«Визуальная сигнализация»

При делении на группы по четыре буквы это будет зашифровано следующим образом:

jbfobnyromraoxubfulsxmxrsnbscmjbsmhmyrln fscorlscnfmrsdb.

Поместите букву «a» верхнего шифровального диска под букву B нижнего диска и посмотрите, имеют ли смысл буквы шифра jbfo — первой группы. Они дают «sawn», продолжите это для «saw», первые три буквы могут быть словом текста. Теперь следующая группа — BNYR, и они дают AODK. Мы знаем, что A не представляет B, потому что первые 8 букв шифра дают бессмысленные буквы «sawnaodk». Поверните «a» к C, и для первой группы мы получим TBXO, что не имеет смысла. Повернув «a» к D, мы получаем UCYP — бессмысленный набор букв. Поверните «a» к E, и мы получим VDZQ, что не имеет смысла. Теперь поверните «a» под F, и мы обнаружим, что JBFO означает «Wear», что, по крайней мере пока, дает нам часть слова или слово «We» и часть другого слова. Переходим к следующей группе BNYR, которая дает нам «esho». Теперь у нас есть эти буквы «Wearesho», которые мы с первого взгляда читаем как «We are sho;» продолжая до следующей группы OMRA, шифровальный диск дает нам «rtof», и мы читаем «We are short of» и понимаем, что нашли ключевую букву, и скрытая в шифре информация наша. Продолжайте расшифрование с «a» под F до конца сообщения. Иногда ключевая буква меняется после двух, трех или четырех букв.

Требуются считанные минуты, чтобы пройти по алфавиту и узнать значение так зашифрованного сообщения.

Глава VII.

FIELD GLASSES AND TELESCOPES.

Отражение — преломление — линзы.

Fig. 20.

Когда свет падает на прозрачное тело, часть его отражается, а часть преломляется. Угол, который луч составляет с нормалью, или перпендикуляром к поверхности в точке контакта, называется углом падения, а углы, которые отраженный и преломленный лучи составляют с той же нормалью, называются соответственно углом отражения и преломления. Отраженный луч образует с нормалью тот же угол, что и падающий луч, в то время как преломленный луч при переходе из менее плотной среды в более плотную преломляется к нормали, и наоборот; чем плотнее среда, в которую переходит луч, тем больше отклонение. Этот закон позволяет нам сразу понять действие линзы, которую можно определить как прозрачную среду, которая благодаря кривизне своей поверхности заставляет проходящие через нее лучи света сходиться или расходиться. Обычные линзы имеют либо сферические поверхности, либо комбинацию сферических и плоских поверхностей. Эта комбинация дает начало шести классам (рис. 20): (a) двояковыпуклые; (b) плоско-выпуклые; (c) двояковогнутые; (d) плоско-вогнутые; (e) собирающие и (f) расходящиеся мениски. Те линзы, которые толще в центре, чем по краям, являются собирающими или концентрирующими линзами, а те, которые толще по краям, чем в центре, — рассеивающими.

ФОКУС — ОПТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР.

Фокус линзы — это точка, где сходятся преломленные лучи или их продолжения; если сами лучи пересекаются после преломления, фокус является действительным, а если сходятся их продолжения, фокус мнимый. Линия, проходящая через центры кривизны двух поверхностей линзы, называется главной осью и содержит точку, известную как оптический центр, обладающую тем свойством, благодаря которому, если через нее проходит луч, этот луч не отклоняется. Оптический центр всегда можно найти, проведя два параллельных друг другу радиуса, по одному из каждого центра кривизны поверхности, до пересечения радиусов с их соответствующими поверхностями, а затем проведя линию, соединяющую эти две точки. Пересечение этой последней линии с главной осью даст оптический центр.

ИЗОБРАЖЕНИЕ — СОПРЯЖЕННЫЕ ФОКУСЫ.

Пусть AB будет сечением двояковыпуклой линзы, а C и D (рис. 21) — центрами кривизны ее двух поверхностей. Проведите линии CD′ и DE из точек C и D параллельно друг другу, затем соедините D′ и E прямой линией. Точка O будет оптическим центром линзы. Возьмем точку R на главной оси в качестве источника света; луч RD проходит через оптический центр и не отклоняется. Луч RK при падении преломляется в направлении KG по направлению к перпендикуляру к поверхности KD в соответствии с законом преломления, поскольку стекло плотнее воздуха. Выходя в точке G, он преломляется в сторону от перпендикуляра к поверхности CG, так как переходит из более плотной среды в менее плотную, и пересекает луч RD в точке R′. Точно так же обнаруживается, что луч RK′ пересекает луч RD в той же точке R′, которая является фокусом для всех лучей, исходящих из R. Говорят, что точка R′ является изображением объекта R, и когда эти две точки рассматриваются вместе, они называются сопряженными фокусами. Если падающий пучок состоит из параллельного однородного света, все лучи сойдутся в фокусе в точке на главной оси, называемой главным фокусом линзы, а расстояние этой точки от оптического центра представляет собой главное фокусное расстояние, которое для любой заданной линзы всегда является постоянной величиной.

Fig. 21.

ЗАКОН ФОКУСОВ.

Существует фиксированная зависимость между главным фокусным расстоянием двояковыпуклой линзы и положением изображения объекта, которая может быть выражена следующим образом: 1/i = 1/f - 1/o, где i и o — расстояния изображения и объекта соответственно от оптического центра, а f — фокусное расстояние, откуда мы видим, что для всех положений объекта от бесконечного расстояния от линзы до удвоенного главного фокусного расстояния изображение будет находиться на другой стороне, на расстоянии между главным фокусным расстоянием и удвоенным этим расстоянием. Таковы пределы изображения и объекта в обычных случаях. Если мы представим это выражение в следующем виде: i = of / (o - f) и предположим, что объект остается на том же расстоянии от различных линз, будет видно, что изображение окажется ближе к линзе, имеющей меньшее фокусное расстояние. Главное фокусное расстояние или, кратко, фокусное расстояние линзы зависит от кривизны поверхностей, причем чем больше кривизна, тем короче фокусное расстояние.

ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ.

Fig. 22.

Давайте теперь посмотрим, как формируется изображение выпуклой линзой, и предположим, что CD — это сечение двояковыпуклой линзы (рис. 22), O — оптический центр, а AB — объект, находящийся от оптического центра на расстоянии, превышающем удвоенное фокусное расстояние. Лучи будут расходиться во всех направлениях от объекта, и некоторые из них упадут на линзу. Луч от A пройдет через оптический центр и не отклонится; другие упадут в различных точках, например, E и G, и если мы применим закон преломления, то обнаружим, что AE и AG пересекут друг друга и AO в точке A′, если не принимать во внимание форму линзы, образуя одну точку изображения A′B′; аналогичным образом для лучей из других точек объекта, как, например, B, мы можем построить фокус B′ и таким образом получить изображение A′B′, которое перевернуто и меньше объекта AB. Относительный размер изображения и объекта будет прямо пропорционален сопряженным фокусам, и их можно сразу найти из уравнения линзы.

СФЕРИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ.

Если, однако, мы примем во внимание форму линзы, то обнаружим, что не все лучи, выходящие из одной точки объекта, сводятся к одному фокусу, поскольку лучи, падающие на края линзы, преломляются в большей степени, чем те, которые падают на центр, и сводятся в фокус на более коротком расстоянии от линзы, чем те, которые проходят через центральную часть. Это смещение или рассеяние фокусов из одной точки называется сферической аберрацией, или аберрацией формы, и обусловлено исключительно геометрической формой линзы.

Fig. 23.

ХРОМАТИЧЕСКАЯ АБЕРРАЦИЯ.

Fig. 24.

В том, что было сказано о визуальном изображении, мы предполагали, что свет является монохроматическим, или однородным. Посмотрим, что произойдет, если свет полихроматический, скажем, например, солнечный свет, и пусть пучок солнечного света перехватывается на экране после прохождения через двояковыпуклую линзу. Можно будет наблюдать, как и на рисунке 23, что фиолетовые лучи собираются в фокусе ближе всего к линзе, а красные — дальше всего, и на экране будут видны круги света; это отклонение цветных лучей от общего фокуса называется хроматической аберрацией и зависит от дисперсионных свойств материала, из которого изготовлена линза. Здесь кроется дефект, который нельзя исправить диафрагмой, но поскольку преломляющие и дисперсионные свойства вещества изменяются не одновременно, можно объединить два вещества: одно с высокими преломляющими и низкими дисперсионными свойствами, а другое с противоположными свойствами. Если придать им правильные кривизны, они будут корректировать друг друга, обеспечивая тем самым совпадение видимого и хроматического фокусов. Такая комбинация дает ахроматическую линзу, которая обычно состоит из двояковыпуклой линзы из кронгласа, соединенной с помощью цемента с расходящимся мениском из флинтгласа, как показано в разрезе на рисунке 24. Эта комбинация не является абсолютно ахроматической, но достаточна для всех общих целей.

ТЕЛЕСКОПЫ.

Телескоп — это оптический прибор, основанный на использовании объектива или рефлектора для формирования действительного изображения реального и удаленного объекта, а также окуляра для увеличения изображения и наблюдения за ним. Телескопы классифицируются как рефракционные или рефлекторные в зависимости от того, является ли объектив линзой или рефлектором. Объектив должен быть по существу выпуклым, если телескоп является рефрактором, а если рефлектором, зеркало объектива должно быть вогнутым; окуляр может быть как вогнутым, так и выпуклым.

Существует четыре типа рефракционных телескопов, используемых в военных целях, а именно:

Астрономический.

Наземный.

Галилеев.

Призменный.

На рисунке 26 представлен разрез астрономического телескопа. Объектив (D) представляет собой комбинацию, состоящую из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, соединенных канадским бальзамом. Двояковогнутая линза добавлена для коррекции хроматической аберрации. Окуляр (E) представляет собой выпукло-вогнутую линзу.

Лучи света от какого-либо удаленного объекта сходятся объективом (D) и образуют перевернутое изображение (ab) в фокальной плоскости (F). Глазная линза (E) принимает расходящиеся пучки от a и b и преломляет их так, что они попадают в глаз так, как если бы они исходили из направления a′ b′, где и наблюдаемое мнимое изображение. Из окуляра (E) лучи выходят в виде конуса световых пучков, меньшего, чем зрачок глаза, что позволяет телескопу этого типа иметь большое поле зрения. Однако изображение получается перевернутым, и астрономический телескоп в его первоначальном виде поэтому не подходит для военных целей. В модифицированном виде он широко используется, о чем будет сказано в последующем параграфе.

Figure 26

На рисунке 27 показан разрез наземного телескопа, широко используемого в военных целях. Приборы этого типа общеизвестны как «подзорные трубы».

Как и в случае с астрономическим телескопом, первое перевернутое изображение ba формируется в фокальной плоскости (F), и первая очковая линза сводит эти пучки в точке L. Вместо того чтобы помещать глаз в точку L, как в астрономическом телескопе, пучкам дают пересечься и упасть на вторую очковую линзу, с помощью которой лучи каждого пучка сходятся в точке во втором прямом изображении a′ b′, на которое смотрят с помощью третьей и последней очковой линзы.

Figure 27

Наземные телескопы имеют сравнительно небольшое поле зрения. Тубусы этого телескопа неизбежно длинны из-за дополнительных линз.

БИНОКЛИ И ТЕЛЕСКОПЫ СИСТЕМЫ ГАЛИЛЕЯ.

На рисунке 28 показан разрез телескопа Галилея, который отличается от астрономического телескопа наличием двояковогнутого, а не двояковыпуклого окуляра.

В этом телескопе лучи от объекта сходятся объективом (O) и в нормальных условиях сходились бы в фокальной плоскости (C), образуя там перевернутое изображение ba, если бы двояковогнутый окуляр (D) не был расположен в тубусе телескопа так, чтобы перехватывать пучки до того, как они сфокусируются. Этот двояковогнутый окуляр рассеивает эти пучки и формирует увеличенное прямое изображение a′ b′, видимое в точке E. Вследствие рассеивающего действия этой вогнутой окулярной линзы конус пучков, попадающих в глаз, больше зрачка глаза, и поэтому для глаза используется лишь небольшая часть поля, захваченного объективом, из-за чего телескопы этого типа имеют сравнительно небольшое поле зрения.

Figure 28

БИНОКЛИ И ТЕЛЕСКОПЫ С ПРИЗМАМИ ПОРРО.

В 1850 году французский инженер Порро открыл комбинацию призмы, которая при вставке между объективом и окуляром астрономического телескопа показывала изображение прямым или в его естественном положении, в то время как тот же телескоп без призм показывал изображение перевернутым. Практическое применение этого открытия началось спустя много лет. Эти призмы служили двойной цели: во-первых, они показывали изображение рассматриваемого объекта в его естественном положении, а не в перевернутом, а во-вторых, укорачивали телескоп за счет двукратного разворота луча света на самого себя. Каждая трубка призменного бинокля содержит две такие призмы полного внутреннего отражения. Луч света, проходящий через объектив, попадает в первую призму таким образом, что дважды полностью отражается, каждый раз под углом 90°, выходя таким образом параллельно входящему лучу, но в противоположном направлении. Затем он подхватывается второй призмой, аналогичным образом отражается и направляется по своему первоначальному пути без изменений, за исключением одного очень важного момента: изображение наблюдаемого объекта, которое без вмешательства призмы было бы перевернутым вверх дном, теперь является прямым и будет увеличиваться простым астрономическим окуляром точно так же, как звезды и планеты увеличиваются в больших телескопах.

Поле зрения бинокля с призмами Порро значительно больше, чем у обычного бинокля. Оно уменьшается примерно на 12,5 процента с каждой степенью увеличения, причем прибор с 6-кратным увеличением дает линейный обзор 118 футов на тысячу, в то время как в 10-кратном приборе поле зрения составляет всего 70 линейных футов. Это объясняется следующим образом:

Лучи света, выходящие из окуляра телескопа Галилея, являются расходящимися и охватывают площадь, значительно превышающую размер зрачка глаза. Поскольку все лучи, падающие за пределами зрачка глаза, теряются, можно увидеть лишь небольшое поле зрения, как при взгляде через обычный конус с широкого конца. Призменные бинокли сконструированы по противоположному принципу. Собранные объективом лучи света выходят из окуляра в виде сходящегося пучка света, достаточно малого, чтобы войти в зрачок глаза, обеспечивая тем самым большее поле зрения; теоретически в девять раз превышающее площадь, даваемую прибором старого образца той же мощности. Однако, несмотря на эти преимущества, бинокль с призмами Порро не во всем оказался удовлетворительным для полевой службы. При ясной погоде и хорошем освещении рассматриваемого объекта он явно превосходит полевой бинокль галилеевского типа по светосиле, мощности и четкости. Однако после того, как юстировка призм нарушена, пусть даже незначительно, удовлетворительное использование бинокля невозможно до тех пор, пока призмы не будут переюстированы, причем до совсем недавнего времени это было невозможно сделать где-либо, кроме места изготовления прибора.

Fig. 29.—Porro prism.

ПОЛЕВЫЕ БИНОКЛИ.

Полевой бинокль представляет собой комбинацию двух одинаковых телескопов и обладает механическими регулировками, позволяющими фокусировать оба телескопа одновременно или раздельно, в зависимости от рассматриваемого типа.

Полевые бинокли делятся на два основных класса: бинокли Галилея и призменные бинокли Порро.

СВОЙСТВА ТЕЛЕСКОПОВ И ПОЛЕВЫХ БИНОКЛЕЙ.

Телескопы и полевые бинокли обладают четырьмя свойствами: мощностью, светосилой, полем зрения и четкостью. Эти свойства выражаются через соответствующие качества невооруженного глаза.

Глаза обладают весьма различными возможностями. У некоторых людей зрение «близорукое», в то время как у других — «дальнозоркое». Существуют нормальные, превосходные и слабые глаза. В дальнейшем изложении предполагаются возможности нормального глаза.

Для каждого человека существует определенное расстояние, на котором предметы видны наиболее отчетливо. Оно называется «визуальным расстоянием». При близорукости это расстояние составляет от 3 до 6 дюймов; при нормальном зрение — от 8 до 14 дюймов, а при дальнозоркости — от 16 до 28 дюймов.

Возможности нормального невооруженного глаза можно поэтому выразить следующим образом: кратность — 1; светосила — 1; поле зрения — 45°; разрешающая способность — от 40′′ до 3′.

Кратность. — На «визуальном расстоянии» все предметы, наблюдаемые невооруженным нормальным глазом, видны в их естественном размере. На расстоянии меньше «визуального» они видятся нечеткими, размытыми и несовершенно очерченными; на расстоянии больше «визуального» предметы ясны и отчетливо очерчены, но уменьшаются в размерах тем сильнее, чем дальше они удалены.

Способность линзы увеличивать видимый диаметр предмета называется ее кратностью.

Кратность линзы определяется как отношение диаметра предмета при наблюдении через линзу к диаметру при наблюдении невооруженным глазом.

Кратность также определяется как отношение фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра.

Кратность полевого бинокля можно приблизительно определить, сфокусировав прибор на стену или дальномерную рейку и глядя на предмет через прибор одним глазом и непосредственно невооруженным глазом — другим. Сравнение диаметров двух изображений дает искомое отношение.

Кратность зрительной трубы или полевого бинокля можно измерить точнее с помощью динаметра, который представляет собой микроскоп, надеваемый на окулярный конец прибора и увеличивающий изображение. Конец динаметра, примыкающий к окуляру прибора, размечен серией линий с интервалом в одну сотую дюйма. При фокусировке динаметра изображение выходящего пучка лучей выглядит как четко очерченное кольцо света с наложенной на него увеличенной шкалой динаметра.

Отмечается количество делений шкалы, перекрываемых диаметром светового кольца. Диаметр объектива измеряется аналогичным образом с помощью кронциркуля с точностью до сотой доли дюйма.

Отношение диаметра объектива к диаметру изображения, наблюдаемого в динаметре, дает кратность прибора. Этот метод неприменим в случае телескопа Галилея или полевого бинокля, состоящего из двух телескопов Галилея, ввиду того что лучи из окуляра телескопа Галилея являются расходящимися.

Полевые бинокли, в которых изображение кажется увеличенным от одного до шести раз, известны как бинокли «малой кратности». Полевые бинокли, дающие изображение, увеличенное более чем в шесть раз, называются биноклями «большой кратности».

Для всадника с выгодой может использоваться бинокль кратностью лишь в 4, или в крайнем случае 6 раз; в пешем строю, с неподдерживаемыми руками приборами, допускается использование инструментов с кратностью не более 10. Если требуется кратность более 10, необходим упор, а если этот упор предполагается сделать переносным, кратность более 50 нецелесообразна, так как движение воздуха или малейшее прикосновение руки вызывают вибрации, делающие четкое наблюдение невозможным.

Полевые бинокли с малой увеличительной способностью, которым обычно отдают предпочтение рядовые наблюдатели, ценятся главным образом за сравнительно обширное поле зрения; их следует использовать для наблюдения за масштабными перемещениями, когда в поле зрения необходимо охватить большие участки местности, либо при осмотре ландшафта с целью обнаружения палаток противника, его повозок и т. д. или иных объектов, которые затем подлежат более детальному осмотру с помощью зрительной трубы.

Их можно применять на судне или в шлюпках, где качка мешает использованию зрительной трубы; а также верхом на лошади, при поспешном осмотре в пешем порядке или с деревьев и вообще для всех наблюдений, не требующих особой точности, либо выполняемых в условиях, когда зрительной трубой неудобно пользоваться. Во время работы полевой бинокль следует удерживать обеими руками, а для его стабилизации прижимать руки к туловищу.

Для чтения сигналов на коротких дистанциях, скажем, до 5 миль, эти бинокли лучше зрительной трубы. Сигналы флажками неоднократно считывались с помощью биноклей такого описания на расстоянии 10 миль.

Светосила. — Освещенность объекта при наблюдении невооруженным глазом воздействует на сетчатку с яркостью, строго пропорциональной яркости самого объекта. Если рассматривать объект при одинаковых условиях освещенности поочередно невооруженным глазом и через бинокль, яркость изображения, видимого невооруженным глазом, можно принять за 1, в то время как яркость изображения в бинокле обычно будет отличаться, будучи больше или меньше.

Светосила зрительной трубы или полевого бинокля выражается числом, которое показывает, во сколько раз объект через прибор кажется ярче, чем для невооруженного глаза. Светосила является функцией размеров объектива и кратности прибора и иногда определяется путем деления квадрата апертуры объектива (выраженной в миллиметрах) на квадрат кратности.

Светосилу зрительной трубы или полевого бинокля можно также определить с помощью абсорбционного аппарата, показанного на рисунке 30 (a) (b) (c).

Этот абсорбционный аппарат работает по принципу наблюдения объекта через совершенно черную жидкость, которая одинаково поглощает все цвета, с увеличением толщины слоя жидкости до тех пор, пока объект не станет невидимым. Толщина слоя жидкости тогда будет служить мерой относительной яркости или интенсивности освещения.

Аппарат состоит из двух клиновидных сосудов, изготовленных из латуни, с стеклянными окнами в боковых стенках. Один из этих сосудов показан в перспективе на рисунке 30 a. Стороны A и противоположная ей выполнены из стекла. B представляет собой тубус для заполнения аппарата и закрывается колпачком. Работа аппарата показана схематически на рисунках 30 b и 30 c. Края двух сходящихся клиньев размечены шкалами равных частей удобной величины. Каждая шкала начинается с нуля; но не на самом крайнем остром конце клина снаружи, а в точке, которая с учетом толщины стеклянных стенок соответствует внутренней вершине клина из жидкости. На рисунках 30 b и 30 c можно заметить, что сумма любых двух соседних чисел на соответствующих шкалах по всей перекрывающейся части клиньев одинакова. Так, на рисунке 30 b она равна 11, а на рисунке 30 c — 7. Эти цифры измеряют относительную толщину слоев жидкости при двух соответствующих установках аппарата. Предположим, что изображение при наблюдении невооруженным глазом ровно исчезает при настройке, показанной на рисунке 30 b, а при использовании бинокля — при настройке, показанной на рисунке 30 c. Это означало бы, что светосила бинокля составляет семь одиннадцатых. При использовании аппарата для исключения постороннего света полезно применять светозащитную накидку, используемую всеми фотографами.

Поле зрения. — При максимально неподвижном положении головы и глаз поле зрения невооруженного глаза или диапазон, в пределах которого объекты могут восприниматься невооруженным глазом, варьируется в зависимости от направления.

Де Швейниц приводит следующие пределы: кнаружи — 90°; кнаружи и вверх — 70°; вверх — 50°; вверх и внутрь — 55°; внутрь — 60°; внутрь и вниз — 55°; вниз — 72°; вниз и кнаружи — 85°.

Можно с уверенностью сказать, что поле зрения или «визуальный угол» невооруженного глаза для четкого видения составляет по меньшей мере 45° во всех направлениях.

«Визуальный угол» или «поле зрения» полевого бинокля всегда меньше, так как до сих пор не было создано ни одного полевого бинокля, который мог бы сравняться с полем зрения невооруженного глаза.

Поле зрения зрительной трубы или полевого бинокля лучше всего определять с помощью теодолита или другого инструмента, используемого для измерения горизонтальных углов. Бинокль устанавливается на зрительную трубу теодолита таким образом, чтобы оси коллимации теодолита и зрительной трубы или полевого бинокля были параллельны. Крайние пределы поля зрения отмечаются, и горизонтальный угол между метками фиксируется по лимбу теодолита.

Разрешающая способность (дефиниция). — Одним из главных качеств глаза является его способность четко различать очертания и детали. Относительные характеристики в этом отношении могут определяться различными способами. Так, расстояние, на котором можно читать печатный текст или различать детали удаленного объекта, послужит неплохой мерой разрешающей способности глаза; но лучшим методом является выражение разрешающей способности зрения через угловое измерение — то есть путем определения наименьшего визуального угла, дающего четкие результаты. Опыт учит, что этот угол нормального глаза (при хорошем освещении и благоприятных цветовых условиях) составляет около 40′′, и поэтому возможно определить наименьший объект, который еще можно увидеть отчетливо очерченным на произвольном расстоянии. Например, на расстоянии 15 футов можно видеть объект высотой или шириной в одну двадцатую дюйма; следовательно, на расстоянии 30 футов объект должен быть вдвое больше (одна десятая дюйма), чтобы быть видимым, и так далее пропорционально, в определенных пределах, по мере увеличения расстояния. Но по мере увеличения расстояния резкость зрения существенно ухудшается из-за преломляющей среды атмосферы, а также под воздействием цветовых контрастов и условий освещенности. Отсюда следует, что на значительных расстояниях объекты, образующие визуальный угол в 40′′, более не видны отчетливо, а становятся таковыми лишь тогда, когда угол приближается к 60′′, 120′′, 180′′ или более.

Наиболее важным и существенным качеством зрительной трубы или полевого бинокля является разрешающая способность, то есть резкость, четкость и чистота изображений, наблюдаемых через него. Для получения хорошей разрешающей способности необходимо, чтобы сферическая и хроматическая аберрации были устранены, полировка линз была как можно более совершенной, цемент не имел неоднородностей, линзы были хорошо сфокусированы, внутри труб не было сырости и, в целом, прибор не имел оптических дефектов.

Недостатки в этом отношении обнаруживаются сразу при проверке разрешающей способности, тогда как при определении других констант они менее заметны. При сравнении разрешающей способности любых двух приборов обычно требуется лишь рассматривать удаленные объекты и отмечать, до какой степени можно различить детали.

Можно также использовать следующий тест: сфокусироваться на печатном тексте на расстоянии, чуть превышающем то, на котором достигается идеальная четкость, и постепенно приближаться, пока буквы не станут отчетливо различимыми. Прибор, с помощью которого текст можно читать на наибольшем расстоянии, обладает наилучшей разрешающей способностью.

Чтобы выразить разрешающую способность в абсолютных единицах, вместо печатного текста используют белый лист бумаги, на котором проведены серии жирных линий с интервалами, равными их толщине. Сфокусируйтесь на нем и постепенно приближайтесь от точки, где ощущение однородного серого поля исчезает и начинают казаться отчетливыми и очерченными черные линии и белые интервалы.

Пусть найденное таким образом расстояние составляет 20 ярдов, а толщина линий и промежутков между ними — одну десятую дюйма. Окружность круга с радиусом 20 ярдов, или 7200 десятых долей дюйма, равна 14 400 умножить на 3,1416, или 45 240 десятым долям дюйма; но окружность равна 360° или (360 умножить на 60 и на 60) 1 296 000′′.

Если, следовательно, 45 240 десятых долей дюйма соответствуют 1 296 000′′, то одна десятая дюйма равна 1 296 000, деленным на 45 240, то есть 28,6′′. Таким образом, разрешающая способность составляет 28,6′′, или практически полминуты.

Возможности биноклей, включая зрительные трубы, в общих чертах лежат в следующих пределах:

(1) Кратность от 2 до 1000.

(2) Светосила может составлять от 0,01 до 200 раз по сравнению с невооруженным глазом.

(3) Поле зрения в наиболее благоприятном случае составляет 10°; в наименее благоприятном — 0,01°.

(4) Разрешающая способность варьируется от 40′′ до 0,1′′.

Таким образом, в качестве максимума объект можно видеть с помощью зрительной трубы увеличенным в 1000 раз, в 200 раз более ярким и в 400 раз более резким, чем невооруженным глазом.

Если бы эти преимущества могли быть полностью использованы в военных целях, применение оптики было бы выдающимся: кратность 1000 фактически давала бы тот же результат, что и приближение наблюдаемого объекта на одну тысячную расстояния. Вражеское подразделение на расстоянии 10 миль теоретически можно было бы видеть так же хорошо, как если бы оно находилось всего в 53 футах, и стало бы видно малейшее движение каждого отдельного человека. Разумеется, столь потрясающий эффект физически невыполним, и предельные условия возрастают в значительной степени по мере того, как предпочтение отдается тому или иному качеству — кратности, полю зрения и т. д.

В то время как астрономам требуется лишь то, чтобы телескоп был максимально работоспособным и совершенным с оптической точки зрения, подчиняя этому единственному условию все остальные, военные, для которых бинокль является лишь принадлежностью, ставят на первое место другие условия. Бинокль должен иметь подходящую форму, малый объем, небольшой вес и возможность использования без упора, как в пешем, так и в конном строю, причем изображение должно выглядеть так, как при взгляде невооруженным глазом — то есть неперевернутым.

Однако возможности прибора при этом сильно ограничены; большая кратность дает четкие изображения только при относительно длинных трубах; чем сильнее бинокль увеличивает, тем неподвижнее его нужно удерживать; а с ростом кратности все вибрации становятся более ощутимыми и делают детальные наблюдения очень трудными или невозможными. Дополнительные линзы в наземных зрительных трубах несколько уменьшают кратность, а также влияют на светосилу и разрешающую способность. Следовательно, очевидно, что не следует питать надежд на достижение огромной кратности, так как назначение полевых биноклей заключается в том, чтобы выявлять и делать четкими объекты, которые для невооруженного глаза кажутся неясными и сомнительными.

Четкость, с которой что-либо можно разглядеть через зрительную трубу, зависит прежде всего от количества прямых световых лучей, собираемых ею из каждой точки объекта.

Зрительные трубы при одинаковых размерах объективов, как правило, уменьшают светосилу пропорционально тому, насколько велика их увеличительная способность. Поэтому самые мощные бинокли следует использовать для детальных наблюдений в самые ясные дни или при сильном освещении наблюдаемого объекта. Когда освещение угасает или объект освещен слабо, более четкий обзор будет обеспечен биноклями с большим полем зрения и малой увеличительной способностью.

ПОЛЕВЫЕ БИНОКЛИ И ЗРИТЕЛЬНЫЕ ТРУБЫ, ВЫДАВАЕМЫЕ КОРПУСОМ СВЯЗИ.

Корпус связи поставляет четыре стандартных полевых бинокля, а именно: тип A, тип B, тип C, тип D.

Полевые бинокли, выдаваемые Корпусом связи, не предоставляются для личного пользования офицера и не должны использоваться взамен личного полевого бинокля офицера, предписанного параграфом 97 Общих приказаний № 169 Военного департамента от 1907 года (пар. 1 общ. прик. № 16 Воен. деп. от 1910 г.).

Согласно параграфу 1582 Армейских уставов с изменениями, внесенными параграфом I Общих приказаний № 207 Военного департамента от 16 октября 1909 года, Корпус связи будет продавать полевые бинокли офицерам армии для их личного пользования.

Заявления о покупке полевых биноклей следует направлять Начальнику службы связи армии в Вашингтоне, округ Колумбия, прилагая почтовый денежный перевод или чек на имя Казначея или Помощника казначея Соединенных Штатов на соответствующую сумму, выписанный на имя Распорядительного офицера Корпуса связи, а также заполненную в двух экземплярах форму Корпуса связи № 240.

Правительство не оплачивает транспортные расходы по пересылке изделий, продаваемых офицерам. Полевые бинокли отправляются со Склада общего снабжения Корпуса связи в Форт-Вуд, Нью-Йоркская бухта, экспресс-почтой с оплатой доставки получателем, если к запросу о покупке не приложены денежные средства для отправки полевых биноклей заказным письмом. Пересылка заказным письмом обходится несколько дешевле, чем экспресс-почтой, и требуемая сумма почтового сбора составляет 40 центов для бинокля типа D, 46 центов для типов A и B и 74 цента для типа C. Расходы на экспресс-доставку зависят от расстояния от Нью-Йорка.

Корпус связи приобрел множество образцов полевых биноклей у различных производителей с целью проверки их пригодности для военной службы. Эти образцы офицеры армии могут осмотреть в управлении связи в Вашингтоне. Среди этих образцов имеется много превосходных биноклей, особенно пригодных для военной службы, однако высшие категории слишком дороги для массовой выдачи в линейные организации. Офицерам, желающим приобрести особенно качественный полевой бинокль, следует осмотреть упомянутые образцы; однако они не продаются Правительством, но будет предоставлена информация относительно дилеров и стоимости.

Никаких рекомендаций или фиксированных правил относительно того, какие характеристики полевого бинокля являются наиболее подходящими, сформулировать нельзя. Ни один отдельный полевой бинокль не может обеспечить максимальные результаты при любых условиях из-за меняющегося состояния атмосферы.

Бинокль большой кратности непригоден для использования ночью, в условиях дымки или для всадника, когда бинокль нельзя опереть о прочную опору. Бинокль малой кратности с большим объективом, пропускающим как можно больше света, является необходимым условием для использования ночью. Бинокль двойной кратности, выдаваемый в составе имущества для визуальной сигнализации, был разработан для военной службы в качестве компромисса при противоречащих друг другу условиях.

Краткое описание полевых биноклей, выдаваемых Корпусом связи, вместе с их стоимостью приведено ниже.

Тип A:

Этот бинокль представляет собой текущий результат усилий Корпуса связи по созданию полевого бинокля, который будет отвечать самым разнообразным условиям и обеспечивать эффективную службу наибольшему числу военных наблюдателей. Это поистине два бинокля в одном — дневной бинокль средней кратности и ночной бинокль малой кратности.

Fig. 31.—Type A. Showing the field glass and case with sling cord, shoulder straps, belt loops, and compass

Следует четко понимать, что, хотя этот бинокль считается превосходным для средних дистанций, в особых условиях на дальних дистанциях он не заменяет ни призменный бинокль Порро, ни зрительную трубу.

Когда бинокль удерживают так, как показано на рисунке 32, с выдвинутыми примерно на 1 дюйм трубами для обеспечения правильной фокусировки, он имеет кратность около 5,6 и поле зрения около 5,4 градуса.

Fig. 32—Signal Corps field glass, Type A.

Если повернуть бинокль в положение, показанное на рисунке 33, маленькие положительные линзы, находящиеся прямо перед окулярами, автоматически встают на место, уменьшая кратность до 3,8 и увеличивая поле зрения до 8,3 градуса. Это положение требует иной регулировки: трубы выдвигаются примерно на одну треть дюйма для получения правильной фокусировки. На иллюстрациях можно заметить, что на задней планке рамы не только выбиты буквы, указывающие используемую кратность, но и сама планка имеет форму с выступом с одной стороны и выемкой с другой. Когда выступ обращен вверх, используется малая кратность. Это сделано для облегчения регулировки в темноте.

Действие малых автоматических линз является свободным и четким. Ни окуляры, ни секции, содержащие малые линзы, не следует отвинчивать без крайней необходимости, а в таком случае — неквалифицированным лицам.

Fig. 33.—Signal Corps field glass, Type A.

Рама из алюминия и латуни выполнена комбинированной для обеспечения легкости и прочности; и хотя она сконструирована так, чтобы выдерживать грубое обращение при полевой службе, ни один полевой бинокль не защищен от небрежного или умышленно грубого обращения. Трубы обтянуты кожей цвета загара, а круглый шейный ремень, сплетенный из четырех прядей гибкой кожи цвета загара, пристегивается карабинами к петлям на раме.

Чехол изготовлен из телячьей кожи цвета загара, снабжен плечевым ремнем и имеет эффективный небольшой компас, встроенный в крышку. К задней стенке чехла пришиты две петли для ношения на ремне.

Бинокль в сборе с чехлом, ремнем и ремешками весит 21,5 унции.

Два таких бинокля выдаются каждой роте пехоты и береговой артиллерии, филиппинским скаутам и Корпусу связи, а также каждому кавалерийскому эскадрону для использования при обучении визуальной сигнализации. Ниже приводится краткое описание бинокля типа A.

Увеличение — 3½ и 5½ раз; система Галилея; объектив — 1½ дюйма; отделка кожей цвета загара; кожаный чехол для переноски цвета загара с компасом; вес бинокля в сборе с чехлом, шнуром и ремнем — 25 унций. На расстоянии 1000 ярдов поле зрения охватывает диаметр 123 ярда при кратности 3½ и 73 ярда при кратности 5½. Длина сложенного бинокля — 4 дюйма. Этот бинокль выдается в составе комплекта для визуальной сигнализации каждой роте пехоты, береговой артиллерии и филиппинских скаутов, кавалерийскому эскадрону, пулеметному взводу и полевой роте Корпуса связи. Цена — 12,15 долл.

Последний выпуск этого бинокля, известный как тип A, модель 1910 года, включает приспособление для межзрачковой регулировки: оба ствола соединены шарниром для подгонки бинокля под расстояние между зрачками глаз. Цена бинокля модели 1910 года составляет 14,75 долл.

Тип B:

Этот полевой бинокль схож по внешнему виду и конструкции с биноклем типа A и выдается частям полевой артиллерии по заявкам. Ниже приводится краткое описание:

Увеличение — 4½ и 6½ раз; система Галилея; объектив — 1¾ дюйма; межзрачковая регулировка; отделка кожей цвета загара; кожаный чехол для переноски цвета загара с компасом; вес бинокля в сборе с чехлом, шнуром и ремнями — 26 унций; длина сложенного бинокля — 4½ дюйма. На расстоянии 1000 ярдов поле зрения охватывает диаметр 90 ярдов при кратности 4½ и 60 ярдов при кратности 6½. Этот бинокль выдается в качестве элемента оборудования управления огнем полевой артиллерии. Цена — 17,50 долл.

Тип C:

Тип C представляет собой бинокль большой кратности призматической конструкции системы Порро и выдается только определенным подразделениям полевой артиллерии, Корпуса связи и всем пулеметным взводам.

Описание. — Увеличение — 10 раз; призматическая система; объектив — 1¾ дюйма; межзрачковая регулировка; отделка кожей цвета загара; бленда; кожаный чехол для переноски; вес бинокля в сборе с чехлом, шнуром и ремнями — 46 унций; длина сложенного бинокля — 7¾ дюйма. На расстоянии 1000 ярдов поле зрения охватывает диаметр 80 ярдов. Этот бинокль выдается офицерам разведки полевой артиллерии. Цена — 39,90 долл.

Тип D: Закуплена партия полевых биноклей нового типа большой кратности призматической конструкции для продажи и выдачи с поставкой в ближайшем будущем. Этот бинокль нового типа, обозначаемый как тип D, значительно меньше бинокля типа C, как показано на рисунке 34. Бинокль в чехле для переноски песочного цвета весит 15 унций, а сам полевой бинокль без чехла весит всего 9 унций. Увеличение составляет 8 крат, а поле зрения (обоими глазами) — 5° 40′. Предполагаемая стоимость составит 27 долл.

ЗРИТЕЛЬНЫЕ ТРУБЫ, ВЫДАВАЕМЫЕ КОРПУСОМ СВЯЗИ.

Тип A: Этот прибор в сборе состоит из 2-дюймовой призматической наземной зрительной трубы с кратностью 18 и 24, с азимутально-угломерным устройством, складным штативом и чехлом для переноски.

Тип Б: Эта зрительная труба представляет собой 2-коленную наземную трубу кратностью 19–27 в кожаном чехле для переноски с ремнем. Кожаный чехол также содержит держатель, который можно ввинтить в дерево, столб или другой стационарный деревянный объект.

ОБЩАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ № 263.

[Revised February 10, 1910.]

АРМЕЙСКИЕ ПОЛЕВЫЕ БИНОКЛИ.

1. Предварительные положения. — Настоящая спецификация распространяется на проектирование и конструкцию полевых биноклей типов A и B, каждый из которых имеет две кратности, как указано далее.

2. Образец. — Участник торгов должен представить вместе со своим предложением образец бинокля, который он будет поставлять, и присуждение контракта будет производиться после сравнения образцов с эталонами, хранящимися в управлении Начальника службы связи. Изготовителю будет разрешено детально изучить эталонные бинокли в управлении Начальника службы связи армии в Вашингтоне, округ Колумбия.

3. Инспекция и испытания. — По выполнении заказа по настоящей спецификации подрядчик уведомляет Начальника службы связи армии, который назначает проведение инспекции. В обязанности подрядчика входит устранение любых дефектов, указанных инспектором, причем подрядчик несет ответственность за любые несовершенства, которые инспектор мог упустить из виду.

Fig. 34.—Field glasses, Types C and D.

Начальник службы связи армии оставляет за собой право инспектировать любые или все технологические процессы производства, а некачественный материал будет помечаться инспектором для отбраковки до, во время или после сборки, по мере возникновения необходимости.

Каждый бинокль будет испытываться на кратность, поле зрения, разрешающую способность и светосилу. Любой бинокль, который не во всем соответствует образцу и эталону, подлежит отклонению. Перечисленные выше свойства будут испытываться следующим образом:

(a) Кратность: При испытании на кратность бинокль устанавливается на прочный упор примерно на высоте глаза и наводится на дальномерную рейку, точно разделенную на отрезки по 1 футу, с чередующимися делениями красного и белого цвета соответственно. Рейка должна располагаться приблизительно на расстоянии 100 футов от бинокля при хорошем освещении на фоне с сильным контрастом.

Рейка наблюдается через бинокль одним глазом и одновременно другим глазом без помощи прибора. Точное сравнение двух изображений с помощью шкалы рейки определяет увеличительную способность бинокля.

(b) Поле зрения: Поле зрения определяется с помощью теодолита или любого другого прибора, приспособленного для измерения горизонтальных углов. Бинокль устанавливается на зрительную трубу теодолита таким образом, чтобы оси коллимации зрительной трубы и стволов полевого бинокля были параллельны. Крайние пределы поля зрения бинокля отмечаются удобным способом, и горизонтальный угол обзора точно измеряется теодолитом.

(c) Разрешающая способность (дефиниция): При определении разрешающей способности бинокля, выраженной в единицах (секундах), предоставляется мишень с нанесенными на кусок плотной белой бумаги несколькими линиями толщиной в одну десятую дюйма с интервалами в одну десятую дюйма между ними.

На определенном расстоянии эта мишень будет казаться однородно серой при наблюдении через бинокль.

Инспектор будет постепенно приближаться к мишени, фокусируя бинокль, пока не достигнет наиболее удаленной от мишени точки, где однородное поле исчезает и черные и белые интервалы начинают казаться отчетливыми и очерченными.

Предположим, что найденное таким образом расстояние составляет 20 ярдов, а толщина линий и промежутков между ними — одну десятую дюйма. Окружность круга с радиусом 20 ярдов, или 7200 десятых долей дюйма, равна 14 400 умножить на 3,1416, или 45 240 десятым долям дюйма; но окружность равна 360°, или (360 умножить на 60 и на 60) 1 296 000 секунд.

Если, следовательно, 45 240 десятых долей дюйма соответствуют 1 296 000 секунд, то одна десятая дюйма равна 1 296 000, деленным на 45 240, или 28,6 секунды. Таким образом, разрешающая способность составляет 28,6 секунды, или практически полминуты.

Разрешающая способность должна быть следующей:

For 6.5 power glass 30 seconds. For 5.5 power glass35 seconds. For 4.5 power glass40 seconds. For 3.5 power glass55 seconds.

(d) Светосила: Светосила полевого бинокля выражается числом, представляющим собой отношение количества света, достигающего глаза через бинокль, к количеству света, попадающему в глаз без прибора. Это сравнение достигается с помощью абсорбционного аппарата, поставляемого Корпусом связи. Этот аппарат состоит из двух клиновидных сосудов из латуни со стеклянными окнами в боковых стенках и заполнен совершенно черной жидкостью. Сначала линия горизонта наблюдается через аппарат невооруженным глазом, и прибор настраивается на предел видимости. Затем отмечается показание по шкале. Линия горизонта снова наблюдается с использованием бинокля, но в остальном так же, как прежде, и получается второе показание шкалы. Отношение этих показаний измеряет светосилу бинокля, которая должна соответствовать стандартному образцу.

4. Армейский полевой бинокль, тип A. — (a) Этот бинокль должен в целом соответствовать эталону, хранящемуся в настоящее время в управлении Начальника службы связи в Вашингтоне. Необходимо строго соблюдать устройство для автоматического переключения с малой кратности на большую и наоборот посредством введения положительной линзы на надлежащем расстоянии перед окуляром.

(b) Малая кратность должна составлять приблизительно 3½, а большая кратность — приблизительно 5½. Показатель качества, получаемый умножением чисел кратностей на количество градусов поля зрения, будет учитываться при рассмотрении образцов наряду с другими свойствами светосилы, резкости изображения и общего качества.

(c) Трубки, рама и металлическая фурнитура должны изготавливаться из алюминия или алюминиевого сплава, за исключением того, что те металлические детали, которые, по мнению изготовителя, требуют большей прочности, могут быть выполнены из латуни.

Трубки должны прочно удерживаться в раме, иметь одно колено, причем выдвижное движение должно осуществляться по опорной поверхности из наилучшего черного фетра шириной не менее пяти восьмых дюйма, идеально подогнанного для сохранения безупречного соосности.

Наружные металлические детали, за исключением участков, обтянутых кожей, должны иметь наилучшую и самую прочную матовую черную отделку. Трубки и бленды должны быть аккуратно обтянуты дубленой телячьей кожей высшего качества, причем кожа должна быть пришита, а швы должны располагаться вплотную к механизму фокусировки.

Внутренние поверхности всех деталей должны быть окрашены в совершенно матовый черный цвет.

Солнцезащитные бленды в выдвинутом положении должны выступать не менее чем на пять восьмых дюйма и не более чем на 1 дюйм за край оправы.

Фокусировочный винт и стойка должны точно соответствовать образцу, за исключением того, что рифленый фокусировочный диск должен иметь как можно более широкую лицевую часть (около половины дюйма), а рифление должно быть более острым.

В дополнение к диафрагме, на которой установлена автоматическая линза, в каждой трубке должно быть две диафрагмы, расположенные и скроенные так, чтобы отсекать весь посторонний свет и все внутренние отражения.

Поперечная перекладина, поддерживающая выдвижные трубки, должна иметь форму и гравировку точь-в-точь как у эталона.

(d) Линзы должны быть полностью свободны от механических дефектов, таких как точки, пузырьки воздуха и т. д.; должны быть свободны от внутренних напряжений и отшлифованы из наилучшего доступного для этой цели стекла, отобранного по общей прозрачности, максимально бесцветного, идеально отшлифованного и отполированного, а также точно отцентрированного.

Объективы должны быть составными, ахроматическими и хорошо исправленными на сферическую аберрацию, со свободной апертурой не менее 1½ дюйма и не более 1 5/8 дюйма. Участники торгов должны указать количество и форму элементов, используемых для составления этой линзы.

Составные линзы могут быть либо склеены канадским бальзамом, либо оставлены несклеенными, как сочтет нужным изготовитель для обеспечения долговечности и оптических характеристик, но если они оставляются несклеенными, компоненты должны иметь постоянную метку, указывающую их правильное положение в оправе.

Окуляры должны состоять из одной двояковогнутой линзы со свободной апертурой не менее трех восьмых дюйма и не более половины дюйма.

(e) Шнур для переноски, прикрепленный к проушинам на раме с помощью латунных карабинов с черным вороненым покрытием, должен быть круглым и сплетенным из четырех прядей гибкой кожи цвета загара, а его диаметр должен составлять не менее одной восьмой дюйма и не более одной шестой дюйма.

(f) Чехол и ремень должны быть точно такими же, как у образца, и изготавливаться из материала № 1. Необходимо соблюдать осторожность и устанавливать только компасы, находящиеся в идеальном состоянии. Пряжка ремня должна быть латунной. Бинокль в сложенном состоянии должен иметь длину не более 4 дюймов, а бинокль в сборе с чехлом, шнуром и ремнем должен весить не более 25 унций.

(g) Рама должна быть сконструирована с шарнирными планками для межзрачковой регулировки.

5. Армейский полевой бинокль, тип B. — (a) При проектировании и конструкции бинокля типа B следует следовать требованиям части 4 («Армейский полевой бинокль, тип A») настоящей спецификации в той мере, в какой это применимо.

(b) Кратность: Малая кратность должна составлять примерно 4½, а большая — 6½.

(c) Объективы: Они должны иметь свободную апертуру диаметром не менее 1¾ дюйма.

(d) Чехол: Чехол и ремень для переноски должны поставляться в соответствии с требованиями части 4 настоящей спецификации.

(e) Этот бинокль должен быть сконструирован с шарнирными планками для межзрачковой регулировки.

(f) Солнцезащитная бленда в выдвинутом положении должна выступать не менее чем на три восьмых дюйма и не более чем на 1 дюйм за край оправы.

6. Маркировка. — Бинокли, поставляемые по настоящей спецификации, должны быть помечены на одном стволе надписью «Signal Corps, U. S. Army», а на другом стволе — «Serial No. ——». Серийные номера будут предоставляться вместе с заказом. Если они не предоставлены подрядчику в момент размещения заказа, следует обратиться за ними к Распорядительному офицеру Корпуса связи, причем номера и другую маркировку следует нанести на бинокли до выполнения заказа.

James Allen,

Brigadier-General,

Chief Signal Officer of the Army.

Signal Office,

Electric and Telegraph Division.

Transcriber's Notes:

Страница 23, опечатка «porportions» исправлена на «proportions» (в надлежащих пропорциях)

Страница 106, опечатка «engineeer» исправлена на «engineer» (французский инженер)

Страница 126, добавлена открывающая скобка к подзаголовку ([Пересмотрено 10 февраля 1910 г.])