nhiên, không trên cơ sở khoa học nào cả. Kepler là người đầu tiên sử dụng thị kính là một thấu kính hội tụ, đây là một phát minh đã được ông tính toán chứ không phải là một may mắn đơn thuần.

Như vậy có thể nói, thị kính dùng thấu kính phân kì được phát hiện bằng thực nghiệm, còn thị kính dùng thấu kính hội tụ được tìm ra bằng tính toán. Không dừng lại ở đó, thị kính làm từ thấu kính đơn mang rất nhiều lỗi quang học như cầu sai, sắc sai, cong trường, comma…. Vậy nên sau đó người ta mới bắt đầu tìm tòi và phát minh ra các loại thị kính dùng nhiều thấu kính đơn ghép lại với nhau.

1. Thị kính Huygen

Sau gần 100 năm từ phát hiện của Galileo, Christian Huygens là người đầu tiên phát minh ra thị kính ghép từ hai thấu kính thành phần. Kiểu ghép của Huygens đó là dùng hai thấu kính hội tụ có cùng tiêu cự f đặt cách nhau một khoảng f/2. Mặt lồi của hai thấu kính cùng hướng về phía tiêu diện ảnh. Kiểu ghép này đã cải thiện phần nào hiện tượng cầu sai và sắc sai. Thị kính Huygens vốn được thiết kế để dùng cho các kính thiên văn với độ mở F/15 trở nên. Xét về tổng thể, kiểu ghép này đã cải thiện được phần nào lỗi quang học do thấu kính đơn gây ra nhưng trường nhìn của nó khá hẹp, chỉ từ 20-35 độ. Ảnh kém sắc nét và bị viền đỏ tím rõ rệt, màu sắc không đẹp.

Kiểu ghép Huygens thường dùng trong các kính thiên văn hay kính hiển vi rẻ tiền, bán theo bộ gọi là cho có. Khoảng đặt mắt của nó cũng khá ngắn, gây khó chịu cho người quan sát. Thậm chí một số người mua nó về chỉ để dùng với mục đích tạo ảnh của Mặt Trời lên một tờ giấy để quan sát gián tiếp. Cũng dễ hiểu bởi vì thị kính Huygen chỉ do hai thấu kính ghép lại nên không thể đòi hỏi một chất lượng ảnh cao ở nó được.

2. Thị kính Ramsden

Do Christian Ramsden phát minh ra vào năm 1783. Về cơ bản nó không khác kiểu ghép Huygens là mấy ngoại trừ việc hai mặt lồi của thấu kính quay lại với nhau. Với cải tiến nhỏ này, ảnh quan sát được đã giảm bớt đi hiện tượng méo trường ảnh ( méo trống ) và tăng khoảng đặt mắt lên một chút.

3. Thị kính Kellner

Năm 1849 , Kellner giới thiệu một cách ghép mới. Thị kính mới của Kellner đã cải thiện quang sai một cách đáng kể, đồng thời cho một trường nhìn tương đối thoái mái và rõ ràng. Ông đã thay thế thị kính cuối trong hệ Ramsden bằng một thấu kính achromat ( bao gồm một thấu kính hội tụ ghép với một phân kỳ ). Cải tiến này mang lại hiệu quả rất tốt. Các bạn có thể hiểu đơn giản rằng kính thấu kính kép phía sau đã sửa lỗi quang học cho thấu kính đơn phía trước.

Kết quả mà kiểu ghép này đem lại là tạo ra một hình ảnh khá tốt, trường nhìn rộng từ 40-50 độ, quang sai và cầu sai được giảm rõ rệt. Khoảng đặt mắt thoải mái hơn rất nhiều. Tuy nhiên kiểu ghép này gặp phải một vấn đề đó là sự phản xạ nội không mong muốn gây mất tương phản.

Hoàng Quốc Phương ( HAS)