Optyka

Pierwszym problemem, który należy poruszyć jest zagadnienie samej optyki. Jest to dział fizyki zajmujący się badaniem światła oraz wszelkich zjawisk związanych z jego oddziaływaniem.
Początkowo zainteresowania optyką ograniczały się do widzialnej tylko części widma optycznego, obecnie zakres ten został poszerzony o promieniowanie podczerwone, nadfioletowe a czasem także miękkie rentgenowskie i milimetrowe fale radiowe.
Jednym z działów tej nauki jest optyka geometryczna. Zalicza się do niej wszystkie zjawiska, które można wyjaśnić bez wnikania w naturę fizyczną światła. Gdy przestrzenne wymiary ośrodka zmieniają się w wystarczająco niewielkim zakresie i zmiany te zachodzą powoli, wtedy światło można traktować jako proces związany z rozchodzeniem się energii wzdłuż linii prostych tzw. promieni świetlnych. Dział ten bada również zjawiska załamania i odbicia światła oraz związane z tym zagadnienia budowy urządzeń optycznych, jak np. teleskop, okular, obiektyw itp.
Drugą gałęzią jest optyka fizyczna, która bada zjawiska uwzględniając fizyczną naturę światła. Początkowo istniały dwie przeciwstawne teorię dotyczące tej natury: optyka falowa, określająca światło jako zjawisko często falowe oraz optyka korpuskularna widząca w nim strumienie cząstek.
Kolejnym działem jest optyka kwantowa, dzięki której wyjaśnić można powstawanie widm, efekt fotoelektryczny oraz inne nowe efekty, które łączą się z wykorzystaniem światła laserowego.

Wiele pojęć związanych z optyką, a w szczególności z tym co nas najbardziej dotyczy, sprawia kłopoty początkującym. Postaramy się wyjaśnić znaczenie tych najbardziej kłopotliwych i często niejasnych zwrotów. Wytłumaczyć w miarę prosty sposób, mając nadzieję, że pozwoli to wszystkim zainteresowanym najłatwiejsze zrozumienie zagadnień związanych z tą terminologią.
Soczewka jest bryłą ze szkła mineralnego lub rzadziej organicznego z dwiema wyszlifowanymi powierzchniami roboczymi. Jeśli jedna powierzchnia jest kulista (wypukła) a druga płaska, wklęsła lub kulista mamy do czynienia z soczewką o mocy dodatniej. Jeśli zaś jedna powierzchnia jest wklęsła, a druga płaska lub wklęsła to mamy do czynienia z soczewką o mocy ujemnej.
Soczewka achromatyczna-układ złożony z dwóch lub więcej soczewek wykonanych z szkła o różnej zdolności rozczepienia światła, mający na celu likwidację aberracji chromatycznej.
Soczewka apochromatyczna – najnowocześniejszy rodzaj soczewek o poprawionych właściwościach achromatycznych, które korygują aberrację chromatyczną nie tylko dla światła czerwonego i niebieskiego ale również dla fal zielonych. Charakteryzują się doskonałą jakością ale również wysoką ceną. Praktycznie niespotykane w teleskopach dostępnych na polskim rynku.
Aberracja chromatyczna – każda soczewka w obszarze położonym poza jej osią ma właściwości pryzmatu, powoduje to, że promienie świetlne ulegają rozczepieniu na podstawowe widma. W wyniku tego za soczewka powstaje nieostry obraz o barwnym zabarwieniu. Aberrację chromatyczną usuwa się, stosując układy soczewek wykonanych z różnego rodzaju szkła, różniących się zdolności rozczepiania światła.
Aberracja sferyczna – pojedyncza sferyczna soczewka nie załamuje jednakowo wszystkich promieni na całej swej powierzchni. Tak więc jeżeli na soczewkę z punktu leżącego na osi tej soczewki, pada pęk promieni, to po przejściu i załamaniu przez soczewkę – promienie nie przecinają się dokładnie w jednym punkcie. Należy wiedzieć, że promienie biegnące dalej od osi przetną oś bliżej niż promienie biegnące przy osi soczewki. W związku z tym obraz punktu jest rozmazany. Przez dobór dwóch lub więcej soczewek o różnych kształtach i współczynnikach załamania, tworzy się układy wolne od tych wad.
Ogniskowa – zogniskowanie promieni słonecznych przez porzucone w lesie butelki, błyszczące puszki, jest powodem powstania pożarów (ognisk) i pewnie dlatego punkt skupienia się światła nazwano ogniskiem. Jest to punkt skupienia się promieni świetlnych. Zaś odległość tego ogniska (punktu skupienia) od soczewki to ogniskowa soczewki. Ognisko może być rzeczywiste gdy ogniskowa jest dodatnia (soczewki o powierzchniach wypukłych i zwierciadła wklęsłe), lub pozorne gdy ogniskowa jest ujemna (soczewki o powierzchniach wklęsłych i zwierciadła wypukłe). Odwrotnością ogniskowej mierzonej w metrach jest moc łamiąca, nazywana tez mocą główną układu optycznego. Jak łatwo wyliczyć D=1/f, soczewka o ogniskowej f=1m ma moc łamiącą D=1 dioptrii.

Barwy są ściśle związane ze światłem. Bez wiedzy o nim nie można zrozumieć czym jest kolor. Wielu naukowców próbowało to udowodnić. Pod koniec wieku XVII wielki angielski badacz Izaak Newton sugerował, że promień świetlny jest strumieniem bardzo małych cząstek, zwanych też korpuskułami.
Około roku 1690 duński fizyk Christiaan Huygens wysunął całkowicie inną ideę. Doszedł on mianowicie do wniosku, że światło jest falą. Po wrzuceniu kamienia do wody widzimy na jej powierzchni fale rozchodzące się koliście z punktu upadku kamienia. Huygens był przekonany, że światło rozchodzi się w taki sam sposób, z tą jednak różnicą, że długość fal świetlnych jest bardzo mała (nanometry). Uważał on , że odległość między wierzchołkami dwóch sąsiednich fal świetlnych wynosi kilka dziesięciotysięcznych milimetra.
Teoria ta wyjaśniała odbicie i załamanie światła, jednak dopiero w roku 1801 została poparta nowymi badaniami, które przeprowadził Anglik Thomas Young. W jego eksperymencie światło wychodzące z maleńkiego otworka padało na ekran przez dwie sąsiadujące ze sobą szczeliny. Źródłem światła była lampka sodowa emitująca żółte światło o określonej długości fali. Na ekranie pojawił się obraz z ułożonych przemiennie jasnych i ciemnych pasm. Young zrozumiał, że zjawisko to podobne jest do nakładania się fal wytwarzanych przez dwa kamienie wrzucone razem do wody. Każdy z nich daje falę, które po spotkaniu zaczynają się sumować. Gdy zetkną się dwa wierzchołki powstaje fala dwukrotnie wyższa, a po spotkaniu się dwóch dołków pojawia się jeszcze głębszy dół. Nałożenie się wierzchołka jednej fali z dołkiem drugiej powoduje wzajemne wygaszanie fal, co nazywamy interferencją.
Obserwacje Young stały się niezbitym dowodem falowej natury światła. Świadczyły one o różnych długościach fal dla poszczególnych barw tworzących razem światło białe.
Najlepiej wszystkim znane źródło światła to słońce. Jest ono ,niczym wielka elektrownia jądrowa. Wysoka temperatura i ciśnienie gazów powodują nieustanna reakcję
jądrową , w wyniku której wydziela się ogromna energia w postaci światła.
Innym równie znanym i powszechnie używanym światłem sztucznym jest żarówka. Zawiera ona cienki drucik zwany żarnikiem, zatopionym w szklanej bańce. Kiedy przez żarnik płynie prąd, drucik rozgrzewa się do czerwoności i zaczyna świecić. Szklana bańka pełni dwie funkcje. Nie tylko chroni przed uszkodzeniem delikatnego drucika, lecz
także nie dopuszcza do niego niektórych gazów. Wchodząc w reakcję z 0 2 rozgrzany ziarnik mógłby się szybko spalić.
Nieco inaczej działają świetlówki. Są to szklane rury pokryte od wewnątrz luminoforem i wypełnione parami rtęci oraz argani. W oba końce rury wtopione są 2 elektrody. Po włączeniu lampy przepływ prądu powoduje świecenie par rtęci. Luminofor pokrywający wnętrze rury pod wpływem promieniowania nadfioletowego zaczyna świecić własnym , jasnym światłem.
Świetlówka potrzebuje zdecydowanie mniej prądu niż żarówka do osiągnięcia tej samej mocy. Jest też bardziej trwała , jednak jej produkcja jest znacznie kosztowniejsza.
Do oświetlania szyldów sklepów i reklam ulicznych wykorzystuje się neonówki, a wspomnianych już lamp sodowych do rozjaśniania ulic.

CIEKAWOSTKI :

·Niektóre zwierzęta , jak robaczki świętojańskie, mają zdolność świecenia w ciemności. Tego typu zjawisko nazywa się bioluminescencją. Powstaje w wyniku reakcji chemicznych zachodzących wewnątrz ciała zwierzęcia;
·Zdolność świecenia mają również niektóre rośliny, np. opieńka miodowa, która w świetle dnia niczym nie różni się od innych grzybów, świeci zaś w ciemności;
·Światło może również powstać wskutek rozpadu cząstek radioaktywnych. Towarzyszy temu wydzielanie energii widocznej w postaci zielonkawego światła. Tego światła używa wojsko do odczytywania map. Latarki wykorzystujące światło nie potrzebuje żadnych baterii ani innych źródeł energii. Gdy przestaną świecić, są bezużyteczne

Barwa jest reakcją wzroku na światło o danej długości fali. O świetle słonecznym mówimy, że jest białe lub bezbarwne. Nie do końca jest to prawdą, ponieważ białe światło jest faktycznie mieszanką promieni świetlnych o podstawowych barwach – czerwonym, niebieskim, zielonym. Niektóre materiały, takie jak barwione szkło stosowane do produkcji witraży, odsłaniają swoją kolorową strukturę w momencie, kiedy światło je przenika. Kierując światła kolorowych reflektorów na białą powierzchnie możemy obserwować dodawanie się barw. Dwie dowolne barwy podstawowe dają wrażenie barwy pośredniej. Rzeczy, które widzimy albo same są źródłem światła, albo odbijają światło pochodzące od innych przedmiotów, albo też przepuszczają promienie świetlne.

Tęcza
Pierwsze naukowe wyjaśnienie powstawania Tęczy było dziełem Arystotelesa. Zakładało ono, że zjawisko to jest powodowane załamaniem się promieni świetlnych na kroplach deszczu. Jednak w r. 1253 Robert Grosseteste prowadzący badania w Oxfordzie wykazał, że Arystotelesowskie wyjaśnienie jest niewystarczające. Tłumaczyło ono sferyczną formę tęczy, ale nie jej kolor. Eksperymenty Grossetesta z wypełnionymi wodą szklanymi sferami pokazywały, jak promienie Słońca rozszczepiały się na kropli wody i jak towarzyszył temu zanik białego światła na rzecz kolorowych warstw. Doświadczenie kontynuował franciszkanin Roger Bacon (ok. 1292), który studiował formowanie się obrazów oglądanych przez naczynia z wodą, co odpowiadało działaniu soczewki. Pod koniec stulecia prace te zaowocowały poprawną jakościowo teorią wyjaśniającą tęczę, opracowaną przez niemieckiego dominikanina Dietricha z Fryburga.Tęcza powstaje przez rozszczepienie światła białego i odbicie go wewnątrz kropel deszczu. Łuk pierwszy to wynik jednokrotnego, a drugi dwukrotnego odbicia rozszczepionego światła wewnątrz kropli (stąd odwrócona kolejność barw i mniejsze natężenie światła). Zazwyczaj widoczny jest jedynie pierwszy łuk o promieniu zewnętrznym 42,5 stopnia, ułożony symetrycznie wokół przedłużenia prostej łączącej obserwatora ze Słońcem (barwa czerwona na zewnątrz, fioletowa wewnątrz). Drugi łuk ma promień zewnętrzny 54 stopnie i odwróconą kolejność barw.

Najważniejszym przyrządem człowieka jest jego własne oko. To zmysł wzroku umożliwia nam bowiem poznawanie otaczającego świat, pozwala na badanie dochodzącego do nas promieniowania. Oko jest bezpośrednim odbiorcą tego promieniowania, dzięki niemu możemy obserwować ciała niebieskie za pomocą teleskopu, badać ich widma lub odczytywać wyniki pomiarów dokonywanych przez inne przyrządy obserwacyjne.
Żeby więc poznać ich budowę i działanie, trzeba wpierw zaznajomić się z budową i działaniem tego nadzwyczaj ważnego narządu naszych zmysłów.
Gałka oczna człowieka ma w przybliżeniu kształt kulisty. Jej ścianę tworzą trzy warstwy: zewnętrzna błona włóknista, zwana także twardówką, błona naczyniowa i wewnętrzna błona nerwowa, zwana pospolicie siatkówką. W przedniej części gałki ocznej znajduje się rogówka, która jest przeźroczysta i nieco wypukła, oprawiona w twardówce niczym szkiełko w zegarku. Pod rogówką mamy tęczówkę, spełniającą w oku podobną rolę, jaką w aparacie fotograficznym spełnia przysłona. Tęczówkę bowiem przebija otwór, zwany źrenicą, którego wielkość może się zmieniać i w ten sposób następuje regulacja światła wpadającego do oka. Za tęczówką jest soczewka oczna, przed nią występują komory wypełnione przeźroczystą cieczą wodnistą, z tyłu zaś leży przeźroczysty twór galaretowaty, zwany ciałkiem szklistym. Rogówka, ciecz wodnista, soczewka i ciało szkliste tworzą układ optyczny, który załamuje promienie świetlne padające na siatkówkę, gdzie powstaje pomniejszony i odwrócony obraz oglądanego obiektu.
Niezmiernie ważną rolę w procesie widzenia spełnia soczewka oczna. Ma ona dwuwypukły kształt i zbudowana jest z komórek, zwanych włóknami soczewki.
Długość ogniskowa soczewki normalnego oka przy „nastawieniu” na nieskończoność wynosi około 23 mm. Może się ona jednak zmniejszać nawet i kilka milimetrów. Często się jednak zdarza, że odległość ogniskowa soczewki ocznej jest za krótka lub za długa, toteż obraz obserwowanego przedmiotu zostaje wytworzony przed siatkówką lub za nią. W pierwszym przypadku mamy do czynienia z krótkowzrocznością, a w drugim – z nadwzrocznością. Wady te można skorygować okularami z soczewkami rozpraszającymi lub skupiającymi, które poprawią odległość ogniskową soczewki ocznej.

CIEKAWOSTKA :

·Jest powszechnie znane zjawisko, że jeżeli z dobrze oświetlonego pokoju lub z ulicy oświetlonej pełnym słońcem wejdziemy do ciemnego pomieszczenia, to w pierwszej chwili prawie nic nie widzimy. Dopiero po jakimś czasie możemy dostrzec niektóre jaśniejsze przedmioty, a po dłuższym pobycie zaczynamy dobrze widzieć także przedmioty ciemniejsze. Jeżeli natomiast z ciemnego pomieszczenia wyjdziemy na dwór i nagle znajdziemy się w pełnym świetle słonecznym, wówczas chwilowo zostajemy oślepieni. Zjawisko to związane jest z przystosowaniem oka do różnego oświetlenia.

Oczy są doskonałym narządem naszych zmysłów. Maja jednak też pewne braki, co związane jest anatomiczną budową siatkówki. Gołym okiem możemy bowiem widzieć oddzielnie dwa punkty jakiegoś odległego przedmiotu dopiero wtedy, gdy ich obraz padnie na więcej niż jeden czopek lub pręcik znajdujący się na siatkówce. Jeżeli obraz obserwowanego przedmiotu będzie tak mały, że padnie tylko na jeden receptor, przedmiot ten będziemy widzieć w postaci punktu lub w ogóle go nie dostrzeżemy. Żeby więc obserwować przedmioty bardzo małe lub bardzo odległe, musimy posługiwać się odpowiednimi przyrządami optycznymi, które zwiększają kąt widzenia. W pierwszym przypadku rolę tę spełnia mikroskop, w drugim – luneta. Ona to właśnie jest podstawowym przyrządem astronoma. Chcąc zatem dokonywać obserwacji nieba, trzeba postarac się o jakąś lunetę.

Niewątpliwie każdy z nas zetknął się już z lunetą, obecnie bowiem jest to przyrząd niemal codziennego użytku, prawie tak popularny, jak aparat fotograficzny lub mikroskop. Bardzo często jest to luneta ziemska, zwana niekiedy również „morską”. Składa się ona z kilku mosiężnych rur, wsuwanych jedna do drugiej. Gdybyśmy taką lunetę rozkręcili, stwierdzilibyśmy, że w najgrubszej rurze znajduje się największa soczewka, zwana obiektywem, w najcieńszej natomiast umieszczone są mniejsze soczewki, które tworzą część lunety, zwaną okularem. Wsuwając lub wysuwając go nastawiamy na ostrość i oglądamy obraz odległego przedmiotu.
Najważniejszą częścią każdej lunety są soczewki. Żeby poznać zasadę działania tego ciekawego przyrządu optycznego, trzeba wpierw zapoznać się z właściwościami optycznymi soczewek. Dzielimy je na dwa rodzaje: soczewki skupiające (dwuwypukłe) i soczewki rozpraszające (wklęsłe). Pierwsze – jak sama nazwa wskazuje – skupiają promienie świetlne w jednym miejscu,
wytwarzając tam obraz obserwowanego obiektu.

Właściwości soczewek skupiających znalazły zastosowania w różnych urządzeniach optycznych. Z pierwszego przypadku korzystamy w aparacie fotograficznym, gdyż jego obiektyw wytwarza zmniejszony i odwrócony obraz na filmie lub kliszy. Drugi przypadek ma zastosowanie w fotografii dokumentalnej, kiedy chcemy uzyskać reprodukcję fotograficzną tej samej wielkości co oryginał. Trzeci przypadek jest wykorzystywany w projektorze (projekcja powiększonego obrazu na ekranie), czwarty zaś w reflektorze (równoległa smuga światła ginie w nieskończoności). Ale jak właściwości soczewek wykorzystać do budowy lunety astronomicznej? Przede wszystkim musimy sobie uzmysłowiś, że winna ona spełniać dwa następujące zadania:
1.Zwiększać kąt widzenia dalekich obiektów kosmicznych;
2.Zwiększać ilość światła dochodzącego do oka od dalekiego ciała niebieskiego (im większa jest średnica obiektywu lunety, tym większą ma on powierzchnię zbierającą i tym więcej może schwytać światła gwiazdy lub innego obiektu).
Powyższe zadanie dobrze spełnia luneta, której zasady budowy podał na początku XVII wieku astronom i matematyk niemiecki Jan Kepler. Jej obiektywem jest większa soczewka skupiająca, zbierająca równoległą wiązkę promieni świetlnych i skupiająca je w ognisku. Tam powstaje zmniejszony i odwrócony obraz obserwowanego obiektu, który oglądamy przez mniejszą soczewkę skupiającą, zwaną okularem. Obie soczewki są ustawione na wspólnej osi optycznej w taki sposób, aby ich ogniska znajdowały się we wspólnej płaszczyźnie. System ten jest dogodniejszy od systemu, który również na początku XVII wieku zastsował do budowy lunety astronom i fizyk włoski Galileo Galilei, zwany u nas Galileuszem. Wprawdzie i w jego lunecie obiektywem była soczewka skupiająca, ale jako okularu użył soczewki rozpraszjącej. Luneta taka nie obraca obrazów i ma bardzo małe pole widzenia, malejące jeszcze bardziej wraz ze wzrostem powiększenia. Użycie przez Keplera jako okularu soczewki skupiającej znacznie zwiększyło pole widzenia lunety i umożliwiło stosowanie większych powiększeń.
Ale i luneta keplerowska nie jest w pełni doskonałym przyrządem optycznym. Soczewki bowiem nie są wolne od różnych wad, które źle wpływają na jakość obserwacji dalekich obiektów, zwłaszcza obiektów astronomicznych. Wymienić przede wszystkim należy dwie z nich: wadę sferyczną i wadę chromatyczną. Pierwsza polega na tym, że promienie świetlne przechodzące przez soczewkę w różnych odległościach od jej osi optycznej załamują się pod różnymi kątami, toteż przecinają oś optyczną w różnych miejscach. Najmniej załamują się promienie przechodzące środkiem soczewki, najbardziej zaś przechodzące najdalej od jej środka. Na skutek tego wytworzony w ognisku obraz obserwowanego obiektu nie jest ostry, a w dodatku otacza go barwna obwódka, która jest wynikiem drugiej wady soczewki – wady chromatycznej. Powstaje ona w następstwie tego, że promienie poszczególnych barw po przejściu przez szkło załamują się pod różnymi kątami. Najbardziej załamuje się światło niebieskie, najmniej światło czerwone.
Opisane wyżej wady soczewek stanowią duże utrudnienie w konstrukcji instrumentów optycznych. Aby ich uniknąć, trzeba na obiektyw lunety użyć soczewki achromatycznej, którą w roku 1735 wynalazł optyk angielski Chester Moor Hall. Najczęściej jest to układ składający się z soczewki skupiającej i soczewki rozpraszającej, wykonanych przy tym z różnych gatunków szkła. Ich krzywizny muszą być tak dobrane, by eliminowły lub przynajmniej zmniejszały wady zwykłych soczewek.

Rodzaje teleskopów
Twórcą udoskonalonych wersji teleskopu był Christian Huygens, który zajmował się również zegarami wahadłowymi. Około roku 1757 John Dollond, optyk z Londynu, połączył ściśle dwie soczewki, które tak zestawione dawały obraz znacznie lepszy i wyraźniejszy.
W roku 1668 wielki Izaak Newton zaprojektował teleskop, w którym soczewki zastąpione zostały przez zwierciadło wklęsłe. Urządzenie to nazwano reflektorem. Do dziś największe teleskopy optyczne to właśnie reflektory.
Na pomysł wykorzystania dwóch soczewek wpadł również około roku 1590 Zachariasz Janssen - Duńczyk trudniący się wytwarzaniem soczewek. Zauważył on, że przedmioty umieszczone po jednej stronie tak zestawionych soczewek są znacznie większe, gdy patrzymy na nie od drugiej strony – pod warunkiem, że odpowiednia jest odległość między soczewkami.
Zainteresowało to naukowców, którzy zdali sobie sprawę, że wielki świat małych rzeczy stoi przed nimi otworem, czekając tylko na odkrycia. W roku 1655 Robert Hooke w swojej książce pt. „Mikrografia – małe rysunki” jako pierwszy mianem „komórki” określił mikroskopijnej wielkości cząstkę materii ożywionej. Hooke wykazał, że stworzenia wielkości mrówki również posiadają serce, żołądek i inne ważne organy. Podobnie jak duże zwierzęta.
W latach osiemdziesiątych siedemnastego wieku fascynujących odkryć przy użyciu mikroskopu dokonał w Holandii Anton van Leeuwenhoek. Jego domowej produkcji mikroskopy osiągały ponad 250-krotne powiększenia. Dzięki nim słynny przyrodnik mógł oglądać nowe dziwy – czerwone ciałka krwi, maleńkie jednokomórkowe żyjątka w rodzaju ameb i skupienia komórek w cieniutkim liściu.
Po Leeuwenhoeku przyszli następni. Rodziła się nowa dziedzina wiedzy zwana mikrobiologią. Mikroskopy stawały się coraz doskonalsze. Zastosowanie w nich silnego źródła światła i wymiennych soczewek umożliwiło oglądanie obiektów powiększonych ponad tysiąc razy. A dziś nie można już nawet sobie wyobrazić medycyny i biologii bez mikroskopów.

CIEKAWOSTKI:

·Teleskop, w którym zastosowano największą soczewkę, znajduje się w Obserwatorium Yerkes w Stanach Zjednoczonych. Ma on 102 centymetry średnicy.
·W mikroskopach elektronowych korzysta się z wiązki elektronów optycznych, promieni świetlnych. Powiększają one ponad milion razy.
·Radioteleskopy nie wychwytują promieni świetlnych, lecz biegnące do nas z odległych gwiazd fale radiowe. „Widza” one na odległość bilionów kilometrów, przybliżając nam w ten sposób najdalsze krańce Wszechświata.

Luneta astronomiczna ma spełniać trzy podstawowe funkcję: ukazywać nam jaśniej obserwowany obiekt, pozornie zbliżać go do nas i umożliwiać rozróżnianie szczegółów, które oglądane gołym okiem zlewają się ze sobą. Ale jeżeli chcemy znać właściwości lunety, musimy wpierw poznać, jak ona spełnia swe zadania. Ponieważ jednak jakość dawanego przez lunetę obrazu zależna jest od warunków obserwacji, na próby takie wybieramy pogodną, bezksiężycową noc. Należy przy tym pamiętać, że obserwacji nie powinny zakłócać żadne sztuczne światła.
Jedną z ważnych cech każdej lunety jest jej światłosiła. Charakteryzuje ona jasność obrazu, który powstaje w ognisku danego obiektywu. Obiektyw o większej średnicy daje w ognisku jaśniejszy obraz aniżeli mniejszy obiektyw o tej samej długości ogniskowej. A zatem im większą średnicę ma obiektyw, tym większy jest zasięg lunety, tym słabsze gwiazdy można przez nią dostrzec. Ma to również duże znaczenie przy obserwacji tak słabo świecących obiektów, jak chociażby komety i mgławice, które najlepiej widać za pomocą lunety o dużej światłosile. A ta wyraża, podobnie jak światłosiła obiektywu fotograficznego, stosunek średnicy obiektywu lunety do jej odległości ogniskowej. Obliczamy ją według wzoru:
S = D : F
gdzie D jest średnicą obiektywu, a F – jego długością ogniskową. Obie te wartości muszą być naturalnie wyrażone w tych samych jednostkach długości (w milimetrach lub centymetrach).
Jeżeli jakiś obiekt na niebie obserwujemy lunetą, to do naszego oka wpada tyle razy więcej światła, ile razy powierzchnia jej obiektywu jest większa od powierzchni źrenicy. Na przykład
do oka obserwatora patrzącego przez teleskop o średnicy 5 m. dochodzi od gwiazdy aż 350 000 razy więcej światła, toteż teleskopem tym można dostrzec gwiazdy 350 000 razy słabsze od gwiazd widocznych gołym okiem. Obiektyw lunety ma zaledwie około 40 razy większą powierzchnię od powierzchni źrenicy, uchwyci więc tylko 40 razy więcej światła. A jednak za pomocą tak małej lunety będziemy mogli dostrzec gwiazdy o około 4 wielkości gwiazdowe słabsze niż okiem nie uzbrojonym.
Dalszą ważną charakterystykę lunety stanowi jej powiększenie. Żeby je wyznaczyć, musimy znać nie tylko długość ogniskową obiektywu, ale i długość ogniskową okularu. Po prostu powiększenie lunety obliczamy za pomocą wzoru:
P = F : f
F jest długością ogniskową obiektywu, a f – długością ogniskową okularu. Czasem jednak nie znamy tych wielkości i wtedy powiększenie lunety obliczamy według następującego wzoru:
P = D : d
gdzie D jest średnicą obiektywu, a d – średnicą krążka okularowego. Tak nazywmy świetlny krążek, który powstaje za okularem, gdy lunetę skierujemy na dzienne niebo, i który jest obrazem obiektywu. Wystarczy za okularem przyłożyć arkusz białego papieru i zmierzyć średnicę odbijającego się na nim krążka okularowego.
Stosując okulary o coraz krótszej ogniskowej uzyskujemy coraz większe powiększenie przez samą lunetę. Musimy jednak pamiętać o tym, że liczba dostrzeżonych przez nią szczegółów zwiększa się tylko dopóty, dopóki nie osiągniemy powiększenia liczbowo równego w przybliżeniu średnicy obiektywu wyrażonej w milimetrach. Powiększenie to, zwane optymalnym powiększeniem lunety, nadaje się do obserwacji powierzchni Księżyca i planet. Dalsze zwiększenie powiększenia nie ukaże nam już nowych szczegółów, a obraz oglądanego obiektu będzie się stawał coraz bardziej nieostry i niewyraźny, a jego jasność stopniowo zacznie się zmniejszać. Należy przy tym dodać, że im większe powiększenie, tym wyraźniej ujawniają się optyczne wady obiektywu, zwłaszcza wada chromatyczna.
Dla każdej istnieje również najmniejsze dopuszczalne powiększenie, zwane powiększeniem minimalnym. Jest ono równe stosunkowi średnicy obiektywu do średnicy ludzkiego oka. Otrzymujemy je stosując okular o takiej długości ogniskowej, aby wytworzony przez niego krążek okularowy miał średnicę równą średnicy źrenicy. Powiększenie to nadaje się szczególnie do obserwacji Drogi Mlecznej, mgławic i komet, obiekty te bowiem świecą słabym blaskiem i do oka powinna dochodzić całkowita ilość światła zebranego przez obiektyw lunety. Jeżeli krążek okularowy
jest większy od źrenicy, wówczas światło skupione przez obiektyw oświetla nie tylko źrenicę, ale i tęczówkę oka.
Kolejną charakterystyką lunety jest jej zdolność rozdzielcza. Dzięki właśnie tej właściwości możemy widzieć oddzielnie dwa blisko siebie położone punkty, które dla oka nie uzbrojonego zlewają się ze sobą i widoczne są jako jeden punkt. A zatem to zdolność rozdzielcza lunety pozwala nam oglądać szczegóły na powierzchni planet i Księżyca oraz widzieć oddzielnie dwie blisko siebie leżące gwiazdy, zwane gwiazdami podwójnymi. A ponieważ odległość kątowa składników jaśniejszych gwiazd podwójnych jest dobrze znana, na podstawie ich obserwacji możemy poznać zdolność rozdzielczą lunety. Można ją również wyznaczyć za pomocą odpowiedniego szablonu lub obliczyć w sekundach kątowych ze wzoru:
R = 11 : D
11 jest tu wielkością stałą, a D – średnicą obiektywu wyrażoną w centymetrach. Ze wzoru powyższego jednoznacznie wynika, że zdolność rozdzielcza lunety zależy tylko od średnicy obiektywu. Jego długość ogniskowa i powiększenie – wbrew oczekiwaniom – nie mają na to wpływu.
Warto wreszcie wspomnieć o jeszcze jednej ważnej właściwości lunety – o jej polu widzenia. Mówi nam ona o tym, jaką część nieba obserwujemy za pomocą danej lunety przy odnośnym powiększeniu. Oblicza się je w minutach kątowych według następującego wzoru:
W = 60p : P
p jest pozornym polem okularu, a P – aktualnym powiększeniem lunety. Parametr ten możemy wyznaczyć też na podstawie stosunkowo łatwej obserwacji. W tym celu w pobliżu równika niebieskiego wybieramy jakąś jasną gwiazdę i mierzymy czas, jaki potrzebuje ona na przejście pola widzenia unieruchomionej lunety. Trzeba jedynie zwracać baczną uwagę na to, aby obserwowana gwiazda przechodziła dokładnie przez środek pola widzenia. Jej czas przejścia otrzymamy naturalnie w minutach czasu, toteż chcąc uzyskać minuty kątowe, otrzymany wynik musimy pomnożyć przez 15 (jedna minuta czasu równa się 15 minutom kątowym).

Zorza polarna, zjawisko świetlne występujące w górnych warstwach atmosfery (w jonosferze ) na wysokości od 65 do 400 km (rzadko do 1200 km) nad powierzchnią Ziemi, najczęściej w odległości 20-25 od bieguna geomagnetycznego Ziemi (północnego lub południowego).
Zorza polarna powstaje w wyniku oddziaływania wiatru słonecznego na magnetosferę Ziemi. Pojawia się jako barwne (białe, żółte, zielone, czerwone, niebieskie, fioletowe) smugi, wstęgi lub zasłony, falujące lub pulsujące na niebie.

Źródła informacji:
– „Encyklopedia Powszechna Gutenberga. Aktualizacja encyklopedyczna. Technika.” pod redakcją prof. dr hab. Józefa Skrzypczaka ; wyd. Kurpisz, Poznań 1997
– „Encyklopedia Powszechna Gutenberga. Fizyka-Chemia”
prof. dr hab. Andrzej Burewicz ; wyd. Kurpisz, Poznań 1997
– „Wielka ilustrowana encyklopedia powszechna”
wyd. Gutenberg, Kraków
– „Multimedialna Encyklopedia Powszechna”
wyd. FORGA Oficyna Wydawnicza, Kraków 1997
– „Wspaniały świat kolorów. Kolor w nauce.”
Sally & Adrian Morgan ; wyd. Ars Polona, Warszawa 1994
– Encyklopedia „Wiedzy i Życia. Siły natury.”
Peter Lafferty ; wyd. Wiedza i życie, 1991
– www.onet.pl/wiem