Tìm hiểu về thị kính trong kính thiên văn

Chúng ta cùng tìm hiểu xem thị kính là gì và những tác dụng cơ bản của thị kính.

Thị kính có tác dụng gì?

Thị kính, một vấn đề không kém phần quan trọng sau khoản vật kính. Sau khi đã đầu tư kha khá cho thân ống kính thiên văn và chân đế thì bạn chả thể xem được gì nếu không lắp thị kính vào. Khi đã có một vật kính tiêu sắc hoàn hảo hay một gương cỡ bự, chẳng lí gì bạn lại không muốn có một bộ thị kính tốt để tương xứng với những gì mà vật kính đem lại.

Có tác dụng tăng góc trông của vật – hay nói cách khác là phóng to vật lên nhưng trong đa số và gần như là tất cả các thị kính đều làm từ một hay nhiều thấu kính ghép lại. Nghe thật buồn cười phải không, nhưng bạn có để ý là ta có thể dùng gương cầu để làm vật kính ( vì nó có tác dụng hội tụ tia sáng ) thì chẳng lý gì ngăn cấm việc dùng một gương cầu làm thị kính cả – mặc dù công dụng của chúng là như nhau. Nhưng cho đến giờ thì trong thực tế mình chưa thấy một trường hợp nào như thế cả cho nên trong khuôn khổ bào viết này sẽ chỉ nói đến thị kính làm từ một thấu kính.

Cầm kính lúp lên và soi vào một con kiến, ta thấy con kiến dường như lớn hơn. Nói khoa học hơn thì chiếc kính lúp đã giúp ta tăng góc trông của con kiến. Và giá như hành tinh hay ngôi sao cũng ở gần như con kiến thì đơn giản hơn biết bao, ta chỉ việc dùng kính lúp và soi. Thực tế thì không phải vậy nhưng vật kính đã giúp ta điều đó, đưa hình ảnh của vật thể ở xa vô cùng về gần ngay trước mắt. và ta chỉ còn việc nhìn chúng qua thị kính thôi.

Khi nói đến thị kính, về cơ bản thì các tính chất quang của vật kính như thế nào thì nó cũng đúng với thị kính. Nó cũng khúc xạ tia sáng, cũng bị các loại quang sai…. nhưng do mục đích sử dụng và đối tượng của chúng là khác nhau cho nên chúng cũng đòi hỏi có những yêu cầu kĩ thuật khác nhau. Đối tượng của vật kính là các thiên thể xa xôi thì đối tượng của vật kính lại là ảnh do vật kính tạo ra. Tiêu cự của thị kính thì ngắn hơn rất nhiều so với vật kính.

Cả thấu kính hội tụ hay phân kì đều dùng làm thị kính được nhưng hình ảnh của chúng đem lại rất khác nhau.

Thấu kính phân kì khi dùng làm thị kính sẽ cho ra ảnh thuận chiều, chiều dài hệ ống kính tối thiểu L = f1-f2. Hình ảnh ít bị quang sai và cầu sai ( thực ra không phải là ít đâu ) do chúng loại bỏ hầu hết các tia sáng phần rìa. Cũng chính vì việc đó mà trường nhìn của chúng khá nhỏ.

Còn nếu dùng thấu kính hội tụ để làm thị kính thì các tính chất của nó gần như là trái ngược lại với thấu kính phân kì: ảnh ngược chiều, quang sai rõ rệt hơn, kích thước cả hệ dài hơn L = f1=+f1 và chúng cho trường nhìn rộng hơn.

Trong thực tế thì người ta dùng thấu kính hội tụ hay một hệ thấu kính tương đương để làm thị kính vì các ưu điểm mà nó đem lại. Nhưng các bạn nên biết là thị kính làm từ thấu kính phân kì lại xuất hiện trước tiên, và chính nó đã giúp galile làm nên lịch sử. [/:)] Một thị kính bình dân như Huygen cũng được cấu thành bởi 2 thấu kính đơn. Ở thị kính Ploss thì con số này là 4 hoặc 6. Điều này đủ cho ta thấy việc lái tia sáng sao cho đạt yêu cầu ở tiêu cự ngắn khó khăn đến mức nào. Cụm từ “tiêu sắc” giờ đây đã trở nên phổ thông đến mức nó đã bị rút gọn đi khi nói về thị kính. Các thị kính chúng ta bỏ tiền ra mua của các hãng vốn chúng đã tiêu sắc rồi, chúng chỉ hơn kém nhau ở các tiêu chí khác thôi. Và khi mua một thị kính chúng ta quan tâm đến những vấn đề gì:

– Tiêu cự của thị kính:

Huygen 1.25, Ploss 25 hay Celestron 10. Các con số đó là tiêu cự của thị kính tính bằng milimet. Trên thực tế thì dải tiêu cự rất rộng và nhiều: 4, 6, 8, 9, 10, 12.5, 20, 25, 35, 40. Vậy giá trị của tiêu cự có ý nghĩa gì? Chúng đại diện cho khả năng phóng đại hình ảnh. Tiêu cự càng ngắn thì chúng càng làm tăng góc trông của vật lên nhiều lần. Bạn sẽ cần khoảng 2-3 thị kính để đáp ứng trong hầu hết các nhu cầu quan sát khác nhau. Một thị kính tiêu cự ngắn sẽ cho ra độ phóng đại lớn, rất thích hợp để quan sát mặt trăng, hành tinh… vì các vật thể đó tự bản thân chúng đã khá sáng rồi cho nên chúng ta có thể quan sát với độ phóng đại lớn để nhìn rõ thấy các cấu trúc, chi tiết mà chất lượng ảnh không bị suy giảm quá nhiều. Quan sát một cụm sao, một tinh vân thì bạn sẽ cần một thị kính dài. Mục đích là để tăng độ sáng cho vật thể cần quan sát vì các đối tượng đó khá mờ và tối.

Một điều các bạn cần quan tâm: ảnh tạo ra bởi vật kính là không đổi, và giờ chúng ta chỉ còn việc xem ảnh đó theo các nào mà mình muốn thôi. Bạn muốn xem kéo dãn bức ảnh đó ra để chúng to lên – cũng được thôi, nhưng đồng nghĩa với việc ảnh sẽ bị tối và mờ đi. Một sự so sánh không hoàn toàn chính xác nhưng hãy tưởng tượng. Bạn muốn quan sát với độ phóng đại 10 lần thì bức ảnh sẽ tối đi 100. To lên 100 lần thì chúng sẽ mờ và tối đi 10000 lần. Hãy thật sự khôn ngoan để cân bằng giữa 2 yếu tố này.

– Trường nhìn:

Khi chưa lắp thị kính vào kính thiên văn, hãy đưa mắt và quan sát thị kính, bạn sẽ thấy một vòng tròn sáng. Đó là trường nhìn thấy của thị kính. Mọi thông tin về hình ảnh chúng ta nhìn thấy sẽ nằm trong đó. Trên lí thuyết thì trường nhìn của một thị kính không phụ thuộc vào tiêu cự cũng như đường kính của các thấu kính tạo nên chúng mà chỉ phụ thuộc vào việc ghép các thấu kính thành phần lại với nhau như thế nào. Nhưng trên thực tế thì tiêu cự dài và đường kính lớn sẽ tạo thuận lợi cho nhà sản xuất tạo ra một trường nhìn rộng mà vẫn đảm bảo các quang sai được hạn chế tốt. Trường nhìn cũng là một yếu tố chúng ta cân nhắc khi mua thị kính.
Trường nhìn rộng đem lại cho ta một cảm giác quan sát tốt hơn nhưng nó cũng rất mắc tiền. Trường nhìn từ 30 -45 độ được coi là trường nhìn hẹp. Từ 50-60 độ là mức trung bình. 65-72 độ được coi là trường nhìn rộng và trên 72 độ là những thị kính với trường nhìn siêu rộng.

– Khoảng đặt mắt:

Khi đưa con mắt của ta để quan sát thì ở một khoảng các nào đó tính từ mắt đến bề mặt thị kính , ta có thể quan sát thấy toàn bộ trường nhìn của thị kính – đó là khoảng đặt mắt của mỗi một thị kính. Và yếu tố này phụ thuộc vào các ghép các thấu kính thành phần. Một khoảng đặt mắt coi là lí tưởng khi nó lớn hơn 25mm ( để sao cho cả người bình thường và người đeo kính vẫn có thể quan sát được mà không bị thiệt về trường nhìn ).

– Chuẩn thị kính:

Khi mua thị kính chúng ta hay thấy có một thông số đi kèm với thông số tiêu cự. VD: Thị kính huygen 12.5mm 0.965 inch. Ở đây con số 0.965 inch là một chuẩn của thị kính. Nó ám chỉ đường kính thân của thị kính – phần gá vào focus hoặc bộ đổi góc chứ không phải là đường kính của thấu kính tạo nên thị kính như nhiều người vẫn lầm tưởng. Có 3 chuẩn thị kính đó là chuẩn 0.965 inch, chuẩn 1.25 inch và chuẩn 2 inch. Chuẩn 0.965 đã lỗi thời và nó chỉ còn xuất hiện trên các thiết bị quang ngày xưa hoặc các kính thiên văn rẻ tiền do hạn chế về năng lực quang học của chúng. Chuẩn thị kính 1.25 inch là chuẩn thị kính phổ biến nhất hiện nay mà anh em chúng ta hay sử dụng. Nhưng nó cũng có giới hạn của chúng.

Các nhà sản xuất khó có thể tạo ra một thị kính tiêu cự quá dài mà vẫn đảm bảo quang sai thấp. Thường thì các thị kính chuẩn 1.25 tiêu cự tối đa ở mức an toàn của nó là 40mm mà không thể dài hơn. Chuẩn thị kính 2 inch thì khá hiếm là lạ đối với đại đa số chúng ta. Nó chỉ dành cho các kính thiên văn cỡ lớn vì chúng đắt – nhưng đổi lại, chính kích thước đường kính thân lớn nên đã tạo điều kiện cho nhà sản xuất phát triển các mẫu thị kính dài hơn và rộng hơn.

– Đường kính lỗ thoát ánh sáng.

Tuy nó không phải là một yếu tố ta có thể lựa chọn khi mua thị kính nhưng nó cũng gắn liền trong quá trình sử dụng. Đây là một con số chỉ kích thước lỗ thoát ánh sáng ra khỏi thị kính, được đo bằng độ phóng đại/ đường kính vật kính. Tại sao ta lại quan tâm đến chúng. Bởi vì đồng tử ở mắt người chỉ mở được tối đa 7mm ( ở người trưởng thành) và 5mm( ở trẻ em và người già). Vấn đề ở đây là gì, chùm ánh sáng do vật kính và thị kính dày công tạo ra thoát ra ngoài thì ta mong muốn toàn bộ chùm sáng đó phải đi vào trong mắt, nhưng nếu kích thước chùm sáng thoát ra ngoài đó > 7mm thì thật là lãng phí. Mắt ta không thể cảm nhận được hết chúng. Cho nên khi tính toán độ phóng đại, hãy lựa chọn thị kính để đạt được độ phóng đại sao cho Độ phóng đại/đường kính vật kính < 7 nhé.Như vậy, thị kính bản thân nó giúp ta quan sát hình ảnh các thiên thể với góc trông lớn hơn mắt thường nhiều lần. Hi vọng qua bài viết trên đã giúp các bạn có những kiến thức căn bản để lựa chọn ra một vài thị kính phù hợp với nhu cầu quan sát của bản thân nhất.

Theo thienvanhanoi.org