Huygens okular

Den Huygens okularet ble utviklet i det 17. århundre av den nederlandske astronomen, matematikeren og fysikeren Christiaan Huygens , og er derfor et av de eldste linsesystemer . Huygens 'optiske beregninger hadde vist at splitting av den plano-konvekse enkelt okulære linsen i to enkeltlinser, som var vanlig på den tiden, kunne redusere fargefeil ( kromatisk aberrasjon ) i nærakseområdet til linsen, så vel som sfæriske avvik og astigmatisme .

Historisk utvikling

Christiaan Huygens begynte å være interessert i teorien om linser i 1653, hvoretter hans nære bror Constantijn Huygens ble med på prosjektet, og sammen lærte de kunsten å linseslipe for å kunne produsere linser, linsesystemer og teleskoper . Resultatene av bakken linser var opprinnelig gode opp til en utmerket slipeteknikk, som allerede var støttet av maskiner på den tiden.

Huygens teori, som avledet reglene for forholdet mellom linsens form og mengden aberrasjon , var mer enn ekstraordinær i sin tid. Dette var grunnlaget for utviklingen av hans linser, linsesystemer og tilhørende teleskoper og mikroskoper .

I 1662 lyktes Huygens å produsere et okular gjennom utallige praktiske forsøk, som han opprinnelig konkluderte med i notatene sine, til tross for feil som fargekanter på kanten, at det ikke kunne forbedres ytterligere.

"Vi gir her, om ikke den beste kombinasjonen av alle linser, som det vil ta lang tid å utforske og muligens være umulig, men en som har vist seg å være egnet gjennom erfaring."

Fra et teoretisk synspunkt nærmet han seg også utviklingen av okularet. I 1666 antok Huygens at han hadde beregnet den optimale kombinasjonen av en konveks linse sammen med et konkav okular for å eliminere sfæriske avvik . Huygens ga broren i oppdrag å praktisere sine optiske beregninger og sende ham disse linsene. Produksjonene samsvarte imidlertid ikke med Christian Huygens ideer, for til tross for antatt riktige beregninger forstyrret avvik det optiske bildet. Han satte ikke spørsmålstegn ved teorien hans om de produserte linsene, men så etter årsaken i feil utførelse av slipingen av broren og konkluderte på grunnlag av feilen.

Tre år senere, 1. februar 1669, lyktes han endelig å konfigurere to linser som avlyste de urovekkende fargene (sfæriske avvik) og det såkalte Huygensche okularet kunne brukes i teleskoper og mikroskop.

konstruksjon

Huygens okular

Huygens okular består av to plano-konvekse linser laget av samme type glass, atskilt fra hverandre med et lag med luft. De flate sidene på linsene er rettet mot øyet. Den største av de to linsene kalles feltlinsen (eller kollektivlinsen), den mindre kalles øyelinsen , som fungerer som et forstørrelsesglass.

Den kromatiske forstørrelsesforskjellen kan elimineres ved et bestemt arrangement . Denne plasseringen av de to linsene innebærer at feltlinsens brennvidde må være tre ganger øyeobjektivets og at avstanden er to ganger brennvidden til øyelinsen. Denne okularkonstruksjonen hadde fremdeles fargekanter, men Christiaan Huygens lyktes med sin konstruksjon for å redusere de sfæriske avvikene, astigmatismen og forvrengningene. Huygensche okular, støttet av bruken til dags dato, kan noen ganger beskrives som den viktigste forbedringen av okularet på 1600-tallet.

Den fokale plan ligger mellom linsene. Hvis linsene er laget av materiale med identiske brytningsindekser og systemet brukes som et teleskop med det ene øyet i ro for observasjon av et (nesten) uendelig langt objekt, kan den ideelle (laveste fargefeil) avstanden til linsene beregnes som følger:

${\ displaystyle d = {\ frac {f_ {A} + f_ {B}} {2}}}$

hvor og er brennvidden til de to linsene. ${\ displaystyle f_ {A}}$${\ displaystyle f_ {B}}$

Bruk i dag

Den optiske utformingen av Huygens okular anses nå som foreldet, da øyet må bringes veldig nær okularet . Det tillater også bare et lite synsfelt , har et høyt nivå av bildeforvrengning (spesielt med teleskoper med liten brennvidde ) og har fortsatt gjenværende fargefeil. Likevel brukes okularene fremdeles i billige teleskoper og mikroskoper i dag, da produksjonen er relativt billig. Også i optikk blir dette linsesystemet fortsatt brukt som et eksempel på en veldig enkel sammensatt linse.

Den største fordelen med Huygens okular kan sees når man observerer solen ved hjelp av projiseringsmetoden . Fordi de enkelte linsene ikke er limt sammen, og derfor kan systemet knapt bli skadet av sterkt sollys. Den største faren med andre systemer er at sementen mellom linsene ( Canada balsam ) vil overopphetes og deretter oppløses, danne striper eller til og med begynne å brenne.

En videreutvikling av systemet er Kellner okularet eller Mittenzwey okularet , som i stedet for de plano-konvekse linsene har to menisker (konkave-konvekse) og dermed har et større synsfelt, som utgjør opptil 50 °.

litteratur

• Dijksterhuis, Fokko Jan: Huygens og lyset fra 1600-tallet, I: Bohlmann, Fink, Weiss (Hrsg.): Lysstruktur fra det 17. århundre, München 2008.
• Franke, Georg: Christian Huygens, I: Fassmann, Kurt (red.): Verdens største historie, Zürich 1974.
• Gerlach, Ernst (red.): Leibnizens og Huygens korrespondanse med Papin. Sammen med Papins biografi og noen relaterte brev og filer, Berlin 1881.
• Gerlach, Dieter: Historie av mikroskopi. Frankfurt am Main 2009.
• Huygens, Christian: Oeuvres Completes de Christian Huygens. Publièe par la socìetè Hollandaise des Science, Vol. 13.1 en La Dioptique, La Haye 1916.
• Rienk, Vermij: Newton og Huygens, I: Mandelbrote, Pulte (red.): Resepsjonen til Isaac Newton i Europa, London 2019.
• Yoder, Joella: Opprullingstid. Christian Huygens og matematiseringen av naturen, New York 1988.

Individuelle bevis

1. ^ Georg Franke: Christian Huygens . I: Kurt Fassmann (Ed.): Storheter i verdenshistorien . Zürich 1974, s. 997-1013 . 
2. ↑ Fokko Jan Dijksterhuis: Huygens og lys av det 17. århundre . I: Bohlmann, Fink, Weiss (red.): Lysstruktur fra 1600-tallet . München 2008, s. 59-77 . 
3. ^ Christian Huygens: Oeuvres Completes de Christian Huygens . I: Hollandaise des Science (red.): La Dioptique . teip 13.1 . La Haye 1916. 
4. ↑ Fokko Jan Dijksterhuis: Huygens og lys av det 17. århundre . I: Bohlmann, Fink, Weiss (red.): Lysstruktur fra 1600-tallet . München 2008, s. 59-77 . 
5. ↑ Dieter Gerlach: Mikroskopi . Frankfurt am Main 2009, s. 118-119 .