Тест по астрономии: Телескопы (10 класс)
Тест по астрономии «Телескопы» для 10 класса — это интерактивная проверочная работа для оценки знаний об устройстве и принципах работы основных астрономических инструментов. Тест охватывает типы телескопов, их ключевые характеристики и ограничения, помогая закрепить материал по этой важной теме.
Другое по теме:
1
Как называется тип телескопа, в котором для сбора света используется система линз?
Правильный ответ:
РефракторПояснение:
Телескоп-рефрактор (от лат. «refringo» — преломляю) — это классический тип телескопа, в котором в качестве объектива, то есть главного светособирающего элемента, используется линза или система из нескольких линз. Проходя через объектив, параллельные лучи света от далёкого объекта преломляются и собираются в одной точке — фокусе, создавая изображение. Именно такую конструкцию имели первые телескопы, созданные Галилео Галилеем. Крупнейший в мире рефрактор имеет диаметр линзы чуть более 1 метра.2
Какая из двух основных задач телескопа считается более важной для изучения слабых и далёких объектов?
Правильный ответ:
Сбор как можно большего количества света.Пояснение:
Хотя телескоп и увеличивает видимые размеры объектов, его первостепенная и важнейшая задача — собрать как можно больше света. Многие объекты во Вселенной (далёкие галактики, туманности, слабые звёзды) настолько тусклые, что человеческий глаз просто не в состоянии их воспринять. Объектив телескопа, как большое «ведро», собирает фотоны, которые падают на его поверхность, и концентрирует их, делая тусклый объект видимым. Чем больше площадь объектива, тем больше света он собирает и тем более слабые объекты можно изучить.3
Как называется телескоп, объективом которого служит вогнутое зеркало?
Правильный ответ:
РефлекторПояснение:
Телескоп-рефлектор (от лат. «reflecto» — отражаю) использует в качестве объектива вогнутое зеркало. Свет от небесного объекта падает на поверхность главного зеркала, отражается от него и собирается в фокусе. Такая схема была предложена Исааком Ньютоном. Преимущество рефлекторов в том, что технологически проще и дешевле изготовить большое и качественное зеркало, чем линзу такого же размера. Поэтому все крупнейшие современные телескопы мира являются именно рефлекторами.4
Почему даже в самые мощные современные телескопы звёзды видны как светящиеся точки, а не диски?
Правильный ответ:
Из-за их колоссальной удалённости от Земли.Пояснение:
Угловые размеры звёзд ничтожно малы из-за огромных расстояний до них. Даже для ближайших звёзд этот размер составляет тысячные доли угловой секунды. Возможности любого, даже самого совершенного телескопа, ограничены фундаментальным физическим явлением — дифракцией света. Из-за дифракции изображение точки (звезды) предстает не точкой, а небольшим диском с кольцами вокруг (диск Эйри). Для звёзд этот дифракционный диск всегда оказывается крупнее их истинного углового размера, поэтому мы и видим их как точки.5
Какой оптический дефект (аберрация), свойственный простым линзам, проявляется в виде цветных ореолов вокруг изображения?
Правильный ответ:
Хроматическая аберрацияПояснение:
Хроматическая аберрация (от греч. «chroma» — цвет) возникает из-за того, что показатель преломления стекла зависит от длины волны света (дисперсия). В результате лучи разного цвета (например, синие и красные) после прохождения через простую линзу фокусируются на разном расстоянии от неё. Это приводит к тому, что изображение получается нечётким и окружённым радужной каймой. Этот недостаток присущ именно линзовым системам (рефракторам) и полностью отсутствует в зеркальных телескопах (рефлекторах).6
Что из перечисленного является главным фактором, который ограничивает полезное увеличение наземных телескопов?
Правильный ответ:
Нестабильность и турбулентность земной атмосферы.Пояснение:
Земная атмосфера находится в постоянном движении. Турбулентные потоки воздуха с разной плотностью и температурой действуют как множество подвижных линз, искажая и размывая световые лучи от звёзд. Это явление, называемое астроклиматом или «seeing», является главной причиной мерцания звёзд и резкого ухудшения качества изображения при больших увеличениях. Даже для телескопа с идеальной оптикой атмосфера устанавливает практический предел увеличения (обычно не более 500 крат), выше которого изображение становится только более размытым.7
От какой основной характеристики объектива телескопа зависит масштаб (линейный размер) получаемого изображения?
Правильный ответ:
От его фокусного расстояния.Пояснение:
Фокусное расстояние объектива — это дистанция от его оптического центра (линзы или зеркала) до фокальной плоскости, где строится резкое изображение. Масштаб изображения напрямую пропорционален фокусному расстоянию. Чем оно больше, тем крупнее будет изображение одного и того же объекта на плёнке или матрице приёмника. Поэтому для получения детальных изображений планет или Луны используют длиннофокусные телескопы, а для съёмки широких звёздных полей — короткофокусные.8
Как называется тип телескопа, в оптической схеме которого для исправления искажений используются как зеркала, так и линзы?
Правильный ответ:
Зеркально-линзовый (катадиоптрический)Пояснение:
Зеркально-линзовые или катадиоптрические телескопы представляют собой гибридную систему. Они используют большое главное зеркало для сбора света (как рефлекторы), а для исправления оптических искажений (аберраций) и создания более компактной конструкции в схему добавляют линзовые элементы. Самыми известными примерами таких систем являются телескопы Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена. Они сочетают в себе достоинства рефлекторов и рефракторов, обладая большим полем зрения и высоким качеством изображения при компактных размерах.9
Какую форму обычно придают поверхности главного зеркала в крупных телескопах-рефлекторах для борьбы со сферической аберрацией?
Правильный ответ:
ПараболическуюПояснение:
Сферическая аберрация — это искажение, при котором лучи, отражённые от краёв сферического зеркала, фокусируются не в той же точке, что лучи, отражённые от его центра. Это делает изображение нерезким. Чтобы исправить этот дефект, поверхности главного зеркала придают форму параболоида вращения. Параболическое зеркало обладает свойством собирать все параллельные лучи, падающие на него, строго в одной точке — фокусе. Изготовление такого зеркала сложнее, чем сферического, но это необходимо для получения качественного изображения в больших рефлекторах.10
Как изменится количество света, которое собирает телескоп, если диаметр его объектива увеличить в 3 раза?
Правильный ответ:
Увеличится в 9 раз.Пояснение:
Светособирающая способность телескопа, то есть количество света, которое он может собрать, прямо пропорциональна площади его объектива. Площадь круга вычисляется по формуле S = πR² или S = π(D/2)², где D — диаметр. Таким образом, площадь объектива пропорциональна квадрату его диаметра (S ~ D²). Если диаметр увеличить в 3 раза, то площадь объектива, а следовательно, и количество собранного света, увеличится в 3² = 9 раз. Это позволит увидеть объекты в 9 раз более слабые.11
Какой элемент телескопа представляет собой, по сути, усовершенствованную лупу и служит для рассматривания изображения, построенного объективом?
Правильный ответ:
ОкулярПояснение:
Окуляр (от лат. «oculus» — глаз) — это система линз, в которую смотрит наблюдатель. Его задача — увеличить изображение, сформированное объективом в фокальной плоскости, и спроецировать его в глаз наблюдателя. Фактически окуляр работает как сильная лупа, позволяя рассмотреть мелкие детали полученного изображения. Общее увеличение телескопа равно отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра. Меняя окуляры, можно изменять увеличение одного и того же телескопа.12
Какое изображение формирует большинство астрономических телескопов?
Правильный ответ:
Перевёрнутое и увеличенноеПояснение:
Стандартная оптическая схема телескопа, состоящая из объектива и окуляра (схема Кеплера), даёт перевёрнутое (вверх ногами) и зеркальное (слева направо) изображение. Для астрономических наблюдений это не является недостатком, поскольку для сферических или удалённых небесных тел понятия «верх» и «низ» не имеют смысла. В земных же зрительных трубах для получения прямого изображения в схему добавляют специальные оборачивающие системы (призмы или дополнительные линзы), что усложняет конструкцию и вносит потери света.13
Изобретателем какой популярной зеркально-линзовой системы телескопов является советский оптик Д. Д. Максутов?
Правильный ответ:
МенисковойПояснение:
В 1941 году выдающийся советский учёный-оптик Дмитрий Дмитриевич Максутов изобрёл и рассчитал новую катадиоптрическую систему. В ней для исправления сферической аберрации главного сферического зеркала используется толстая, но слабо изогнутая линза особой формы — мениск. Эта система, названная менисковой, позволила создавать компактные, технологичные и относительно недорогие телескопы с высоким качеством изображения по всему полю зрения. Телескопы системы Максутова-Кассегрена очень популярны среди любителей астрономии.14
Что из перечисленного телескоп способен «увеличить» для наблюдателя?
Правильный ответ:
Угловое расстояние между двумя близкими звёздами.Пояснение:
Основная функция увеличения в телескопе — это увеличение угла зрения, под которым мы видим объект или расстояние между объектами. Телескоп не может изменить реальные размеры тел или расстояние между ними в километрах. Однако он может увеличить видимое угловое расстояние. Например, если две звезды видны невооруженным глазом как одна, телескоп с достаточным увеличением покажет их как две отдельные точки, так как увеличит угол между направлениями на них, сделав его различимым для нашего зрения.15
Плоскость, в которой объектив телескопа строит резкое изображение бесконечно удаленного объекта, называется…
Правильный ответ:
Фокальная плоскостьПояснение:
Фокальная плоскость — одна из ключевых характеристических плоскостей любой оптической системы. Это плоскость, проходящая через главный фокус объектива перпендикулярно его главной оптической оси. Именно в этой плоскости линза или зеркало формируют наиболее резкое и чёткое изображение очень далёких объектов (таких как звёзды, которые считаются бесконечно удалёнными). В фокальную плоскость помещают либо окуляр для визуальных наблюдений, либо светочувствительный приёмник (фотопластинку, ПЗС-матрицу) для фотографирования.16
Почему астрономы стремятся строить телескопы с объективами всё большего и большего диаметра?
Правильный ответ:
Чтобы собрать больше света и увидеть более слабые объекты.Пояснение:
Увеличение телескопа можно легко изменить, сменив окуляр, но его главная характеристика — светосила — определяется только диаметром объектива. Способность телескопа собирать свет пропорциональна площади объектива, то есть квадрату его диаметра. Увеличивая диаметр, астрономы решают главную задачу — регистрацию излучения от предельно слабых и далёких объектов, таких как первые галактики во Вселенной. Большой диаметр также улучшает разрешающую способность, то есть способность различать мелкие детали.17
В чем заключается главное технологическое преимущество создания больших рефлекторов по сравнению с большими рефракторами?
Правильный ответ:
Большое зеркало проще изготовить и закрепить, чем большую линзу.Пояснение:
Изготовить большую (диаметром более метра) линзу без внутренних дефектов, пузырьков и с идеальной однородностью стекла чрезвычайно сложно. Такую массивную линзу можно закрепить только по краям, и под собственным весом она будет прогибаться и искажать изображение. Зеркало же можно поддерживать по всей его задней поверхности с помощью разгрузочных систем. Кроме того, свет от зеркала отражается, а не проходит сквозь него, поэтому качество стекла не так критично, важна лишь идеальная обработка одной поверхности.18
Какое из утверждений о влиянии увеличения телескопа на наблюдение верно?
Правильный ответ:
Чрезмерное увеличение делает изображение более тусклым и размытым.Пояснение:
У каждого телескопа есть предел полезного увеличения, обычно равный двум диаметрам его объектива в миллиметрах (например, 200х для 100-мм телескопа). Попытка превысить этот предел не добавляет новых деталей, а лишь делает изображение более крупным, но при этом тусклым и размытым. Это происходит потому, что собранный объективом свет распределяется на всё большую площадь, а также сильнее проявляются все дефекты оптики и атмосферные искажения. Для качественных наблюдений важен баланс между увеличением и яркостью изображения.19
Небольшой вспомогательный телескоп, установленный на основной трубе и используемый для первоначального наведения на объект, называется…
Правильный ответ:
ИскательПояснение:
Основной телескоп имеет большое увеличение и, как следствие, очень маленькое поле зрения. Навести его на нужный объект, особенно на тусклую звезду, напрямую очень сложно. Для этого используется искатель — маленький телескоп с небольшим увеличением (5-10 крат), но широким полем зрения, закреплённый параллельно основной трубе. Наблюдатель сначала находит нужный объект в искателе и помещает его в центр перекрестия, после чего этот объект гарантированно оказывается в поле зрения основного телескопа.20
Какая оптическая деталь исправляет искажения, даваемые большим сферическим зеркалом в телескопах системы Максутова?