Оптический прицел как устроен: Конструкция оптического прицела

Конструкция оптического прицела

система из двух или более линз. Первая (наружная) линза объектива обычно имеет просветляющее напыление, или просто просветление. Как правило, напыление имеет оранжевый/желтоватый или зелено-синий цвет. Цвет зависит от материала, который был использован для нанесения напыления. Просветляющее напыление не позволяет свету, попавшему внутрь объектива отражаться обратно наружу. Таким образом увеличивается светосила оптического прибора, т.е. яркость изображения, передаваемого наблюдателю. Соответственно, без просветления за счет потери части светосилы изображение в окуляре будет более тусклым. Чем больше диаметр объектива, тем большую светосилу прицела он обеспечивает. Размер поля зрения не зависит от диаметра линзы объектива.   2. Оборачивающая система — система линз, которая служит для превращения перевернутого изображения, создаваемого объективом, в прямое.

3. Прицельная сетка предназначена для точного наведения на цель оружия, на котором установлен прицел. Прицельная сетка располагается в одной из фокальных плоскостей прицела — объективная, или первая фокальная плоскость / First Focal Plane — FFP окулярная, или вторая фокальная плоскость / Second Focal Plane — SFP Поэтому изображение цели и прицельная сетка находятся в одной оптической плоскости и видны глазу одинаково резко. Для панкратических прицелов, т.е. для прицелов с переменной кратностью, плоскость размещения сетки является важнейшим параметром по следующей причине: Сетка в первой фокальной плоскости изменяет видимый размер вместе с кратностью увеличения, т.е. масштабируется синхронно с целью. Сетка во второй фокальной плоскости сохраняет свой вид неизменным, независимо от кратности. В самом простом случае прицельная сетка выглядит как крест или полу-крест, центр которого совмещается с точкой прицеливания. Рисунок прицельной сетки может иметь различную конфигурацию в зависимости от назначения и технических особенностей прицела. Поэтому на сегодняшний день существует большое количество разнотипных прицельных сеток. Рисунок сетки называют прицельной маркой. Часто под этим понятием подразумевают только центральную часть рисунка, которую непосредственно наводят на цель. Наиболее распространенные типы марок — крест, круг, «шеврон» или просто точка. Иногда их комбинируют друг с другом. Однако большое количество линий на сетке и/или их чрезмерная толщина закрывают часть цели и могут повлиять на точность и скорострельность. Сетка может быть выполнена из проволочек или получена путем травления рисунка на прочной металлической фольге, размещенной внутри втулки. Другой вариант — рисунок нанесен на прозрачную пластину внутри оборачивающей системы или прямо на линзу. Помимо прицельной марки некоторые прицелы имеют дальномерную шкалу, позволяющую рассчитать расстояние до цели, если известны ее размеры. Это особенно важно при стрельбе на дальние дистанции, при которой траектория пули сильно отклоняется от прямой. Чтобы ввести правильную баллистическую корректировку, нужно оценить дистанцию. Поэтому даже прицелы ПУ времен Второй мировой войны имели сетку, в которую была заложена дальномерная функция. В случае панкратического прицела дальномерная сетка, размещенная во второй плоскости, может использоваться только при одном определенном значении кратности. А в первой фокальной плоскости дальномерная шкала и цель изменяют видимый размер синхронно. Таким образом, дальномерные функции сетки сохраняются при любом увеличении.

Сетка «Пенек», или «German post», в прицеле ПУ времен Второй мировой   Сетка с дальномерной шкалой в прицеле ПСО-1М2-1

4. Окуляр прицела — многолинзовая конструкция, предназначенная для рассматривания увеличенного прямого изображения цели и прицельной сетки. Фокусное расстояние окуляра обычно равно 50…70мм для винтовочных прицелов и более 300мм — для пистолетных. Изображение, сформированное окуляром, которое видит глаз в фокальной плоскости окуляра, называют выходной зрачок. Важно, чтобы это изображение было максимально полным (без затемнения по краям) и четким, чтобы обеспечить максимально широкий и неискаженный обзор цели. Для выходного зрачка характерны такие понятия, как удаление и диаметр. Чтобы быстро и точно зафиксировать положение глаза в плоскости выходного зрачка, а также избежать бликов и засветок на линзе, на окуляр часто надевают резиновый наглазник. В качестве дополнительной опции окуляры прицелов могут иметь диоптрийное кольцо для подстройки окуляра под зрение стрелка. Диоптрийная подстройка позволяет людям со слабым зрением получать четкое изображение без использования очков.

5. Механизм ввода баллистических поправок (вертикальных/горизонтальных) служит для пристрелки оружия и совмещения центра прицельной марки с точкой попадания пули. Барабанчики ввода поправок могут быть двух типов — пристрелочные и тактические. Пристрелочные используются только при пристрелке оружия, а тактические позволяют также входить баллистические корректировки перед каждым выстрелом в зависимости от расстояния и условий стрельбы. Барабанчики ввода поправок корректируют прицеливание за счет смещения сетки. Перемещение сетки по вертикали позволяет настраивать прицел для стрельбы по целям на различном удалении. При перемещении прицельной сетки вниз, ствол оружия как бы приподнимается, пуля летит по более высокой траектории и наоборот. Перемещая прицельную сетку по горизонтали, можно компенсировать снос пули боковым ветром или поперечное движение цели. На барабанчиках ввода поправок нанесена шкала, а их вращение происходит с фиксирующими щелчками. Это позволяет точно определить параметры регулировки и при необходимости вернуть настройки прицела в первоначальное положение «на слух», не отрывая глаз от наблюдения за целью. Перемещение прицельной сетки на одну угловую минуту (Minutes Of Angle — МОА) приводит к сдвигу точки прицеливания на один дюйм (25,4мм) на расстоянии 100 ярдов (91,5м). Для смещения точки прицеливания на одну угловую минуту в разных прицелах может потребоваться разное количество щелчков/делений шкалы. Чем больше щелчков требуется на МОА, тем точнее механизм перемещения сетки и тем выше класс прицела. В отличие от прицелов с сеткой в фокальной плоскости объектива (FFP), в прицелах с прицельной сеткой в фокальной плоскости окуляра (SFP) перемещение точки прицеливания происходит одновременно с перемещением оборачивающей системы и поэтому кажется, что сетка стоит на месте.

6. Подсветка прицельной сетки. Тонкие прицельные сетки иногда могут быть плохо видны в сумерках или на фоне растительности. Чтобы избежать этого, в некоторых прицелах предусмотрена подсветка прицельной сетки. Предпочтительнее прицелы, в которых есть регулировка яркости подсветки, так как при низкой освещенности слишком яркая сетка ухудшает зрительное восприятие цели. В этом отношении цвет подсветки также играет роль. В старинных и армейских прицелах сетка выполнялась из проводящих нитей наподобие тех, что используются в лампах накаливания. Проволочная сетка выглядит черной при выключенном питании и оранжевой — при включенном. В современных прицелах для подсветки сетки используется светодиод. Светодиодная подсветка значительно экономичнее и надежнее.   7. Корпус прицела объединяет все узлы прицела в единую конструкцию, которая должна обеспечивать высокую стойкость систем и механизмов прицела к воздействию ударных нагрузок, возникающих при стрельбе. Прочность и герметичность корпуса определяют защищенность внутренних узлов от внешних воздействий. С другой стороны, корпус должен быть максимально легким, чтобы не добавлять значительный вес к весу оружия. Поэтому корпус прицела обычно делают из сплавов алюминия.

Оптический прицел — Википедия

Оптический прицел Pilad P4x32L

Оптический прицел — оптический прибор, предназначенный для точной наводки оружия на цель. Может быть также использован для наблюдения за местностью и для аналитического расчета расстояний до предметов (если известны их размеры).

История

Годом изобретения телескопа считают 1608 год, когда голландский очковый мастер Иоанн Липперсгей продемонстрировал своё изобретение в Гааге. Тем не менее в выдаче патента на телескоп ему было отказано, поскольку другие мастера, в частности Захарий Янсен из Мидделбурга и Якоб Метиус из Алкмара, уже обладали экземплярами подзорных труб, а последний вскоре после Липперсгея подал в Генеральные штаты (голландский парламент) запрос на патент. Позднейшие исследования показали, что подзорные трубы были известны ещё в 1605 году^[1].

В 1850 году, И.Порро применил на телескопах «обращающиеся» призмы. Затем призматическую коленчатую трубу усовершенствовал Э. Аббе, и затем К.Цейс в Германии. Ружейные телескопы с 1860-х годов получили значительное применение на охотничьем нарезном оружии за границей, и очень мало на военных винтовках. Первое применение винтовки с оптическим прицелом нашли во время гражданской войны в США (1861—1865 гг.), где командиром первых стрелков-снайперов был полковник Х.Бердан, будущий американский изобретатель. В дальнейшем первые нерегулируемые телескопы, имеющие большую длину до 80см (и более) постепенно совершенствовались за границей, к концу 19-го века в телескопах были устроены установки прицелов по расстоянию (высотный лимб), улучшена оптика и усовершенствованы узлы.

В 1880 году Август Фидлер из Штронсдорфа (Австро-Венгрия) создал современный тип оптического прицела^[2]. Некоторое значение оптические прицелы имели в англо-бурской войне 1899—1902 годов. Только во время первой мировой войны в связи с новой тактикой ведения боя, введённой иностранными военными специалистами, развитие снайпинга и распространение оптических прицелов пошло быстрыми шагами.

До 30% потерь японских войск в ходе битвы за Окинаву приписывают меткой стрельбе американских стрелков, оснащённых оптическими прицелами^[3].

В 1949 году, Фредерик Калес изобрел оптический прицел с переменной кратностью увеличения. В 1972 году, компания «Калес» патентует многослойное просветление оптики (AMV Современный оптический прицел имеет устройство целиком и полностью разработанное за границей. Увеличение (кратность) оптических прицелов составляет от 2Х до 20Х. Светосила, или ясность изображения оптических прицелов должна составлять не менее 36, при этом ещё в начале 20-го века светосила прицелов могла составлять 100 и более. Переменные кратность и светосила в оптических прицелах позволяют увеличивать светосилу путём уменьшения кратности. Первый способ изменения кратности и светосилы изобрел Ляпорт, а затем способ значительно усовершенствовали фирмы «Гер» и «Цейс». В настоящее время существует множество оптических прицелов с переменным увеличением и изменением светосилы. Поле зрения, или кругозор оптическим прицелов может быть различным в зависимости от назначения и обычно бывает от 2,5° при десятикратном увеличении, до более чем 20° при двукратном увеличении. Глазное расстояние на винтовках с большой отдачей составляет около 8 см, на винтовках с ничтожной отдачей, например калибра 5,6 мм бокового огня, может уменьшаться до 2-3 см. Прицельные приспособления оптических прицелов сначала состояли из двух тонких нитей, перекрещивающихся под прямым углом.

В 1953 году электронный оптический прицел был принят на вооружение Армии США для вооружения марксманов, — впервые со времени изобретения оптический прицел появился в каждом пехотном отделении^[3].

Такое положение телескопа оставалось далее неизменным. Современные оптические прицелы позволяют перемещать глаз вдоль оптической оси окуляра и в сторону от неё до 4 мм без параллактической ошибки в прицеливании. Современные оптические прицелы имеют для установок по горизонтали суппорт или боковой лимб. Такие приспособления были изобретены фирмами «Коллят», «Буш», «Цейс» и др. Вес и габариты оптических прицелов практически неизменны с начала 20 века. Вес оптических прицелов изменяется в пределах от 300 до 600г, длина прицелов — от 200 до 400мм.

Устройство

Прицел ПСО-1М2-1.

Объектив — система из двух (или более) линз. Чем больше диаметр объектива, тем больше он собирает света и обеспечивает большую светосилу прицела и яркую «картинку» поля зрения. Первая (наружная) линза объектива обычно имеет специальное напыление, так называемое «просветляющее напыление» или просто «просветление», обычно оно имеет оранжевый или зелено-синий цвет, который зависит от материала, который был использован для нанесения напыления. Просветляющее напыление не позволяет свету, попавшему внутрь объектива отражаться обратно наружу — поскольку это потеря части светосилы прицела и изображение в окуляре будет тусклым и темным.

Оборачивающая система — обычно линзовая, служит для превращения перевернутого изображения, создаваемого объективом в прямое.

Прицельная сетка — предназначена для точного наведения на цель оружия на котором установлен прицел. Прицельная сетка располагается в одной из фокальных плоскостей прицела (объективной или окулярной) и поэтому изображение цели и прицельная сетка как бы находятся в одной плоскости и видны глазу одинаково резко. В самом простом случае прицельная сетка выглядит как крест или полу-крест и выполнена из проволочек или получена путём травления рисунка на прочной металлической фольге, размещенной внутри втулки. Рисунок прицельной сетки может иметь различную конфигурацию и нанесен на прозрачную пластину внутри оборачивающей системы или прямо на линзу. Помимо перекрестья некоторые прицелы имеют дальномерную шкалу, позволяющую рассчитать расстояние до цели если известны её размеры. Главное преимущество оптического прицела перед обычным, механическим — не нужно постоянно перефокусировать глаз, чтобы совместить на одной линии и четко видеть цель, мушку и прорезь целика при прицеливании, что позволяет видеть прицельную сетку и цель одновременно и одинаково четко.

Окуляр — представляет собой многолинзовую конструкцию и предназначен для рассматривания увеличенного прямого изображения цели и прицельной сетки. Фокусное расстояние окуляра обычно равно 50…70 мм для винтовочных прицелов и более 300мм — для пистолетных. Это расстояние с которого нужно смотреть в прицел, чтобы видеть поле зрения прицела полностью без затемнения по краям изображения. Чтобы быстро и точно зафиксировать положение глаза в зоне полной видимости поля зрения прицела, а также избежать бликов и засветок на линзе на окуляр часто надевают резиновый наглазник. Окуляры прицелов обычно имеют диоптрийное кольцо для подстройки окуляра под зрение стрелка.

Механизм ввода вертикальных и горизонтальных поправок — служит для пристрелки оружия и совмещения центра прицельной сетки с точкой попадания пули. Прицел может иметь одну из разновидностей механизма ввода поправок — постоянную — вращение барабанчиков происходит однократно при пристрелке оружия под конкретный боеприпас, после чего дальнейшее вращение барабанчиков для стрельбы уже не требуется или тактические барабанчики — когда поправки вводятся для каждого выстрела. Барабанчики ввода поправок нужны для корректировки точки попадания пули из-за смены условий стрельбы: перемещение сетки по вертикали позволяет настраивать прицел для стрельбы по целям на различном удалении. При перемещении прицельной сетки вниз, ствол оружия как бы «приподнимается», пуля летит по более высокой траектории и наоборот. Перемещая прицельную сетку по горизонтали можно компенсировать снос пули боковым ветром, внос боковых поправок так же облегчает стрельбу с опережением по движущейся цели. На барабанах маховичков ввода поправок нанесена шкала, а их вращение происходит с фиксирующими щелчками. Это позволяет точно определить параметры регулировки и при необходимости вернуть настройки прицела в первоначальное положение «на слух», не отрывая глаз от наблюдения за целью. Вращение маховичка поправок на один щелчок приводит к сдвигу точки прицеливания и смещению прицельной сетки на определенный угол. Величина этого угла или сдвига точки прицеливания указывается в технических характеристиках прицела и часто указана прямо на самих барабанчиках ввода поправок. В отличие от прицелов с сеткой в фокальной плоскости объектива, в прицелах с прицельной сеткой в фокальной плоскости окуляра перемещение точки прицеливания происходит одновременно с перемещением оборачивающей системы и поэтому кажется что сетка стоит на месте.

Подсветка прицельной сетки. Тонкие прицельные сетки иногда могут быть плохо видны в сумерках или на фоне растительности. Чтобы избежать этого в некоторых прицелах предусмотрена подсветка прицельной сетки. Предпочтительнее прицелы, в которых есть регулировка яркости подсветки, так как при низкой освещенности слишком ярко подсвеченная сетка может даже мешать видеть цель. Некоторые модели прицелов имеют двойную подсветку сетки, чаще всего красную и зелёную, что особенно удобно в глубокие сумерки. Иногда узел подсветки совмещают с узлом ввода поправок. В старинных и армейских прицелах сетка выполнялась из нитей по принципу спирали лампы накаливания — такие элементы ещё совсем недавно можно было увидеть в кассовых аппаратах, табло на вокзалах и древних калькуляторах, где светились проволочные цифры. Проволочная сетка выглядит чёрной, когда выключено питание и оранжевой, когда питание включено. В современных прицелах установлен светодиод, который засвечивает либо изображение всей прицельной сетки целиком или только её полупрозрачную центральную часть, иногда даже просто точку в перекрестье сетки.

Корпус прицела — изготавливается из прочных легких сплавов и объединяет все узлы прицела в единую конструкцию, которая должна обеспечивать высокую стойкость систем и механизмов прицела к воздействию ударных нагрузок возникающих при стрельбе^[4].

Светозащитная бленда или антибликовая насадка — дополнительные приспособление обычно в виде цилиндра или конуса, из металла, пластмассы или твердой резины, надевыется на переднюю часть корпуса оптического объектива для предотвращения попадания и последующего отражения от линз объектива прицела боковых (паразитных) лучей. Бленда обеспечивает маскировку месторасположения стрелка и очень четкое изображение объектов прицеливания даже при ярком солнечном свете. Бленда обычно имеет еще одну внутреннюю резьбу, для крепления специальных светофильтров (например тонких сотовых или щелевых бленд-насадок) для более эффективного отсечения бокового освещения.

Особенности

Унифицированный стрелковый прицел УСП-1 1П29

Увеличение

Оптические прицелы можно разделить на две основные группы:

• Прицелы с постоянной кратностью. Отличаются большой светосилой и потенциально дают более чёткое изображение. В их конструкции нет массивных подвижных элементов (за исключением линз и узла поправок прицельной сетки), их оптическая система состоит из меньшего количества линз, которые, как бы не были совершенны, всё же поглощают свет. Прицелы с постоянной кратностью предпочтительнее, если точно известно в каких условиях и на каких дистанциях стрельбы они будут использоваться.
• Прицелы с переменной кратностью (панкратические). Прицелы с переменной кратностью потенциально темнее, поэтому для их производства требуются более качественные линзы, но такие прицелы и более универсальны, поскольку позволяют изменять поле зрения, угол которого обратно пропорционален кратности: чем больше кратность, тем меньше поле зрения.

Если у прицела с переменной кратностью сетка находится в фокальной плоскости объектива, т. н. передней плоскости, FFP, то с ростом увеличения укрупняются видимые размеры и цели и прицельной сетки. У прицела с сеткой в фокальной плоскости окуляра, т. н. задней плоскости, SFP, при изменении кратности растет только изображение цели, а видимые размеры прицельной сетки и толщина её нитей остаются неизменными.

Выбор кратности прицела зависит от того, на каком оружии для каких целей и в каких условиях предполагается его использовать: для спортивной стрельбы по мишеням в тире или для охоты, а также от её разновидности. Для стрельбы на небольших дистанциях — до 60 м лучше использовать прицелы с небольшой кратностью (1,5 : 4-6х). Эти прицелы легкие, небольших размеров, позволяют вести уверенную стрельбу быстро, иногда даже навскидку, без тщательного прицеливания, возможно с двумя открытыми глазами. Прицелы с кратностью больше 6х предназначены для стрельбы не спеша, хорошо выцеливая. Такие прицелы должны иметь качественную оптику — большую светосилу, высокое светопропускание оптической системы, высокое сумеречное число, большую контрастность изображения и точную работу механизмов поправок. И первые и вторые независимо от кратности могут иметь подсветку прицельной марки. Недостатком всех прицелов с большой кратностью увеличения является малое поле зрения, затрудняющее поиск цели на больших дистанциях и стрельбу вблизи по движущимся целям. Этого недостатка частично лишены панкратические прицелы — можно установить минимальную кратность, чтобы быстро прицеливаться с двумя открытыми глазами для стрельбы на малую дистанцию или по движущейся цели. По удобству применения это сравнимо с колиматорными прицелами, при этом сохраняются все достоинства прицелов с большой кратностью увеличения.

Параллакс

Оптическая система прицела устроена таким образом, что изображение удаленной цели проецируется объективом в плоскость, где расположена прицельная сетка. Параллаксом в прицелах называют несовпадение плоскости сформированного объективом изображения цели с плоскостью прицельной сетки. Это может быть как передняя фокальная плоскость (объектива, FFP), так и задняя фокальная плоскость (окуляра, SFP). Заметить параллакс нетрудно: в старинные времена, когда все прицелы имели прицельную сетку только в фокальной плоскости объектива, можно было заметить что при смещении глаза перпендикулярно оси прицела изображение цели как бы «плывет» относительно центра сетки и прицельная точка <съезжает> с цели. Для точной стрельбы необходимо, но без навыка достаточно нелегко — уметь во время прицеливания быстро найти и удерживать нужное положении глаза в точности на оптической оси прицела.

В современных прицелах, где сетка расположена в задней фокальной плоскости (окуляра) при смещении глаза стрелка с оптической оси прицела заметного смещения прицельной сетки не происходит. Но, как это ни удивительно, параллакс в них тоже есть и увидеть его так же легко, вот только проявляется он совсем по другому — размытостью прицельной сетки и невозможностью видеть одновременно и с одинаковой четкостью изображение цели и прицельной сетки, если цель находится не на бесконечно-удаленной дистанции (обычно в жизни имеет место стрельба на расстояния, несколько меньшие бесконечности). Чтобы видеть одновременно изображение цели и прицельной сетки с одинаково высокой четкостью на небесконечно удаленной (малой) дистанции нужно вносить поправку в настройки оптической системы прицела для каждой конкретной дальности стрельбы, меняя межфокальное расстояние объектива и окуляра.

Для устранения параллакса в высококлассных прицелах имеется механизм фокусировки объектива, позволяющий поместить изображение от объектива точно в плоскость прицельной сетки. Обычно для этого перемещают всю систему линз объектива прицела или только внутреннюю его часть, расположенную ближе к сетке. Различают два вида устройства отстройки параллакса — AO (Adjustable Objective) и SF (Side Focusing). Первый способ, (AO) — кольцо отстройки параллакса расположено прямо на оправе объектива прицела (отсюда и название). На кольцо нанесена шкала, обозначающая дистанцию фокусировки, чаще в ярдах или метрах (редко). Параллакс устраняется настройкой объектива на нужное деление дистанции стрельбы. Этот способ более распространен в виду его незатейливости и простоты реализации, а проще говоря — незначительного удорожания прицела с AO. Но дешевизна, как всегда, имеет и обратную сторону — невозможно крутить кольцо отстройки параллакса объектива не меняя положения изготовки для стрельбы, что не всегда удобно.

SF — механизм отстройки параллакса размещен сбоку прицела и для пущей вящести его часто снабжают огромным штурвалом, служащим для удобства и плавности отстройки параллакса, не меняя изготовки и положения головы и тела стрелка при прицеливании.

Достоинства

• изображение цели и прицельной сетки находится на одном расстоянии от глаза, что позволяет чётко их видеть и снижает утомляемость глаза;
• оптический прицел увеличивает размеры цели, что позволяет производить точное наведение оружия на удалённые и/или малоразмерные цели;
• оптический прицел собирает большее количество света, чем глаз, что позволяет чётко видеть предметы при низкой освещённости. Некоторые прицелы дополнительно оснащены устройством подсветки прицельной сетки, что позволяет видеть её чётко на фоне тёмной цели;
• используя прицельную сетку, можно определить угловые размеры цели, что позволяет рассчитать расстояние до неё;
• оптический прицел, как правило, позволяет настроить его под стрелка с дефектами зрения (близорукостью или дальнозоркостью), что позволяет стрелять без очков;

Недостатки

• оптический прицел уменьшает поле зрения, что может мешать поиску цели и замедляет прицеливание. При стрельбе с оптическим прицелом особенно усложняется ведение огня по движущейся мишени.
• При оптическом увеличении присутствует фактор дыхания и дрожания рук, что тоже усложняет прицеливание.
• при стрельбе с использованием оптического прицела стрелок часто закрывает один глаз, сосредоточиваясь на виде цели в прицел. Это создаёт опасность для стрелка, потому что с закрытым глазом он не сумеет заметить противника, если тот появится сбоку (скажем, при выполнении противником патрульного обхода местности), вне поля зрения оптического прицела. Поэтому опытные стрелки уделяют много времени маскировке своей позиции и ведут прицеливание, держа открытыми оба глаза;
• на малых расстояниях (менее 20-30 м) прицел создаёт размытое изображение и появляется параллакс (при движении глаза относительно прицела прицельная сетка движется относительно изображения цели), что снижает точность прицеливания. Некоторые прицелы позволяют отрегулировать их для стрельбы на малых расстояниях;
• при стрельбе глаз должен находиться на определённом расстоянии от прицела (как правило, это расстояние находится в пределах 5-10 см), в противном случае возникают искажения, уменьшается поле зрения и возникает угроза травмирования глаза из-за отдачи оружия. Если прицел оснащён резиновым наглазником, то глаз необходимо размещать вплотную к нему.
• блеск линз способен демаскировать позицию снайпера.
• оптические прицелы легко могут быть обнаружены лазерными системами снайперского обнаружения.
• применение оптического прицела вынуждает снайпера держать голову на несколько сантиметров выше, что значительно повышает риск быть убитым.
• при использовании оптических прицелов низкого качества снайпер может столкнуться с проблемой запотевания или инееобразования на линзах.

Прицельные сетки

Различные виды прицельных сеток

Прицельная сетка представляет собой либо металлический трафарет (в простейшем случае — две пересекающиеся проволочки), либо стекло с нанесённым на него рисунком. Прицельная сетка размещается либо в первой (находится в середине прицела, изображение в ней перевёрнутое), либо во второй (находится в районе окуляра, изображение прямое) фокальной плоскости прицела.

Для наводки оружия на цель необходимо совместить изображение цели с изображением определённой части прицельной сетки (это может быть пенёк, перекрестье, уголок и т. д.). При пристрелке специальными маховичками перемещают сетку, совмещая её со средней точкой попадания. Существуют различные прицельные сетки, удобные в различных ситуациях:

Сетка «крест»

Собирательный образ прицельной сетки «крест»

Позволяет с высокой точностью навести оружие на небольшую и/или удалённую неподвижную цель. Зная угловое расстояние от перекрестья до утолщения нитей, можно оценить угловые размеры цели.

Сетка «пенёк»

Прицельная сетка «пенёк»

Позволяет быстро наводить оружие на цель. Зная промежуток между боковыми линиями, можно оценить угловые размеры цели.

Сетка «ПСО-1»

Прицельная сетка ПСО-1. 1 — шкала боковых поправок; 2 — основной угольник для стрельбы до 1000 м; 3 — дополнительные угольники; 4 — дальномерная шкала

Впервые была применена на советском оптическом прицеле ПСО-1, сейчас применяется на многих прицелах, в основном производства СНГ.

Сетка позволяет с высокой точностью навести оружие на небольшую и/или удалённую неподвижную цель и точно определить её угловые размеры. Имеет дополнительную дальнометрическую шкалу, которая позволяет быстро определить расстояние до стоящего в полный рост человека 1,7 м (есть версии, рассчитанные на иную высоту цели — 1,8 м). Дополнительные прицельные уголки позволяют стрелять на различные расстояния, не перенастраивая прицел.

Одно деление шкалы равно приблизительно 1/1000 радиана или просто одной «тысячной». Расстояние до предмета в единицах длины равняется его размеру в единицах длины, умноженному на 1000 и делённому на его угловой размер в тысячных. Например, если предмет имеет ширину 0,7 м и угловую ширину 4 тысячных, то расстояние до него 0,7⋅1000/4 = 175 м.

Сетка «Mil-Dot»

Собирательный образ прицельной сетки «Mil-Dot»

Такая сетка также позволяет с высокой точностью навести оружие на небольшую и/или удалённую неподвижную цель и точно определить расстояние до цели. Угловое расстояние между точками на сетке — 1 мил. Угловые размеры самих точек, как правило, 0,25 мила, а угловое расстояние между краями соседних точек — 0,75 мила.

См. также

Примечания

Литература

• Потапов Алексей. Армейские оптические прицелы // Искусство снайпера. — «Фаир-Пресс», 2005. — 10 000 экз. — ISBN 5-8183-0360-8.
• Давыдов Б., Савенко С. Советские оптические прицелы 1920 — 1940-х (рус.) // Мир оружия : журнал. — 2005. — Март (т. 06, № 03). — С. 18-25. — ISSN 1607-2009.
• Давыдов Б., Савенко С. Советские оптические прицелы 1920 — 1940-х (рус.) // Мир оружия : журнал. — 2005. — Апрель (т. 07, № 04). — С. 16-23. — ISSN 1607-2009.
• Давыдов Б., Савенко С. Советские оптические прицелы 1920 — 1940-х (рус.) // Мир оружия : журнал. — 2005. — Май (т. 08, № 05). — С. 52-59. — ISSN 1607-2009.
• Давыдов Б., Савенко С. Советские оптические прицелы 1920 — 1940-х (рус.) // Мир оружия : журнал. — 2005. — Июнь (т. 09, № 06). — С. 36-45. — ISSN 1607-2009.
• Вальнев В., Мартино К. Прицелы (рус.) // Магнум : журнал. — 2000. — Т. 15, № 03. — С. 55.

Ссылки

Как делают оптические прицелы. Часть 2

Продолжение, начало здесь http://kak-eto-sdelano.ru/?p=2710

Затем линзы попадают на вакуумный участок. Здесь царят специалисты нанотехнологий, и это не шутка.

В этой установке в состоянии вакуума на линзы напыляется фтористый магний, для получения нужного коэффициента отражения.

Но перед этим линзы протираются спиртом.

Опять визуальный осмотр.

Затем они вставляются в оправы.

и устанавливаются на такую сферу.

За один раз можно обработать в вакуумной установке множество линз различного диаметра.

На этих аппаратах выставляются необходимые параметры.

И добро пожаловать в лучший, новый мир). Эту операцию специалисты называют «просветление».

После бомбардировки поверхности линз фтористым магнием, они попадают на заключительную стадию. Здесь линзы опять инспектируют на предмет качества.

Кромки линз лакируются перед отправкой на сборку.

Лишнее протирается спиртом.

Некоторые линзы склеиваются, об этом я ранее не знал.

А здесь можно увидеть всю палитру линз изготавливаемых на предприятии. Линзы делаются только для внутреннего производства, для оптических прицелов и тепловизоров. На этом наша экскурсия по цехам, где изготавливают такие привычные для нас, но на самом деле необычные изделия подошла к концу, но не торопитесь закрывать окно, далее мы увидим как изготавливают остальные части и происходит сборка.

После двухчасовых хождений по цехам, где делают линзы и прослушивания очень интересного рассказа об этом процессе, мы с Ольгой двинулись дальше, а охранник, который все это время поджидал нас опять отправился с нами на другую часть закрытого, режимного объекта. Нас встретил директор производства, который провел далее по цехам, где производят практически все детали для конечного продукта предприятия.

В одном из кабинетов увидел этот кусок ткани со знакомыми буквами и удивленно спросил: «ССО — неужели Силы Специальных Операций (белорусские десантники)»? На что мне улыбаясь ответили, что это символ студенческих стройотрядов МГТУ им. Баумана)).

Здесь делают чертежи со всеми параметрами будущей заготовки.

Все нужные характеристики задаются на станке с чпу. Здесь большая часть станков современная.

Все очень просто — вжик, вжик, бац…

и финтифлюшка готова!

На самом деле эти станки делают довольно сложные операции.

На этой заготовке уже есть отверстия и резьба.

Среди вас много специалистов, думаю вы разберетесь).

На станках попроще делаются менее сложные элементы для металлической части прицелов.

К примеру вот такие:

Или такие.

Эти части сделаны на станках с чпу. Уже по форме угадывается профиль изделия.

Затем все части попадают в отдел технического контроля.

Здесь делается выборка деталей из каждой партии и проверяется на соответствие нормам.

Еще творение станков с чпу.

Этот рабочий разрабатывает резьбу, чтобы детали хорошо были подогнаны друг к другу.

В этом цеху штампуют пластиковые части.

Все делается с помощью пресс-форм.

Вот эта часть

сделана на этой пресс-форме.

Склад буквально забит трубами всех диаметров и размеров.

Общий вид на цех.

Металлические детали после обработки на станках отправляются в ванны с бензином, чтобы удалить следы машинного масла.

А затем их ждут ультразвуковые ванны, чтобы смыть все малейшие частицы.

По этому шаблону в заготовке вырезаются отверстия для болтов. В него вставляется заготовка и через дырочки сверлятся отверстия.

Здесь целый стеллаж с шаблонами.

После всех процедур внешние части деталей окрашиваются черной краской.

Этот аппарат делает лазерную гравировку на детали.

Так это выглядит со стороны.

Здесь производится шелкография — нанесение текста или рисунка на деталь.

На компьютере разрабатывается трафарет.

Подобный этому.

На складе предприятия все изделия аккуратно рассортированы по коробочкам.

На каждой коробке информация о хранящихся здесь частях. Можно просто позавидовать тому, насколько тщательно и удобно все это сделано, не надо бегать по предприятию в поисках нужной детали или винтика-болтика. Мне бы такую организацию дома.

Идем дальше. Здесь линзы опять протираются ваткой со спиртом и укладываются в детали будущего прицела.

На каждом этапе строгий контроль за качеством, ни одна пылинка не должна попасть внутрь изделия.

Наша экскурсия длилась уже четвертый час и к тому моменту, как мы зашли в этот кабинет, рабочее время сотрудников, которые собирали электронную начинку прицелов закончилось, потому, к сожалению некого было спросить о деталях производства на этом этапе.

Хотя думаю тут и так все ясно — провода припаиваются к различным микросхемам и прочим электронным штуковинам.

Практически все детали в оптическом прицеле отечественного производства. Разве что винтиков не делают.

Хорошая молитва, одобряю).

В кабинете этажом выше происходит окончательная сборка изделия.

Электронный куст.

После того, как оптический прицел собран, он калибруется с помощью вот этого инструмента.

Через оптический прицел

На этом стеллаже хранятся одни и те же детали оптического прицела, точно не помню какого, но как видите размеры у них немного расходятся. Дело в том, что детали могут быть на какие-то микроны больше или меньше, а тут есть выбор, можно подогнать точно под размер нужного паза/резьбы, чтобы в будущем не открутилось или разболталось.

В мужском коллективе без таких календарей никак не обойтись. Заодно можно проверить прицел).

Еще прибор для калибровки прицела. Обратите внимание на плакат на нем изображен именно прицел этого производства.

Еще один инструмент для калибровки оптического прицела.

Уже готовые изделия.

А это самый большой экземпляр оптического прицела, сделан в единственном экземпляре, чтобы проверить возможность сборки подобного на предприятии.

Ну вот наша экскурсия подошла к концу, проверю на прощание свое зрение.

И отдельная фотография для умельцев из сообщества со схемой прицела (тут еще тепловизор, если обратили внимание). Если считаете, что можете запросто повторить у себя в гараже подобное производство, пожалуйста, все карты вам в руки).

Спасибо руководителю пресс-службы завода «Дедал» Ольге Егоровой, за возможность увидеть интересное производство.
Благодарю всех, кто дочитал этот пост до конца.

Читайте наше сообщество также вконтакте, где огромный выбор видеосюжетов по тематике «как это сделано» и в фейсбуке.

 

Оптические прицелы — азы для начинающих. » pwo.su

Как выбрать оптический прицел.

Это видео не является профессиональным обзором. Просто в нём я попытался рассказать то, что я охотно бы услышал сам лет 10 назад, когда я впервые столкнулся с карабинами и оптикой и начал пытаться ориентироваться в их разнообразии. Рассказано с точки зрения новичка и разгильдяя, которому не нужны дорогие цацки, а который просто любит охотиться. Но в то же время любит, чтобы волки, койоты, олени, лоси и другие звери падали после выстрела на месте.
Я не стал напрягать слушателей деталями про дизайн, как устроена оптика, что внутри есть другая трубка и прочее, всё это можно найти онлайн. Как и интересную информацию про историю самых первых оптических прицелов, про то, что использовали в них настоящую паутину.

Если еще совсем недавно оптические прицелы казались экзотикой, то сегодня они доступны каждому, и выпускаются в огромном разнообразии. Эти прицелы пользуются заслуженной популярностью и у охотников, и у военных, и у спортсменов. Подавляющее большинство владельцев пневматических винтовок оснащает их оптическим прицелом, так как только с его помощью можно действительно раскрыть потенциал точного оружия.
 
КАК ВЫБРАТЬ ОПТИЧЕСКИЙ ПРИЦЕЛ:
Тип оружия. Это один из главных критериев выбора оптического прицела.
Оптика. Диаметр объектива определяет светосилу прицела, поэтому для сумеречной охоты этот параметр должен быть не менее 50 мм. …
Кратность.
Глазное расстояние.
 
Следующий момент, на который нужно обратить внимание при выборе оптического прицела, — это диаметр входного зрачка , который показывает светосилу оптики. Чем больше этот показатель, тем лучше будет видно мишень в условиях плохой освещенности. Соответственно, если вы собираетесь охотиться в сумерках — лучше взять «оптику» с большим диаметром входного зрачка. Диаметр выходного зрачка прицела тоже имеет значение — чем он больше, тем меньше несовпадений с входным зрачком и тем меньше вероятности появления затемнений при несовпадении входного и выходного зрачков.

От диаметров выходного и входного зрачков зависит как светочувствительность прицела, так и видимость вообще.

Также имеют значение и определенные чисто конструктивные особенности оптических прицелов. К примеру, вся «оптика» различается по способу настройки — существуют оптические прицелы, настраивать которые можно только при помощи монет мелкого достоинства или специальных инструментов , и вместе с тем есть прицелы, легко настраиваемые при помощи встроенных выступов и ручек. Здесь при выборе стоит исходить из того, как часто вы собираетесь заниматься настройкой прицела.

Как делают оптические прицелы. Часть 1

Помните мой пост про снайперские винтовки, который вызвал массу дискуссий в интернете, вот этот Как делают снайперские винтовки. В тот раз, я обратил внимание в шоу-руме завода на оптические прицелы, некоторые из которых оказались отечественного производства. Мне стало любопытно, я узнал название компании, добыл контакты и мне удалось попасть на закрытую режимную территорию, куда не пустят с фотоаппаратом, если на это нет специального разрешения.

Сегодня специально для читателей сообщества эксклюзивный репортаж о том, как делают оптические прицелы.

Как я уже сказал, предприятие находится на закрытой территории завода, на котором раньше производили что-то для нужд оборонки в тихом подмосковном городке. Изначально меня не хотели пускать на предприятие с фотоаппаратом, пришлось вызывать на помощь директора производства компании (куда я направлялся делать репортаж). Он уладил все проблемы, но к нам приставили охранника, который должен был следить за тем, чтобы я не сделал выстрел своим никоном в запрещенную зону (на территории завода вроде есть другие производства).

Цеха по изготовлению линз мы с Ольгой (благодаря которой я попал на производство) застали в состоянии переезда, потому здесь царил небольшой беспорядок, однако он не сильно влиял на производство линз. Все здесь шло своим чередом. Вот из такого стеклянного куба на производстве делают линзы, как это делается я расскажу далее.

Нашел тут же накладную на партию заготовок оптического стекла из Китая. Еще их называют «прессовки». Большая часть линз делается именно из китайского сырья. Как мне сказал мастер производства раньше качество китайских «прессовок» оставляло желать лучшего, приходилось отбраковывать немало заготовок, однако в последнее время партнеры из Поднебесной стали делать качественный материал.
,

Я спросил, почему китайскому отдается предпочтение, когда есть отечественное сырье? Оказалось, что российское стекло дороже китайского в три раза, а качество у них практически не отличается. Кстати, это не обычное стекло, из которого делают листы для окон, а специальное, оптическое, которое содержит различные химические соединения.

К тому же российское стекло приходит в виде таких тяжеленных кубов, которые нужно резать, обтачивать из заготовок цилиндры и т.д.

А китайское сырье приходит в готовом для обработки виде. На фото можно видеть весь ассортимент. Линзы всех диаметров, используемых для производства оптических прицелов и тепловизоров.

Пройдем в первый цех, здесь происходит шлифовка линз.

Оборудованию более сорока лет, его выкупили у разорившихся в постсоветское время предприятий. Здесь оно было отремонтировано, модернизировано и теперь вполне успешно работает в прежнем режиме.

Берем заготовку.

и помещаем на такую подложку.

Вот такая насадка с алмазной кромкой шлифует на первом этапе будущую линзу.

Насадка вращается, поворачивается из стороны в сторону, подложка тоже не стоит на месте. Заготовка все это время поливается эмульсолом — специальным раствором с абразивами.

Мастер показывает как происходит этот процесс.

После завершения шлифовки, заготовка проверяется на выпуклость специальным инструментом — сферометром, или вон той чашой, которая называется «притирочный инструмент».

Если она не соответствует норме, то все снова повторяется.

Насадки для шлифовки линз различного диаметра.

Кто хочет мятных леденцов?)

На этом станке режутся те самые стеклянные кубы.

Вот таким диском с алмазным напылением.

Получаются такие заготовки похожие на куски льда. При резке стекла обращают внимание на пузырьки, которые иногда присутствуют в тех самых стеклянных кубах, и вырезают идеально чистые без каких-либо вкраплений заготовки.

Но линзы можно делать только из таких заготовок, далее увидим как это происходит.

Здесь же в цеху есть точильный камень на котором при необходимости можно отшлифовать заготовку.

Прессовки диаметром побольше.

А это уникальный станок, который чудом был спасен из закрывшегося в 90-е годы предприятия. На нем можно обрабатывать линзы диаметром 25 см. Сейчас таких станков не найти. Конечно есть новые зарубежные аналоги, но они стоят на порядок дороже, под 50 тыс. евро. А этот достался почти даром.

На этом фото можно видеть во что превращается мутная прессовка на этом этапе. Это еще не готовое изделие, впереди линзу ждет еще немало испытаний.

А вот на этом станке обрабатываются заготовки напиленные из стеклянного куба.

С двух концов стеклянной заготовки клеем намертво приклеиваются вот такие шайбы. Их диаметр соответствует диаметру будущих линз. После этого заготовка с шайбами закрепляется в станке, который обрабатывает ее. В итоге получается цилиндр, который в свою очередь нарезается на заготовки, стеклянные кругляшки. А металлические шайбы отклеиваются, если поместить заготовку в специальную печь.

После шлифовки будущие линзы попадают сюда.

Их приклеивают специальной смолой к металлическим болванкам. На одну сторону наносят краску или лак, а затем смолу, которая затвердев крепко приклеивается к линзе, на вторую сторону наносят вазелин и приклеивают к такой полусфере.

Затем берут полусферу с линзами и переворачивают в нагретую металлическую болванку. Происходит «пщщщ» и смола с линзами приклеивается с болванке.

Это все тут же помещается в тазик с водой, болванка охлаждается, смола крепко схватывается с ней, а полусфера намазанная вазелином легко вынимается.

Оп-ля!

Эту штуковину ждет следующий этап обработки.

Здесь же, от другой металлической болванки отбиваются уже отполированные линзы. Делается это аккуратно, чтобы не повредить заготовки.

Чтобы размягчить смолу с уже готовыми линзами, их нагревают в печи.

В этом же помещении с линз вручную удаляются остатки смолы.

И происходит визуальная проверка заготовки. Если с ней будет что-то не так, она будет отбракована или опять попадет на линию полировки.

Переходим в следующий цех. Из всей экскурсии по предприятию это место меня впечатлило более всего. На этом столе можно видеть как болванки с приклеенными линзами, так и насадки с алмазными головками, которые будут полировать линзы.

Обратите внимание на поверхность некоторых линз, они закрашены краской, чтобы случайно не поцарапались при транспортировке в этот цех.

Эти станки предназначены для полировки линз небольшого диаметра.

Видите эту черную железную трость — на нее закрепляется болванка с линзами. Снизу насадка с алмазными головками.

В процессе из середины насадки льется специальный раствор с абразивами. Сам процесс полировки длится от 30 минут до 4 часов.

А работа этих станков завораживает, кажется, что попал в какую-то сказочную мастерскую.

Еще один станок, для штучных изделий.

Каждая насадка полирует всего одну маленькую линзу.

А здесь полируются линзы больших диаметров.

Насадка с алмазными головками вращается из стороны в сторону, болванка с линзами крутится, процесс увлажняется поляритом — полировочной суспензией, которая содержит абразивы.

Рекомендую посмотреть это небольшое видео, чтобы проникнуться увлекательным процессом полировки.

 

Эти станки тоже были выкуплены у разорившегося предприятия. Они 1968 года выпуска, однако тоже были модернизированы под новые стандарты, поменяли практически всю начинку, можно сказать вдохнули в них новую жизнь.

Затем отполированную поверхность покрывают лаком

Зачем спросите вы? А затем, что на нее вскоре также будет нанесена смола и вскоре предстоит полировка другой стороны.

Будто цветы раскрыли свои лепестки.

После полировки обоих сторон линзы принимают ацетоновые ванны, чтобы избавиться от всех загрязнений, в том числе от лака или смолы, если остались их частички на изделии.

А это уже конечный продукт, хотя нет, промежуточный, линза уже отполирована с обоих сторон, однако она еще не полностью готова.

На этом приборе проверяется соответствие линзы нормам по толщине.

Сотрудница предприятия проверяет на глаз чистоту линзы. На ней не должно быть ни царапин, ни микротрещин. Для такой работы нужно иметь идеальное зрение, однако и работа тоже не из простых, зрение от постоянного напряжения постепенно портится.

Перейдем в следующий цех. Здесь происходит центрировка линз — геометрическая ось совмещается с оптической.

Это также старый станок, который также модернизировали, соединив его с компьютером, практически сделав из него станок с чпу.

Линза фиксируется.

И с ее краев стачивается лишнее.

Потом как водится опять контроль качества, и так на каждом этапе.

Продолжение следует

Как работает волоконная оптика?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 26 сентября 2018 г.

Римляне, должно быть, были особенно довольны собой в тот день, когда они изобрели свинцовые трубки около 2000 лет назад. Наконец они у них был простой способ переносить воду из одного места в другое. Представьте, что бы они сделали из современных оптоволоконных кабелей — «труб», которые может передавать телефонные звонки и электронную почту по всему миру за седьмую часть второй!

Фото: Световая труба: волоконная оптика означает направление световых лучей по тонким пластиковым или стеклянным нитям, заставляя их многократно отражаться от стен.Это смоделированное изображение. Обратите внимание, что в некоторых странах, включая Великобританию, волоконная оптика пишется «волоконная оптика». Если вы ищете информацию в Интернете, она всегда стоит поискать оба варианта написания.

Что такое волоконная оптика?

Мы привыкли к тому, что информация путешествует по-разному. Когда мы говорим по стационарному телефону, проводной кабель несет звуки нашего голоса в розетку в стене, где другой кабель берет на местную телефонную станцию.Мобильные телефоны работают иначе способ: они отправляют и получают информацию с помощью невидимых радиоволны — а Технология называется беспроводной, потому что в ней не используются кабели. Волоконная оптика работает третий способ. Он отправляет информацию, закодированную в луче света вниз по стеклянной или пластиковой трубе. Первоначально он был разработан для эндоскопов в 1950-х годов, чтобы помочь врачам заглянуть внутрь человеческого тела без необходимости сначала разрежьте его. В 1960-х инженеры нашли способ использовать та же технология для передачи телефонных звонков со скоростью света (обычно это 186 000 миль или 300 000 км в секунду в вакууме, но замедляется примерно до двух третей от этой скорости в оптоволоконном кабеле).

Оптическая техника

Фото: Отрезок 144-жильного оптоволоконного кабеля. Каждая прядь сделана из оптически чистого стекла и тоньше человеческого волоса. Изображение Тех. Сержант. Брайан Дэвидсон, любезно предоставлено ВВС США.

Оптоволоконный кабель состоит из невероятно тонких жил. из стекла или пластика, известного как оптические волокна; один кабель может иметь как минимум два прядей или целых несколько сотен. Каждая прядь меньше в десять раз толщиной с человеческий волос и может принимать около 25000 телефонных звонков, Таким образом, весь оптоволоконный кабель может легко передать несколько миллионов вызовов.

Волоконно-оптические кабели передают информацию между двумя местами, используя полностью оптическая (световая) технология. Предположим, вы хотели отправить информация с вашего компьютера на дом друга по улице с помощью волоконной оптики. Вы можете подключить свой компьютер к лазеру, который преобразовал бы электрическую информацию из компьютера в серию световые импульсы. Затем вы запускаете лазер по оптоволоконному кабелю. После прохождения по кабелю световые лучи выходили на другой конец.Вашему другу понадобится фотоэлемент (светочувствительный компонент), чтобы превратить импульсы света обратно в электрическую информацию его или ее компьютер мог понять. Так что весь аппарат будет как действительно изящная высокотехнологичная версия телефона, который можно Сделайте из двух банок для печеной фасоли и отрезка веревки!

Как работает волоконная оптика

На фото: волоконно-оптические кабели достаточно тонкие, чтобы их можно было изгибать, поэтому световые сигналы проходят внутрь по изогнутым путям.Фотография любезно предоставлена ​​Исследовательским центром Гленна НАСА. (НАСА-GRC).

Художественное произведение: Полное внутреннее отражение удерживает световые лучи от внутренней части оптоволоконного кабеля.

Свет распространяется по оптоволоконному кабелю по многократно отскакивая от стен. Каждый крошечный фотон (частица света) прыгает по трубе, как бобслей, спускающийся по ледяной трассе. Теперь ваша очередь может ожидать луч света, путешествовать по прозрачной стеклянной трубе, чтобы просто просочиться через края.Но если свет падает на стекло под очень малым углом (менее 42 градусов), он снова отражается внутрь — как будто стекло на самом деле зеркало. это явление называется полным внутренним отражением. Это одна из вещей, которая сохраняет свет внутри трубы.

Еще одна вещь, которая удерживает свет в трубе, — это структура кабель, который состоит из двух отдельных частей. Основная часть кабель — в середине — называется ядром , и это бит свет проходит сквозь.Снаружи ядра обернут еще один слой стекла называется облицовкой . Работа облицовки — сохранить световые сигналы внутри активной зоны. Он может это сделать, потому что он сделан из различный вид стекла в сердцевине. (Технически облицовка имеет более низкий показатель преломления.)

Типы волоконно-оптических кабелей

Оптические волокна передают по ним световые сигналы в так называемых режимах . Звучит технически, но это просто означает разные способы путешествовать: мода — это просто путь, по которому световой луч следует вниз по волокну.Один режим чтобы пройти прямо по середине волокна. Другой — отразите волокно под небольшим углом. Другие режимы включают подпрыгивание вниз по волокну под другими углами, более или менее крутыми.

Иллюстрации: Вверху: свет по-разному распространяется в одномодовых и многомодовых волокнах. Внизу: внутри типичного одномодового оптоволоконного кабеля (не в масштабе). Тонкая сердцевина окружена оболочкой примерно в десять раз большего диаметра, пластиковым внешним покрытием (примерно в два раза больше диаметра оболочки), некоторыми укрепляющими волокнами, изготовленными из жесткого материала, такого как Kevlar®, с внешней защитной оболочкой снаружи.

Простейшее оптическое волокно называется одномодовым . Он имеет очень тонкую сердцевину размером около 5-10 микрон (миллионные доли метр) в диаметре. В одномодовом волокне все сигналы проходят прямо посередине, не отскакивая от краев (желтая линия в диаграмму). Кабельное телевидение, Интернет и телефонные сигналы обычно передаются по одномодовым волокна, собранные вместе в огромный пучок. Такие кабели могут отправлять информация за 100 км (60 миль).

Другой тип оптоволоконного кабеля называется многорежимный .Каждое оптическое волокно в многомодовый кабель о 10 раз больше одного в одномодовом кабеле. Это означает, что световые лучи могут проходить через ядро, следуя Разновидность разные пути (желтые, оранжевые, синие и голубые линии) — другими словами, в несколько разных режимов. Многорежимные кабели могут отправлять только информацию на относительно короткие расстояния и используются (среди прочего) для соединить компьютерные сети вместе.

Еще более толстые волокна используются в медицинском инструменте, называемом гастроскопом (разновидность эндоскопа), врачи протыкают кому-то горло, чтобы обнаружить внутри него болезни их желудок.Гастроскоп — это толстый оптоволоконный кабель, состоящий из многих оптических волокон. На верхнем конце гастроскопа есть окуляр и лампа. Лампа направляет свой свет на одну часть кабеля в живот пациента. Когда свет достигает желудка, он отражается стенки желудка в линзу внизу кабеля. Затем он возвращается в другую часть кабель в окуляр врача. Остальные типы эндоскопов работают так же способ и может использоваться для осмотра различных частей тела.Также есть промышленный вариант инструмента, называемый фиброскопом, который можно использовать исследовать такие вещи, как недоступные части оборудования в самолете двигатели.

Используется для волоконной оптики

Стрельба по трубе кажется изящной научной партийный трюк, и вы можете не подумать, что у что-то такое. Но так же, как электричество может привести в действие многие типы машин, лучи света могут нести многие типы информация, поэтому они могут помочь нам во многих отношениях.Мы просто не замечаем насколько обычными стали оптоволоконные кабели, потому что лазерные сигналы, которые они несут, мерцают далеко под нашими ногами, глубоко под офисными этажами и улицами города. Технологии, использующие это — компьютерные сети, радиовещание, медицинское сканирование и военная техника (назвать всего четыре) — причем незаметно.

Фото: Работа с волоконно-оптическими кабелями. Изображение Натанаэля Каллона, любезно предоставлено ВВС США.

Компьютерные сети

Волоконно-оптические кабели в настоящее время являются основным средством передачи информации на большие расстояния, поскольку у них есть три очень больших преимущества перед медными кабелями старого образца:

• Меньшее затухание : (потеря сигнала) Информация проходит примерно в 10 раз дальше, прежде чем ей потребуется усиление, что делает оптоволоконные сети более простыми и дешевыми в эксплуатации и обслуживании.
• Нет помех : В отличие от медных кабелей, между оптическими волокнами нет «перекрестных помех» (электромагнитных помех), поэтому они передают информацию более надежно и с лучшим качеством сигнала.
• Более высокая пропускная способность : Как мы уже видели, оптоволоконные кабели могут передавать гораздо больше данных, чем медные кабели того же диаметра.

Вы сейчас читаете эти слова благодаря Интернет. Вы наверняка наткнулись на эту страницу с поисковой системой как Google, который управляет всемирной сетью гигантских центров обработки данных соединены оптоволоконными кабелями большой емкости (и сейчас пытается развернуть быстрые оптоволоконные соединения для всех остальных).Нажав на ссылку на поисковую систему, вы загрузили эту веб-страницу из моей сети сервер и мои слова почти всю дорогу до вас дошли волоконно-оптические кабели. Действительно, если вы используете быстрый оптоволоконный широкополосные, оптоволоконные кабели делают почти всю работу каждый раз вы выходите в интернет. При большинстве высокоскоростных широкополосных подключений только последний этап информационного пути (так называемый «последний миля «от оптоволоконного шкафа на улице до дома или квартира) подразумевает старые провода.Это оптоволоконные кабели, не медные провода, которые теперь несут «лайки» и «твиты» под наши улицы, через все большее количество сельских районов, и даже глубоко под океанами, соединяющими континенты. Если вы представите себе Интернет (и Всемирная паутина, которая использует его) как глобальная паутина, скрепляющие ее нити — оптоволоконные кабели; по некоторым оценкам, оптоволоконные кабели покрывают более 99 процентов от общего пробега Интернета, и переносят более 99 процентов всего международного коммуникационного трафика.

Чем быстрее люди получают доступ в Интернет, тем больше они могут — и будут — делать в сети. Прибытие из широкополосный Интернет сделал возможным явление облачных вычислений (где люди хранят и обрабатывают свои данные удаленно, используя онлайн вместо домашнего или рабочего ПК в собственном помещении). В примерно так же стабильное развертывание широкополосного оптоволокна (обычно В 5–10 раз быстрее, чем обычный широкополосный DSL, который использует обычные телефонные линии) сделает его более привычным для люди занимаются такими вещами, как потоковая передача фильмов в Интернете вместо просмотра телетрансляция или прокат DVD.С большей емкостью волокна и быстрее связи, мы будем отслеживать и контролировать многие другие аспекты наша жизнь в сети с использованием так называемого Интернета вещей.

Но не только общедоступные интернет-данные течет по волоконно-оптическим линиям. Когда-то компьютеры были подключены к на большие расстояния по телефонным линиям или (на короткие расстояния) по меди Кабели Ethernet, но все чаще предпочтительнее оптоволоконные кабели метод объединения компьютеров в сеть, потому что они очень доступны, безопасны, надежны и имеют гораздо большую вместимость.Вместо того, чтобы связывать офисов через общедоступный Интернет, это вполне возможно для компания для создания собственной оптоволоконной сети (если она может себе это позволить) или (что более вероятно) купить место в частной оптоволоконной сети. Многие частные компьютерные сети работают на так называемом темном волокне , которое звучит немного зловеще, но это просто неиспользованная емкость другого сеть (оптические волокна ожидают включения).

Интернет был продуман так, чтобы вид информации для любого использования; это не ограничивается ношением компьютерные данные.Когда-то по телефонным линиям выходил Интернет, теперь же вместо этого через волоконно-оптический Интернет можно звонить по телефону (и Skype). Там, где телефонные звонки когда-то направлялись по сложной мозаике медные кабели и микроволновые линии между городами, самые дальние теперь звонки направляются по оптоволоконным линиям. С 1980-х гг. Было уложено огромное количество волокна; оценки сильно различаются, но считается, что общая мировая длина составляет несколько сотен миллионов километров (достаточно, чтобы пересечь Соединенные Штаты примерно миллион раз).В середине 2000-х было подсчитано, что до 98 процентов этого количества было неиспользованным «темным волокном»; Сегодня, несмотря на то, что используется гораздо больше волокон, все еще считается, что большинство сетей содержат от одной трети до половины темного волокна.

Фото: Строительство оптоволоконных сетей обходится дорого (в основном потому, что рытье улиц стоит очень дорого). Поскольку затраты на рабочую силу и строительство намного дороже, чем сам кабель, многие сетевые операторы сознательно прокладывают гораздо больше кабеля, чем им нужно в настоящее время.Изображение Криса Уиллиса любезно предоставлено ВВС США.

Радиовещание

Еще в начале 20 века радио и Телевещание родилось из относительно простой идеи: это было технически довольно легко снимать электромагнитные волны через воздух от одного передатчика (на радиостанции) до тысяч антенн в домах людей. В наши дни, когда радио все еще работает в воздухе, мы с такой же вероятностью ТВ через оптоволоконный кабель.

компании кабельного телевидения первыми перешли от с 1950-х годов, первоначально использовались коаксиальные кабели (медные кабели с металлической оболочкой, обернутой вокруг них для предотвращения перекрестных помех), по которым передавалось лишь небольшое количество аналоговых телевизионных сигналов.По мере того, как все больше и больше людей подключались к кабелю, и сети начали предлагать больший выбор каналов и программ, кабельные операторы сочли необходимо перейти с коаксиальных кабелей на оптоволокно и с аналогово-цифровое вещание. К счастью, ученые уже выясняли, как это могло быть возможно; еще в 1966 году, Чарльз Као (и его коллега Джордж Хокхэм) посчитали, доказав, как одиночный оптоволоконный кабель может несут достаточно данных для нескольких сотен телеканалов (или нескольких сотен тысяч телефонных звонков).Это был лишь вопрос времени, когда мир кабельного телевидения обратил на это внимание — и «новаторское достижение» Као было должным образом признано когда ему была присуждена Нобелевская премия по физике 2009 года.

Помимо гораздо большей емкости, оптический волокна меньше страдают от помех, поэтому обеспечивают лучший сигнал (рисунок и звук) качество; им нужно меньше усиления для усиления сигналов, поэтому они путешествуют на большие расстояния; и они вообще дороже эффективный. В будущем оптоволоконный широкополосный доступ может стать большинство из нас смотрит телевизор, возможно, через такие системы, как IPTV (телевидение по Интернет-протоколу), в которых используется Стандартный способ передачи данных в Интернете («коммутация пакетов») в обслуживать телепрограммы и фильмы по запросу.Пока медный телефон линия по-прежнему является основным информационным маршрутом в дома многих людей, в будущем нашим основным соединением с миром будет высокоскоростной оптоволоконный кабель. кабель, несущий любую информацию.

Медицина

Медицинские гаджеты, которые могут помочь врачам сориентироваться внутри наших тел, не разрезая их, были первыми собственными применение волоконной оптики более полувека назад. Cегодня, гастроскопы (как их называют) так же важны, как и никогда, но волоконная оптика продолжает порождать важные новые формы медицинское сканирование и диагностика.

Одной из последних разработок называется лаборатория на волокно , и включает в себя вставку тонких волоконно-оптических кабелей с встроенные датчики в тело пациента. Эти виды волокон аналогичны по масштабу кабелям связи и тоньше относительно короткие световоды, используемые в гастроскопах. Как они работай? Через них проходит свет от лампы или лазера через деталь. тела, который доктор хочет изучить. Когда свет проникает сквозь волокна, тело пациента меняет свои свойства в определенных способ (очень незначительное изменение интенсивности или длины волны света, возможно).Измеряя изменение света (используя методы например, интерферометрия), инструмент, прикрепленный к другому концу волокно может измерить некоторые важные аспекты того, как тело пациента работает, например, их температура, артериальное давление, pH клеток, или наличие лекарств в их кровотоке. Другими словами, вместо того, чтобы просто использовать свет, чтобы заглянуть внутрь тела пациента, это Тип волоконно-оптического кабеля вместо этого использует свет для его измерения или измерения.

Военный

Фото: Волоконная оптика на поле боя.У этой усовершенствованной оптоволоконной управляемой ракеты (EFOG-M) в носу установлена ​​инфракрасная оптоволоконная камера, чтобы стрелок, стреляющий по ней, мог видеть, куда она движется. Изображение любезно предоставлено Армия Соединенных Штатов.

Легко представить пользователей Интернета, связанных вместе гигантскими паутинами оптоволоконных кабелей; это гораздо менее очевидно что высокотехнологичные вооруженные силы мира связаны таким же образом. Волоконно-оптические кабели недорогие, тонкие, легкие, емкие, устойчивы к атакам и чрезвычайно безопасны, поэтому предлагают идеальные способы подключения военных баз и других объектов, таких как ракетные стартовые площадки и радиолокационные станции.Поскольку они не переносят электрические сигналы, они не излучают электромагнитные излучение, которое может обнаружить противник, и они устойчивы к электромагнитные помехи (в том числе систематическое «глушение» противника атаки). Еще одно преимущество — относительно легкий вес волокна. кабели по сравнению с традиционными проводами из громоздких и дорогих медь металлическая. Танки, военные самолеты и вертолеты есть все постепенно переходят с металлических кабелей на оптоволоконные. Частично это вопрос снижения затрат и экономии веса (оптоволоконные кабели весят около 90 процентов меньше, чем у сопоставимых медных кабелей типа «витая пара»).Но это также повышает надежность; например, в отличие от традиционных кабелей на самолете, которые должны быть тщательно экранированы (изолированы) для защиты им против ударов молнии, оптические волокна полностью невосприимчивы к такой проблеме.

Кто изобрел волоконную оптику?

• 1840-е годы: швейцарский физик Даниэль Колладон (1802–1893) обнаружил, что может светить через водопроводную трубу. Вода несла свет внутреннее отражение.
• 1870: Ирландский физик Джон Тиндалл (1820–1893) продемонстрировал внутреннюю рефлексию в Лондонском Королевском обществе.Он посветил в кувшин с водой. Когда он налил немного воды из кувшина, свет изогнулся по пути воды. Эта идея «изгиба» свет «именно то, что происходит в волоконной оптике. Хотя Colladon Истинный дедушка волоконной оптики, Тиндаль часто заслуживает уважения.
• 1930-е годы: Heinrich Lamm и Walter Gerlach , два Немецкие студенты пытались использовать световые трубки для изготовления гастроскопа — инструмент для заглядывания в чей-то желудок.
• 1950-е: в Лондоне, Англия, индийский физик. Нариндер Капани (1926–) и британский физик Гарольд Хопкинс (1918–1994) удалось отправить простую картинку по световой трубе, сделанной из тысяч стекловолокон. После публикации множества научных работ Капани заработал репутацию «отец волоконной оптики».
• 1957: Трое американских ученых из Мичиганского университета, Лоуренс Кертисс , Бэзил Хиршовиц и Уилбур Петерс, успешно использовали волоконно-оптическую технологию для создания первого в мире гастроскопа.
• 1960-е годы: американский физик китайского происхождения Чарльз Као (1933–2018) и его коллега Джордж Хокхэм осознали, что нечистое стекло бесполезно для волоконной оптики дальнего действия. Као предположил, что оптоволоконный кабель, сделанный из очень чистого стекла, сможет передавать телефонные сигналы на гораздо большие расстояния, и был удостоен награды Нобелевская премия по физике 2009 г. за это новаторское открытие.
• 1960-е годы: исследователи из Corning Glass Company создали первый оптоволоконный кабель, способный передавать телефонные сигналы.
• ~ 1970: Дональд Кек и его коллеги из Corning нашли способы посылать сигналы гораздо дальше (с меньшими потерями), что побудило разработка первых оптических волокон с низкими потерями.
• 1977: Первый оптоволоконный телефонный кабель был проложен между Лонг-Бич и Артезией, Калифорния.
• 1988: Первый трансатлантический оптоволоконный телефонный кабель TAT8 был проложен между США, Францией и Великобританией.
• 2019: По данным TeleGeography, в настоящее время существует около 378 подводных волоконно-оптических кабелей. (несущие коммуникации под мировым океаном), протяженностью в общей сложности 1.2 миллиона км (0,7 миллиона миль).

.

Как работают телескопы? | Космическое пространство НАСА — Наука НАСА для детей

Краткий ответ:

Ранние телескопы фокусировали свет с помощью кусков изогнутого прозрачного стекла, называемых линзами. Однако в большинстве телескопов сегодня используются изогнутые зеркала для сбора света с ночного неба. Форма зеркала или линзы телескопа концентрирует свет. Этот свет мы видим, когда смотрим в телескоп.

Авторы и права: NASA / JPL-Caltech

Телескоп — это инструмент, который астрономы используют для наблюдения далеких объектов.Большинство телескопов и все большие телескопы используют изогнутые зеркала для сбора и фокусировки света с ночного неба.

Первые телескопы фокусировали свет с помощью кусков изогнутого прозрачного стекла, называемых линзами. Так почему сегодня мы используем зеркала? Потому что зеркала легче, и их легче сделать идеально гладкими, чем линзы.

Зеркала или линзы в телескопе называются «оптикой». Действительно мощные телескопы могут видеть очень тусклые объекты и объекты, находящиеся действительно далеко.Для этого оптика — будь то зеркала или линзы — должна быть действительно большой.

Чем больше зеркала или линзы, тем больше света может собрать телескоп. Затем свет концентрируется формой оптики. Этот свет мы видим, когда смотрим в телескоп.

Оптика телескопа должна быть почти идеальной. Это означает, что зеркала и линзы должны иметь правильную форму, чтобы концентрировать свет. На них не может быть пятен, царапин и других изъянов.Если у них действительно есть такие проблемы, изображение становится искаженным или расплывчатым, и его трудно увидеть. Трудно сделать идеальное зеркало, но еще труднее сделать идеальный объектив.

Линзы

Телескоп с линзами называется преломляющим телескопом .

Линза, как и в очках, отклоняет проходящий через нее свет. В очках это делает изображение менее размытым. В телескоп он заставляет далекие вещи казаться ближе.

В простом телескопе-рефракторе используются линзы, чтобы делать изображения больше и заметнее.Предоставлено: NASA / JPL-Caltech

.

Людям с особенно плохим зрением нужны толстые линзы в очках. Большие и толстые линзы более мощные. То же самое и с телескопами. Если вы хотите видеть вдаль, вам понадобится большой мощный объектив. К сожалению, большой объектив очень тяжелый.

Тяжелые линзы сложно изготовить, и их сложно удерживать в нужном месте. Кроме того, по мере того, как они становятся толще, стекло задерживает больше света, проходящего через них.

Поскольку свет проходит через линзу, поверхность линзы должна быть очень гладкой.Любые изъяны объектива изменят изображение. Это все равно что смотреть в грязное окно.

Почему зеркала работают лучше

Телескоп, в котором используются зеркала, называется отражающим телескопом .

В отличие от линз зеркало может быть очень тонким. Зеркало большего размера не обязательно должно быть толще. Свет концентрируется, отражаясь от зеркала. Поэтому зеркало просто должно иметь правильную изогнутую форму.

Намного легче сделать большое почти идеальное зеркало, чем большую, почти идеальную линзу.Кроме того, поскольку зеркала односторонние, их легче чистить и полировать, чем линзы.

Но у зеркал есть свои проблемы. Вы когда-нибудь смотрели в ложку и замечали, что ваше отражение перевернуто? Изогнутое зеркало в телескопе похоже на ложку: оно переворачивает изображение. К счастью, решение простое. Мы просто используем другие зеркала, чтобы перевернуть его.

В простом телескопе-рефлекторе используются зеркала, которые помогают нам видеть далекие объекты. Предоставлено: NASA / JPL-Caltech

.

Преимущество зеркал номер один в том, что они не тяжелые.Поскольку они намного легче линз, их намного легче запустить в космос.

Космические телескопы, такие как Hubble Space Telescope и Spitzer Space Telescope , позволили нам делать снимки галактик и туманностей вдали от нашей солнечной системы.

Это изображение Крабовидной туманности было создано с использованием информации космического телескопа Хаббла, космического телескопа Спитцера, рентгеновской обсерватории Чандра, XMM-Newton Европейского космического агентства и очень большой матрицы.Авторы и права: НАСА, ЕКА, NRAO / AUI / NSF и Г. Дубнер (Университет Буэнос-Айреса)

.

Связанные ресурсы для преподавателей

Launchpad: Атмосфера и оптические телескопы

.