五千年(敝帚自珍)

主题:请问对望远镜比较懂行的, 帮忙指点一二。 -- 龙骑兵

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家园 望远镜的亮度问题

以前学过点儿光学,所以来凑热闹:

其实望远镜和相机很不一样。正常工作情况下,一个理想的望远镜,无论口径,焦距,倍数是多少,用眼睛看到或者相机照到的图像亮度都和直接目视/拍照的亮度一样。

其实这个很好理解,望远镜的作用是放大远处物体的视角,虽然进入眼睛的光通量增加了,但是视网膜上成像的大小也成比例的增加了,亮度还是一样的。

望远镜的入射光瞳=口径,出射光瞳=口径/倍数。

所谓“理想的望远镜”是指光线通过望远镜没有明显的损失--这一点比较好的镀膜总可以做到。

所谓正常工作,一般是指接近平行光入射,接近平行光出射,出射光瞳大于瞳孔/相机有效口径。

平常的使用中,有两种常见的偏离正常工作的情况:

1、用来看远处的恒星--这个时候望远镜其实还在正常状态,可是眼睛/相机处于非正常的状态。因为远处的恒星在视网膜/胶片/CCD上成像只有一点,眼睛/相机工作在分辨率极限。经过放大以后的像仍然只有一点,但是光通量增加了,所以星星的亮度提高了,星星和背景的对比度也提高了。晚上用望远镜看星空可以明显地感觉到这一点:星星变亮了,能看到的星星变多了,但是背景天空不会变亮。

2、放大倍数过大,出射光瞳小于瞳孔/相机有效口径。这个时候,视网膜上的像变大了,但是入射光通量没有成比例变大,所以成像会变暗为目视亮度的(出射光瞳/瞳孔直径)^2。这一点直接导致了目视用的望远镜的不同用途。人的瞳孔直径在白天大约在3mm左右,在黑暗的时候能够到7-8mm。如果望远镜是为了白天光线好的时候用的,出射光瞳一般在2-4mm左右,就是常见的8X20,7X20,或者10X30,10*42等。有的厂商为了兼顾一下傍晚和黎明的使用,做了些出射光瞳在5mm左右的,比如7X35之类,不过相对比较少。如果望远镜会经常工作在黑暗的条件下,比如军事侦查,领航之类的用途,通常的出射光瞳是7-8mm左右,比如常见的7X50。如果在晚上瞳孔直径7mm的时候,用出射光瞳3.5mm的望远镜,成像的亮度会降到目视亮度的1/4,就变得很不清楚了。

另外,由于手持的不稳定,没有IS的放大倍数通常不超过10倍,一般在8倍以下。

关键词(Tags): #出射光瞳
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