Выходя из дому, хорошо бы прихватить с собой… нет, не зонтик — подзорную трубу! А почему, объясню. Скажем, вы разыскиваете по адресу дом, и тот, что вы ищете, оказался на противоположной стороне улицы. Разглядеть его номер невооруженным глазом просто невозможно. Тут вас и выручит подзорная труба. А как удобно еще издалека определить номер приближающегося автобуса, трамвая.

Правда, обычная труба громоздка. Но помнится, в одном техническом журнале описывалась подзорная труба размером с авторучку, которую сделал какой-то энтузиаст. Поскольку найти то издание не удалось, попробуем спроектировать миниатюрный прибор самостоятельно.

Сначала немного теории. Глаз способен различать две точки, расстояние между которыми не меньше одной дуговой минуты. Наглядно это можно представить так: две точки отстоят от нас на 21,5 метра, а расстояние между ними… 1 мм. Запомним это и приступим к работе.
Устройство нашей подзорной трубы приведено на рисунке 1. Передняя линза (объектив) положительная, задняя (окуляр) — отрицательная. Ведь если вставить и здесь положительную линзу, изображение будет перевернутым, как в телескопе.

Лучи света, идущие от далекой точки, можно считать параллельными. Обратите внимание, пучок света в объектив входит широкий, а выходит узкий. Отношение их ширины и характеризует увеличение трубы. Любой прибор, сжимающий пучок света, способен работать в качестве подзорной трубы. В нем может вообще не быть линз. Но наша труба традиционного типа. Ее увеличение вычисляют как отношение фокусных расстояний объектива и окуляра. Если у вас уже есть линзы, характеристики которых известны, определив это отношение, легко установить кратность увеличения.

Ну а если фокусное расстояние оптики неизвестно? Для положительной линзы найти его несложно, а для отрицательной поможет опыт, который иногда включают в школьный практикум по физике. Можно подумать, что, подобрав длиннофокусные объективы и короткофокусные окуляры, удастся получить какое угодно увеличение. В действительности это не совсем так. Угловое увеличение предмета может быть очень большим, но на нем будут хорошо различимы лишь те детали, угловые размеры которых ограничиваются волновой природой света. Они зависят от отношения длины волны света  λ к диаметру объектива D и определяются по формуле:

Отсюда ясно, почему столь огромны объективы у телескопов. В нашем случае диаметр первой линзы не будет превышать 20 мм. Иначе не положишь трубу в карман. Увеличивать она будет в 6 — 7 раз. Если, например, в объективе линза с фокусным расстоянием 10 см то в окуляре следует применить отрицательную линзу с фокусным расстоянием около 1,5 см. Представить, что можно разглядеть в проектируемую трубу, поможет… телеэкран. Угловое разрешение подзорной трубы следует выразить через число строк аналогичного по четкости телевизионного изображения.

Вот несложное математическое выражение, связывающее пять параметров при наблюдении в подзорную трубу — длину световой волны λ , расстояние до объекта R и главный его размер Н, диаметр объектива D, число строк N:

В этом равенстве все величины, кроме числа строк, даны в метрах. Предположим, вы хотите знать, на каком расстоянии объект высотою 0,2 м (номер трамвая или лицо человека) будет виден с четкостью телевизионного изображения в 625 строк, если диаметр объектива 0,02 м. Длину световой волны примем за 0,0000006 м. Искомое определяем по формуле:

Попробуйте проделать такой опыт. В листке бумаги прорежьте окошко, в десять раз меньшее по высоте, чем у экрана вашего телевизора, и через него смотрите передачу. Вы скоро убедитесь, что и десятикратно уменьшенной четкости (60 строк) вполне достаточно для уверенного прочтения номера автобуса, узнавания лица.

Значит, и карманная подзорная труба позволит вам видеть интересующие предметы на расстояниях 90 — 550м.
На рисунке 2 — один из ее возможных вариантов. Для уменьшения габаритов здесь в объективе применена прямоугольная линза.
Труба будет давать по горизонтали и вертикали разную четкость. Но то же самое наблюдается и в телевизоре, где она соответственно 625 и 550 строк.
Осталось проработать способ наводки на резкость, сделать наглазник — и мини-труба готова.

А.ВАРГИН.
Журнал Юный техник №5-96г.