Підзорна труба із фотозбільшувача. Як у домашніх умовах самостійно зробити надійний та потужний телескоп
Зараз я пропоную ознайомитися з тим, як зробити з підручних засобів найпростішу підзорну трубу.
Для її виготовлення знадобляться, як мінімум, дві лінзи (об'єктив та окуляр).
Як об'єктив підійде будь-якийдовгофокусний об'єктив від фото-або кінокамери, об'єктив теодоліту, нівеліру, будь-якого іншого оптичного приладу.
Виготовлення труби почнемо з визначення фокусних відстаней наявних у нашому розпорядженні лінз і розрахунку збільшення майбутнього приладу.
Метод визначення фокусної відстані лінзи, що збирає, досить простий: візьмемо лінзу в руку і, розташувавши її поверхнею до сонця або освітлювального приладу, будемо переміщати вгору-вниз до тих пір, поки світло, що проходить крізь лінзу, не збереться в маленьку точку на екрані (аркуші паперу ). Досягнемо такого положення, при якому подальші вертикальні переміщення призводять до збільшення плями світла на екрані. Вимірявши за допомогою лінійки відстань між екраном і лінзою, ми отримаємо фокусну відстань даної лінзи. На об'єктивах фото- і кінокамер фокусні відстані вказують на корпусі, але якщо вам не вдасться знайти готовий об'єктив – не біда, його можна виготовити з будь-якої іншої лінзи з фокусною відстанню, що не перевищує 1 м (або подзорная труба вийде довгою, втратить компактність – адже довжина труби залежить від фокусної відстані об'єктива), але й занадто короткофокусна лінза не придатна для цієї мети – коротка фокусна відстань позначиться на збільшенні нашої підзорної труби. В крайньому випадку, об'єктив можна виготовити з окулярів, які продаються в будь-якій оптиці.
Фокусна відстань однієї такої лінзи визначається формулою:
F = 1/Ф = 1 м,
Де F – фокусна відстань, м; Ф – оптична сила, діоптрій. Фокусна відстань нашого об'єктиву, що складається з двох таких лінз, визначається формулою:
Fo = F1F2/F1 + F2 – d,
Де F1 та F2 фокусні відстані першої та другої лінз, відповідно; (У нашому випадку F1 = F2); d – відстань між лінзами, яким можна знехтувати.
Таким чином, Fо = 500 мм. У жодному разі не можна розміщувати лінзи увігнутостями (менисками) один до одного – це призведе до посилення сферичної аберації. Відстань між лінзами має перевищувати їх діаметра. Діафрагма виготовляється з картону, причому діаметр діафрагмового отвору трохи менший за діаметр лінз.
Тепер поговоримо про окуляра. Найкраще використовувати готовий окуляр від бінокля, мікроскопа або іншого оптичного приладу, але можна обійтися і лупою, що підходить за розміром і фокусною відстанню. Фокусна відстань останньої має бути не більше 10 – 50 мм.
Припустимо, що нам вдалося знайти лупу з фокусною відстанню 10 мм, залишається підрахувати збільшення приладу Г, яке отримаємо, зібравши оптичну системуз даного окуляра та об'єктиву з очкового скла:
Г = F/f = 500 мм/10 мм = 50,
Де F – фокусна відстань об'єктива; f – фокусна відстань окуляра.
Не обов'язково шукати окуляр з такою самою фокусною відстанню, як у наведеному прикладі, підійде будь-яка інша лінза з невеликою фокусною відстанню, але збільшення відповідно зменшиться, якщо f збільшиться, і навпаки.
Тепер, підібравши оптичні деталі, приступимо до виготовлення корпусів підзорної труби та окуляра. Їх можна зробити з відповідних за розмірами обрізків алюмінієвої або пластмасової труби, а можна склеїти і самим із паперу на спеціальних дерев'яних болванках за допомогою епоксидного клею.
Труба об'єктива виготовляється на 10 см коротше фокусної відстані об'єктива, труба окуляра зазвичай має довжину 250 – 300 мм. Внутрішні поверхні труб зменшення розсіяного світла покривають чорної матової фарбою.
Така труба проста у виготовленні, але має один істотний недолік: зображення об'єктів у ній буде «нагору ногами». Якщо для астрономічних спостережень цей недолік не має значення, то в інших випадках він завдає деяких незручностей. Недолік легко усунути введенням в конструкцію лінзи, що розсіює, але це негативно позначиться на якості зображення і здатності збільшувати, до того ж підібрати відповідну лінзудосить складно.
Спробуємо зробити телескоп. Для того щоб самому зробити нескладний, але цілком працездатний телескоп, потрібні ватман, чорна туш, канцелярський клей або клейстер і дві оптичні лінзи. Ми представляємо варіанти телескопа зі збільшенням у тридцять, п'ятдесят і сто разів. Вони відрізняються лише довжиною у розгорнутому вигляді та лінзами об'єктива.
Для початку найкраще зробити телескоп із збільшенням у 50 разів.
З відповідного аркуша ватмана згорніть трубу довжиною 60 - 65 см. Діаметр повинен бути трохи більше діаметра лінзи об'єктива - близько 6 см, якщо ви використовуєте стандартну лінзу. Розгорніть аркуш і зачорніть тушшю частину аркуша, яка стане внутрішньою поверхнею телескопа.
В іншому випадку промені, що потрапили в трубу не від об'єкта спостереження, багаторазово переобразившись, потраплять у лінзу окуляра і завуалюють зображення.
Після того, як внутрішня поверхня зачорнена, можна згорнути та склеїти трубу. Лінзу об'єктива в +1 діоптрію (її ви знайдете в магазині "Оптика") закріпіть у торці труби так, як це показано на малюнку - за допомогою двох картонних обідків із паперовими зубчиками.
Друга труба з лінзою окуляра 2 повинна з невеликим зусиллям, але досить вільно пересуватися першою.
Лінзу для окуляра ви швидше за все знайдете у відділі фототоварів або витягнете зі зламаного "назовні" бінокля. Підбирати лінзу слід так: направте на неї світло від віддаленого джерела, наприклад, сонячний промінь, і стежте за тим, де вони зберуться у фокус. Відстань від лінзи до фокусу називається фокусною відстанню цієї лінзи (f). Для наших цілей окуляр повинен мати f=3-4 см. Як правило, такі лінзи мають невеликий діаметр, тому кріплення лінзи окуляра дещо відрізняється від кріплення об'єктива.
Згорніть із картону трубку довжиною 6 - 7 см з таким діаметром, щоб підібрана вами лінза щільно до неї входила. Якщо вона забезпечена широким металевим обідком, то не випадає з трубки і не потребує додаткового кріплення по краях.
Трубка з лінзою 2 зміцнюється всередині значно більше широкої трубителескопа за допомогою двох картонних кіл з отворами посередині та зубчиків із менш щільного паперу.
Далі з'єднуєте дві труби – і телескоп готовий!
Зображення виглядатиме перевернутим; це важливо при розгляді астрономічних об'єктів, але дуже зручно при спостереженнях об'єктів біля. Цей недолік можна усунути за допомогою другої лінзи з f=3-4 см... Вставте її в трубку окуляра, і зображення встане на ноги.
Телескоп із збільшенням 25 - 30 нічим, крім довжини та лінзи в +2 діоптрії, не відрізняється від 50-кратного. Його довжина - не більше 70 см, а в складеному стані ще менше - дозволяє брати телескоп у походи і зберігати в рюкзаку. Для того, щоб лінзи не забруднилися і не подряпалися, зробіть з картону футляр, зсередини і зовні обклеєний липкою стрічкою - скотчем..
Коротко наведемо тут, що можна побачити в телескоп із тією чи іншою апертурою.
30мм. Те саме, плюс супутники Юпітера Європа, Іо, Каллісто та Ганімед. За дуже вдалого збігу обставин – супутник Титан Сатурна. Смуги на диску Юпітера. Планета Нептун у вигляді зірки.
40мм. Поділяється подвійна зірка Кастор - Альфа Близнюків. Добре видно Велику Туманність Оріону та розсіяні зоряні скупчення у сузір'ях Персея, Возничого, Великого псата Раку.
60мм. Розділяється чотириразова зірка Епсілон Ліри. Видно формація Пряма Стіна в Морі Хмар на Місяці.
80мм. Видно тіні від супутників Юпітера при проходженні їх перед диском планети. У кільцевій туманності M57 помітний темний провал у центрі. Декілька супутників Сатурна. Щілина Кассіні у кільці Сатурна.
100мм. Видно супутник Рігеля - Альфи Оріона - і Полярної Зірки- Альфи Малої Ведмедиці.
120мм. Супутник Сатурна Енцелад. Деталі на диску Марса під час протистоянь – моря та полярні шапки з вуглекислоти.
150мм. Подвійність Епсілон Волопаса. Розподіл кульового скупчення M13 на окремі зірки.
200мм. Розподіл Енке в кільці Сатурна – кілька концентричних кілець, розділених проміжками. Спирали у Туманності Андромеди.
250 мм. Плутон. Супутники Урану.
300 і більше. Туманність Кінська Голова. Супутник Сіріуса. Галактики в деталях. Центральна зірка у кільцевій туманності М57. Кульове зоряне скупчення у галактиці М31.
І так підбиваємо підсумки - для того, щоб побудувати простий телескоп-рефрактор, потрібні всього дві лінзи, що збирають, - довгофокусна (з малої оптичною силою) - для об'єктиву та короткофокусна (сильна лупа) для окуляра.
Їх слід шукати на блошиних та радіоринках, у магазинах очкової оптикина худий кінець.
Перша лінза - об'єктив телескопа, якщо навести її без решти на якийсь віддалений предмет, створить його перевернуте зображення за собою, на відстані, приблизно рівній своїй фокусній відстані. Це зображення можна побачити на матовому склі або папірці або, без будь-якого скла, просто вставши за лінзою на відстані більше фокусного, і дивлячись у напрямку лінзи.
Зверніть увагу, що в останньому випадку очі доведеться акомодувати не "на нескінченність", як при розгляді лінії горизонту, а як для розгляду якогось матеріального об'єкта, що знаходиться від ока на тій самій відстані, що і площину зображення. Ви побачите збільшене перевернуте зображення віддаленого предмета, при цьому коефіцієнт збільшення дорівнюватиме фокусній відстані лінзи в см, діленій на 25 - відстань найкращого зору людського ока. Якщо фокусна відстань лінзи буде меншою за 25 см, то зображення вийде зменшеним. Найпростіший телескоп, у принципі, готовий!
Тепер із механічного боку. Для того щоб все це господарство не тримати в руках, беремо дві трубки, одна з яких всувається в іншу, або робимо їх з паперу і ПВА, чорним зсередини активованим вугіллямабо начинкою від батарейки з ПВА (балончик із чорною матовою фарбою теж підійде), і кріпимо на кінці однієї трубки об'єктив, на кінці іншої окуляр. Після цього всуваємо одну трубку в іншу, щоб бачити чітке зображення віддалених предметів. Труба готова!
Істотні моменти: об'єктив - очкове скло, конденсорна лінза або ахроматична склеювання з фокусною відстанню 40 - 100 см. Діаметр вхідного отвору телескопа 20 - 30 мм, якщо склеювання (об'єктив від якогось оптичного приладу), то можна більше. Якщо діаметр буде більше наведених значень, зображення може вийти неконтрастним. Для обмеження діаметра робимо діафрагму – вирізаємо картонне коло діаметром, рівним зовнішньому діаметру об'єктива, у ньому по центру вирізаємо круглий отвір діаметром 20 – 30 мм. Ставимо діафрагму впритул до об'єктиву перед або за ним.
Збільшення такого телескопа 20 – 50 крат.
Лінзи об'єктива та окуляра повинні бути встановлені в трубу якомога співвісніше. Об'єктив обов'язково має бути скляним. Що видно: в 28 мм 40 разів за містом видно зірки до 9-ї величини, кільце Сатурна і просвіт між ним і диском, супутники і дві темні смуги на Юпітері (вони здаються швидше помаранчевими), фаза Марса, коли він був 6 секунд діаметром , Кратери на Місяці, плями на Сонці (тільки при проекції окуляром, оком не дивитись!!!).
Висновок такий - за помітністю деталей цей виріб, якщо зібрано добре, перевершить і 8-кратний бінокль.
Про всяк випадок нагадуємо - очкова лінза+1 дптр має фокусне розтанення 1 метр і цілком достатня для такого найпростішого телескопа. Не варто слідувати рекомендаціям і виготовляти об'єктив з пари однакових лінз +0.5 дптр (увігнуто один до одного). Це схема "Перископ", яка має якісь переваги лише на полях 30-50 градусів, що не актуально для телескопів з їхніми полями на півградусу.
Вам знадобиться
- - 2 лінзи;
- - щільний папір (ватман чи інший);
- - епоксидна смола або нітроцелюлозний клей;
- - чорна матова фарба (наприклад, автоемаль);
- - дерев'яна болванка;
- - поліетилен;
- - скотч;
- - Ножиці, лінійка, олівці, пензлі.
Інструкція
На дерев'яну циліндричну болванку, діаметр якої дорівнює негативній лінзі, намотайте 1 шар поліетиленової плівки та закріпіть його скотчем. Можна взяти звичайний господарський пакет. Поверх плівки намотайте паперову трубуретельно промазуючи кожен шар клеєм. Довжина труби має бути 126 мм. Зовнішній діаметр дорівнює діаметру лінзи об'єктива (позитивної). Зніміть трубуз болванки і дайте висохнути.
Коли клей висохне, а труба затвердіє – оберніть її одним шаром поліетиленової плівки та скріпіть скотчем. Так само, як і в попередньому кроці, обмотуйте трубупапером на клею, щоб товщина стінок становила 3-4 мм. Довжина зовнішньої труби також 126 мм. Зніміть зовнішню деталь із внутрішньої та дайте просохнути.
Видаліть поліетилен. Вставте внутрішню трубуу зовнішню. Найменша деталь має ходити всередині більше з деяким тертям. Якщо тертя немає, збільшіть зовнішній діаметр меншої труби за допомогою одного або декількох тонких шарів . Роз'єднайте труби. Пофарбуйте внутрішні поверхні матової чорної. Висушіть деталі.
Для окуляра склейте 2 однакових паперових кільця. Це можна на тій же дерев'яній болванці. Зовнішній діаметр кілець дорівнює внутрішньому діаметру малої труби. Товщина стін становить близько 2 мм, а висота - приблизно 3 мм. Пофарбуйте обручки в чорний колір. Їх можна і відразу виготовити із чорного паперу.
Зберіть окуляр у наступній послідовності. Внутрішню поверхню малої труби з одного кінця змастіть клеєм на два сантиметри. Вставте перше, потім - маленьку лінзу. Поставте друге кільце. Уникайте попадання клею на лінзу.
Поки окуляр, зробіть об'єктив. Зробіть ще 2 паперові кільця. Їх зовнішній діаметр повинен дорівнювати діаметру великої лінзи. Візьміть аркуш тонкого картону. Виріжте з нього кружок діаметром, що дорівнює діаметру лінзи. Усередині кухоль зробіть круглий отвір діаметром 2,5-3 см. Приклейте кружок до торця одного з кілець. Ці кільця також пофарбуйте чорною фарбою. Зберіть об'єктив точно так, як ви збирали окуляр. Різниця полягає тільки в тому, що спочатку в трубувставляється кільце з приклеєним до нього кружком, який має бути звернений усередину труби. Отвір грає роль діафрагми. Поставте лінзу та друге кільце. Дайте конструкції висохнути.
Вставте коліно в об'єктивне. Виберіть віддалений предмет. Наведіть трубуна різкість, зрушуючи та розсуваючи трубки.
Зорова труба влаштована так, щоб людина, дивлячись у неї, бачила предмети під великим кутом зору, ніж вона їх бачить неозброєним оком.
Збільшення кута зору досягається за допомогою комбінації двоопуклого скла з двояковогнутим або двох двоопуклих стекол. Це скло називають також лінзами та сочевицями.
Двоопукла лінза, як показує сама її назва, випукла з обох боків, вона товщі в середині, ніж по краях. Якщо таку лінзу звернути до віддаленого предмета, то, помістивши за лінзою на певній відстані аркуш білого паперу, можна помітити, що на ньому виходить зображення того предмета, до якого звернено лінзу. Особливо добре це помітно, якщо звернути лінзу до Сонця – на білому аркуші виходить зображення Сонця у вигляді яскравого кружечка, і видно, що світлові промені, пройшовши крізь лінзу, збираються нею. Якщо потримати деякий час папір у такому положенні, то він може бути пропалений - так багато тут збирається променистої енергії.)
Точка, через яку будь-який промінь проходить, не переломлюючись називається оптичним центром лінзи (у двоопуклої лінзи оптичний центр збігається з геометричним).
Центр тієї сфери, частиною якої поверхня лінзи, називається центром кривизни. У симетричної двоопуклої лінзи обидва центри кривизни лежать на рівних відстанях від оптичного центру. Всі прямі лінзи, що проходять через оптичний центр, називаються оптичними осями. Пряма, що сполучає центр кривизни з оптичним центром, називається головною оптичною віссю лінзи.
Точка, де збираються промені, що пройшли через лінзу, називається фокусом.
Відстань від оптичного центру лінзи до площини, де розташований фокус (так званої фокальної площини), називається фокусною відстанню. Воно вимірюється у лінійних заходах.
Фокусне відстань однієї й тієї ж лінзи буває різним залежно від цього, наскільки далеко від самої лінзи перебуває предмет, якого вона звернена. Існує певний закон залежності фокусної відстані від відстані до предмета. Для розрахунку зорових труб найбільш важлива головна фокусна відстань, тобто відстань від оптичного центру лінзи до головного фокусу. Головним фокусом називається точка, в якій сходиться після заломлення пучок променів, паралельних головній оптичній осі. Він лежить на головній оптичній осі, між оптичним центром та центром кривизни. Зображення предмета виходить на головній фокусній відстані, або, як ще кажуть, «в головному фокусі» (що не зовсім точно, бо фокус - точка, а зображення - плоска фігура), коли предмет так далеко від лінзи, що промені, що йдуть від нього, падають на лінзу паралельним пучком.
Одна і та ж лінза завжди має одну і ту ж головну фокусну відстань. Різні лінзи, залежно від їх опуклості, мають різні основні фокусні відстані. Двоопуклі лінзи часто називають ще «збираючими».
Збиральна властивість кожної лінзи вимірюється її основною фокусною відстанню. Нерідко, говорячи про збираючу властивість двоопуклої лінзи, замість слів «головна фокусна відстань» говорять просто «фокусна відстань».
Чим сильніше заломлює промені лінза, тим менша її фокусна відстань. Щоб порівняти між собою різні лінзи, можна обчислювати відносини їхніх фокусних відстаней. Якщо, наприклад, одна лінза має головну фокусну відстань 50 см, а інша 75 см, то, очевидно, сильніше заломлює лінза з головною фокусною відстанню 50 см. Ми можемо сказати, що її властивості, що заломлюють більше, ніж у лінзи з фокусною відстанню 75 см , у стільки разів, скільки 75 см більше, ніж 50 см, тобто в 75/50=1,5%
Заломлюючу властивість лінзи можна характеризувати також її оптичною силою. Так як заломлююча властивість лінзи тим більше, чим коротше її фокусна відстань, то за міру оптичної сили може бути прийнята величина 1: F (F - головна фокусна відстань). За одиницю оптичної сили лінзи приймається оптична сила такої лінзи, головна фокусна відстань якої дорівнює 1м. Ця одиниця називається діоптрія. Отже, оптична сила будь-якої лінзи може бути знайдена розподілом 1м на головну фокусну відстань (F) цієї лінзи, виражену в метрах.
Оптичну силу прийнято позначати буквою D. Оптичні сили вказаних вище лінз (в одній F1 = 75 см, в іншій F2 = 50 см) будуть
D1 = 100см / 75см = 1,33
D2 = 100см / 50см = 2
Якщо в магазині ви купуєте лінзу в 4 діоптрії (так зазвичай і позначаються шибки для окулярів), то її головна фокусна відстань, очевидно, дорівнює: F = 100см / 4 = 25см.
Зазвичай, коли позначають оптичну силу "лінзи, що збирає", то перед числом діоптрій ставлять знак «+» (плюс).
Двоякогнута лінза має властивість не збирати, а розсіювати промені. Якщо звернути таку лінзу до Сонця, то за лінзою не виходить жодного зображення, промені, що падають на лінзу паралельним пучком, виходять з неї пучком, що розходиться в різні сторони. Якщо подивитися через таку лінзу на якийсь предмет, зображення цього предмета здається зменшеним. Тієї точки, де «сходяться» продовження розсіяних лінзою променів, називають також фокусом, але цей фокус буде уявним.
Характеристики двояковогнутої лінзи визначаються так само, як і двоопуклою, але вони пов'язані з уявним фокусом. При позначенні оптичної сили двоякої лінзи перед числом діоптрій ставлять знак «-» (мінус). Запишемо в зведеній таблиці основні характеристики двоопуклою і двояковогнутої лінз.
| Двоопукла лінза (збирає) | Двояковогнута лінза (розсіювальна) |
| Фокус дійсний. Головний фокус - точка, де збираються промені від нескінченно віддаленої точки, що світиться (або, що те ж саме, паралельні промені). Зображення – дійсне, перевернене. Головна фокусна відстань вважається від оптичного центру лінзи до головного фокусу позитивне значення. Оптична сила є позитивною. | Фокус уявний. Головний фокус - точка, де перетинаються продовження променів, що розходяться, що йдуть від нескінченно віддаленої світиться точки. Зображення - уявне, пряме. Головна фокусна відстань вважається від оптичного центру лінзи до головного фокусу і має негативне значення. Оптична сила негативна. |
При побудові оптичних інструментів нерідко застосовують систему із двох або кількох лінз. Якщо ці лінзи прикладені одна до одної, то оптичну силу такої системи можна розрахувати наперед. Шукана оптична сила дорівнюватиме сумі оптичних сил складових лінз або, як ще кажуть, діоптрія системи дорівнює сумі діоптрій лінз, що її складають:
Ця формула дає можливість не тільки обчислити оптичну силу кількох складених стекол, але й визначити невідому оптичну силу лінзи, якщо є інша лінза з відомою силою.
Користуючись цією формулою, можна дізнатися про оптичну силу двояковогнутої лінзи.
Нехай, наприклад, ми маємо лінзу, що розсіює, і бажаємо визначити її оптичну силу. Прикладаємо до неї таку лінзу, що збирає, щоб ця система дала дійсне зображення. Якщо, наприклад, приклавши до лінзи, що збирає в +3 діоптрії, ми отримали зображення Сонця на відстані 75 см, то оптична сила системи дорівнює:
D0 = 100см / 75см = +1.33
Так як оптична сила лінзи складає +3 діоптрії, то оптична сила лінзи, що розсіює, дорівнює -1.66
Знак мінус саме і показує, що лінза - розсіювальна.
Зміна відстані від предмета до лінзи спричиняє і зміна відстані від лінзи до зображення, тобто фокусної відстані зображення. Для обчислення фокусної відстані зображення служить наведена нижче формула.
Якщо d – відстань від предмета до лінзи (точніше, до її оптичного центру), f – фокусна відстань зображення та F – головна фокусна відстань, то: 1/d + 1/f = 1/F
З цієї формули випливає, що й відстань предмета від лінзи дуже велика, то майже 1/d=0 і f=F. Якщо d зменшується, то f має збільшуватися, тобто фокусна відстань зображення, що дається лінзою, зростає, і зображення все далі відходить від оптичного центру лінзи. Значення F (головної фокусної відстані) залежить від показника заломлення, скла, з якого зроблена лінза, і від ступеня кривизни поверхонь лінзи. Формула, що виражає цю залежність, така:
F=(n-1)(1/R1+1/R2)
У цій формулі n – показник заломлення скла, R1 та R2 – радіуси тих сферичних поверхонь, якими обмежена лінза, тобто радіуси кривизни. Корисно мати на увазі ці залежності, щоб навіть при поверхневому огляді лінзи мати можливість судити про те, чи довгофокусна вона (поверхні мало викривлені) або короткофокусна (поверхні дуже помітно викривлені).
Властивості лінз, що збирають і розсіюють, використані в зорових трубах.
На пристрої зорової труби зображено оптичну схему галілеєвої зорової труби. Труба складається з двох лінз: двоопуклою, зверненою до предмета, і двояковогнутою, через яку дивиться спостерігач.
Лінзу, що збирає промені від предмета, що спостерігається, називають об'єктивом, лінзу, через яку ці промені виходять з труби і потрапляють в око спостерігача, називають окуляром.
Віддалений предмет (не зображений на кресленні підзорної труби) знаходиться далеко вліво, на об'єктив падають промені від його верхньої точки (А) і від нижньої точки (В). З оптичного центру об'єктива предмет видно під кутом АТ.
Пройшовши через об'єктив, промені мали б збиратися, але двояковогнутое скло, поставлене між об'єктивом і його головним фокусом, хіба що «перехоплює» ці промені і розсіює їх. В результаті очей спостерігача бачить предмет так, ніби промені від нього йдуть під великим кутом.
Кут, під яким видно предмет неозброєним оком, є АОВ, а спостерігачеві, що дивиться в трубу, здається, що предмет знаходиться в ab і видно під кутом, який більший за кут АОВ. Ставлення кута, під яким предмет видно у зорову трубу, до кута, під яким предмет видно неозброєним оком, називається збільшенням зорової труби. Збільшення може бути обчислено, якщо відомі головна відстань фокусна об'єктива F1 і головна фокусна відстань окуляра F2. Теорія показує, що збільшення W галілеєвої труби дорівнює: W=-F1/F2=-D2/D1, де D1 та D2 - відповідно оптичні сили об'єктива та окуляра.
Знак мінус показує, що у галілеєвій трубі оптична сила окуляра негативна.
Довжина галілеєвої труби повинна дорівнювати різниці фокусних відстаней об'єктива F1 і окуляра F2.
Так як положення фокусу змінюється в залежності від відстані до предмета, що спостерігається, то при розгляданні недалеких земних предметів відстань між об'єктивом і окуляром повинна бути більшою, ніж при розгляданні небесних світил. Щоб мати можливість встановити належним чином окуляр, його вставляють у висувну трубку.
На конструкції підзорної труби зображено оптичну схему кеплерової підзорної труби. Предмет знаходиться далеко вліво та видно під кутом АОВ. Промені від верхньої і нижньої точок предмета збираються в О і О і, йдучи далі, заломлюються окуляром. Помістивши очі за окуляром, спостерігач побачить зображення предмета під кутом А "СВ". При цьому зображення предмета представлятиметься йому перевернутим.
Збільшення кеплерової труби: W= F1/F2= D2/D1,
Відстань між об'єктивом та окуляром у кеплеровій трубі дорівнює сумі фокусних відстаней об'єктива F1 та окуляра F2. Отже, кеплерова труба завжди довша за галілеєву, що дає те ж збільшення при такій же фокусній відстані об'єктива. Однак ця різниця в довжинах тим менша, чим більше збільшення.
У кеплеровій трубі, як і в галілеєвій, передбачено пересування окулярної трубки для можливості спостереження предметів, що знаходяться на різних відстанях.
