Đôi điều về ống nhòm

Bài được trích và dịch từ cuốn Star Ware - The Amateur Astronomer's Guide to Choosing, Buying and Using Telescope and Accessories của tác giả Philip S. Harington, có bổ xung, chỉnh sửa và minh họa thêm ở đôi chỗ để bài viết được rõ ràng hơn. Vô cùng xin lỗi tác giả!

------------------------------------------------------------------------

ĐÔI ĐIỀU VỀ ỐNG NHÒM: HAI MẮT BAO GIỜ CŨNG TỐT HƠN MỘT

Việc này có thể sẽ gây ngạc nhiên cho một số người vì tôi (tác giả) chọn ống nhòm thay vì kính thiên văn để bắt đầu cho việc thảo luận các thiết bị quan sát thiên văn. Trước hết, tại sao lại phải là ống nhòm trong khi các loại kính thiên văn luôn có đầy trên thị trường. Câu trả lời rất đơn giản. Tôi nghiêm túc đề nghị rằng nếu túi tiền của bạn có hạn, hoặc nếu bạn là người mới đến với sở thích ngắm trăng sao thì việc đắn đo xem có nên mua một chiếc kính thiên văn rẻ tiền hay không là điều không nên chút nào, vì những chiếc kính như thế chắn chắc sẽ cho kết quả rất đáng thất vọng. Trong trường hợp này, sẽ là khôn ngoan nếu bạn sử dụng số tiền đó để mua một chiếc ống nhòm tương đối tốt, hay có thể là sự kết hợp ống nhòm + tripod (giá 3 chân) cùng với một bộ bản đồ sao và tài liệu hướng dẫn quan sát. Ống nhòm không chỉ là một thiết bị tuyệt vời trong quan sát thiên văn mà còn là một thiết bị hoàn hảo để quan sát các đối tượng trên mặt đất chẳng hạn như xem thi đấu thể thao hay quan sát chim cò trong tự nhiên….

Ống nhòm luôn là giải pháp tốt nhất cho những ai mới đến với thiên văn và muốn khám vẻ đẹp bao la của vũ trụ. Đặc điểm nhìn bằng cả hai mắt của ống nhòm dường như cũng tự nhiên hơn so với việc chỉ có thể liếc một mắt nhìn qua thị kính của kính thiên văn, sự khác biệt này tưởng như đơn giản thực ra rất quan trọng vì mức độ thoải mái của người quan sát không chỉ làm việc quan sát thêm thú vị mà còn làm tăng thêm khả năng nhìn trực quan. Độ tương phản, độ phân giải và khả năng phát hiện các vật thể có độ sáng yếu đều được cải thiện đơn giản chỉ bằng cách quan sát với hai mắt thay vì một. Mỗi một nhà thiên văn nghiệp dư đều nên trang bị cho mình một chiếc ống nhòm tốt nhất có thể, bất chấp chiếc kính thiên văn của họ như thế nào đi chăng nữa.

Một số lời khuyên khi lựa chọn ống nhòm:

Khi chọn mua một chiếc ống nhòm, điều trước tiên cần phải xem xét là độ phóng đại. Ống nhòm có độ phóng đại thấp, tức trường nhìn rộng sử dụng cho việc quan sát dải ngân hà rất tốt. Nhưng để quan sát một số đối tượng cụ thể như trăng, tinh vân, thiên hà, cụm sao… thì độ phóng đại cao lại được ưa chuộng hơn. Tuy nhiên, hãy luôn nhớ rằng độ phóng đại tăng thì khối lượng ống nhòm cũng tăng theo. Điều này rất quan trọng nếu như bạn có ý định dùng tay để quan sát qua ống nhòm. Hầu hết mọi người đều cảm thấy thoải mái khi quan sát qua ống nhòm 10x50, nhưng nếu hai con số này (độ phóng đại và độ mở) tăng lên một cách đáng kể thì việc giữ ống nhòm trên tay là gần như không thể. Đó là lý do vì sao ở trên tôi khuyên bạn nên có thêm tripod cho ống nhòm!

Tripod cho ống nhòm dùng trong quan sát thiên văn.

Một số nhà sản suất tung ra thị trường loại ống nhòm có thể tăng độ phóng đại ban đầu lên hai hay thậm chí 3 lần bằng cách gạt cần trên thân ống. Tuy nhiên, chẳng có gì trên đời này là miễn phí cả (nothing in this life is free), để sỡ hữu những loại ống nhòm như thế bạn phải bỏ ra nhiều tiền hơn. Những loại ống nhòm như thế đòi hỏi hệ thống quang học bên trong phức tạp hơn nhiều so với các loại ống nhòm có độ phóng đại cố định. Càng có nhiều chi tiết quang học, càng nhiều khả năng thiết bị đó sẽ không hoạt động hoàn hảo. Thêm vào đó, ở độ phóng đại cao nhất thì độ sáng của ảnh bao giờ cũng là thấp nhất, do vậy làm cho các đối tượng mờ gần như trở nên không nhìn thấy được. Vì vậy, nguyên tắc quan trọng nhất là hãy gắn bó với các loại ống nhòm có độ phóng đại cố định.

Điều lưu ý thứ hai khi chọn ống nhòm đó là đường kính vật kính (độ mở ống kính). Và câu hỏi đặt ra là nên chọn đường kính vật kính bao nhiêu là vừa, có nên chọn đường kính thật lớn để thu được nhiều ánh sáng hay không? Khi chọn kính thiên văn, các nhà thiên văn nghiệp dư thường có câu “càng lớn càng tốt – bigger is better”, mắc dù điều này thường đúng đối với kính thiên văn, nhưng với ống nhòm thì không hẳn vậy. Để việc quan sát qua kính thiên văn và ống nhòm đạt hiệu quả cao nhất thì đường kính của chùm sáng rời khỏi thị kính – vòng tròn thị kính hay exit pupil – phải tương đương với kính thước con ngươi của mắt người. Mặc dù kính thước đồng tử ở mỗi người là khác nhau tùy theo độ tuổi, điều kiện sáng môi trường và một số yếu tố khác như di truyền… thì con số này cũng chỉ thường dao động trong khoảng từ 2.5mm với ánh sáng ban ngày cho đến khoảng 7mm trong điều kiện tối hoàn toàn. Nếu tại thời điểm quan sát, vòng tròn thị kính (exit pupil) của KTV hay ống nhòm nhỏ hơn đồng tử mắt người thì ta không thấy được trường nhìn lớn nhất của thiết bị quan sát. Ngược lại, vòng tròn thị kính quá lớn sẽ gây “lãng phí trường nhìn” do đồng tử mắt người không thể hứng trọn chùm sáng đi ra từ thị kính.

Vòng tròn thị kính được tính bằng cách lấy đường kính vật kính/độ phóng đại. VD ống nhòm 7x50 sẽ có vòng tròn thị kính là 50/7=7.1mm. Như vậy, với cùng độ phóng đại, ống nhòm có độ mở càng lớn thì vòng tròn thị kính càng lớn. Nếu bạn còn trẻ và địa điểm quan sát dự định sẽ là vùng quê hay nông thôn, nơi có bầu trời lý tưởng để ngắm sao thì ống nhòm có vòng tròn thị kính khoảng 7mm (VD 7x50 hay 10x70) sẽ là sự lựa chọn tốt nhất cho bạn. Còn nếu bạn là người đã có tuổi, hoặc sống trong vùng bị ô nhiễm ánh sáng như thành phố thì ống nhòm có vòng tròn thị kính vào khoảng 4-5mm (VD 8x40 hay 10x50) là tốt nhất.

Yếu tố thứ 2 cần phải xem xét đó là hệ thống đảo chiều ảnh của ống nhòm. Các ống nhòm ngày nay thường sử dụng một trong hai hệ thống đảo ảnh sau: hệ lăng kính roof nhỏ gọn hoặc hệ lăng kính Porro "kồng kềnh" (xem hình)


Vậy ta nên chọn loại nào trong hai thiết kế trên? Xin trả lời rằng: với cùng thông số như nhau, ống nhòm sử dụng hệ lăng kính Porro sẽ cho hình ảnh tươi sáng hơn, độ sắc nét và độ tương phản cao hơn so với ống nhòm sử dụng hệ lăng kính Roof. Tại sao ư? Hệ lăng kính Roof – vốn bắt đầu được ứng dụng phổ biến từ những năm 1960 – thực ra không phản xạ ánh sáng hiệu quả như hệ Porro. Một trong hai lăng kính trong hệ Roof cần phải được tráng kim loại (nhôm hoặc bạc) ở 1 mặt để phản xạ ánh sáng tới được thị kính, do đó một phần ánh sáng sẽ bị hấp thụ khi gặp phải lớp kim loại này, kết quả là hình ảnh trở nên tối hơn một ít. Trong khi đó, hệ lăng kính Porro chất lượng cao không cần được tráng ở bất kì mặt nào mà vẫn phản xạ gần như toàn bộ ánh sáng tới, nên sẽ cho ra hình ảnh tươi sáng hơn.

Tuy nhiên điều này không có nghĩa tất cả các ống nhòm sử dụng hệ lăng kính roof đều không đáng để mắt tới. Nhiều “ngôi sao” trong ngành công nghiệp sản xuất ống nhòm, trong đó có Zeiss và Canon, đã cho ra những sản phẩm ống nhòm dùng lăng kính roof với chất lượng hình ảnh đáng nể! Chất lượng nhất là các ống nhòm sử dụng lăng kính roof theo hệ Abbe-König, cho phép nhiều ánh sáng truyền qua hơn thiết kế kiểu Schmidt-Pechan cổ điển. Tất nhiên, bạn cũng phải bỏ nhiều tiền hơn để có được chất lượng hình ảnh tốt hơn.

Hệ lăng kính roof đảo ảnh kiểu Schmidt-Pechan (trái) và hệ lăng kính roof đảo ảnh kiểu Abbe-König (phải)

Do đường di chuyển của ánh sáng trong hệ lăng kính roof là phức tạp hơn nhiều so với hệ Porro, nên yêu cầu về tính chính xác trong sản xuất cũng cao hơn khiến giá cả loại ống nhòm này bị đẩy lên cao. Đây cũng là một nhược điểm của các loại ống nhòm dùng lăng kính roof.

Ngoài ra, nếu đang quan tâm đến ống nhòm hệ roof thì bạn cũng nên biết đến khái niệm phase coating (lớp tráng hiệu chỉnh pha). Để dễ hiểu phase coating là gì và vì sao phải có, ta nên tìm hiểu rõ lại thuật ngữ roof. Roof- tiếng Anh nghĩa là mái nhà, trong quang học roof cũng có nghĩa là mái, và lăng kính roof có nghĩa là lăng kính có mái.

Trong hệ lăng kính roof của ống nhòm, khi ánh sáng đi vào và phản xạ tại mái của lăng kính sẽ bị tách thành hai chùm sáng riêng biệt, sau đó hai chùm này tiếp tục được phản xạ độc lập bên trong lăng kính rồi lại hợp nhất với nhau trước khi đến được thị kính. Do quãng đường di chuyển của hai chùm sáng này có sự khác biệt đôi chút, một nửa sẽ có quãng đường di chuyển dài hơn nửa kia nên có sự sai lệch nhỏ về pha giữa hai chùm sáng, kết quả làm cho ảnh cuối cùng tạo bởi sự kết hợp hai chùm sáng bị mất cân bằng về màu sắc. Để rõ hơn về sự tạo ảnh qua hệ roof có thể xem clip minh họa ở links sau: http://www.nikon.com/about/technolog...ular/index.htm

Đến đây có lẽ chúng ta cũng đã hiểu ra nhiệm vụ của phase coating là để làm gì! Để khắc phục sự trễ pha trên, nhà sản xuất phủ một lớp tráng lên một mặt phản xạ của mái lăng kính (cần phân biệt với lớp tráng bạc hay nhôm)- nơi ánh sáng di chuyển với khoảng cách ngắn hơn để kéo dài quãng đường di chuyển này, giúp cả hai chùm sáng trở nên cùng pha trước khi kết hợp lại với nhau.

Trở lại hệ lăng kính Porro, mặc dù không mắc phải các khuyết điểm như hệ roof, nhưng chất lượng ảnh của hệ Porro lại bị ảnh hưởng bởi chủng loại thủy tinh sử dụng làm lăng kính. Các ống nhòm chất lượng cao sử dụng lăng kính được sản xuất từ thủy tinh BaK-4 (Barium Crown), trong khi các lăng kính rẻ tiền hơn được sản xuất từ thủy tinh BK-7 (Borosilicate). Thủy tinh BaK-4 cho phép tạo ra hình ảnh sáng và sắc nét hơn vì hiện tượng phản xạ toàn phần xảy ra trong lăng kính BaK-4 là hoàn toàn, mọi tia sáng đi vào đều được phản xạ trở ra một cách nguyên vẹn. Trong khi đó thủy tinh BK-7 có chiết suất thấp hơn nên không phải tất cả các tia sáng đi vào lăng kính BK-7 đều đạt được góc tới giới hạn để xảy ra hiện tượng phản xạ toàn phần, kết quả là hình ảnh cho bời ống nhòm có lăng kính làm từ thủy tinh BK-7 sẽ tối hơn so với một ống nhòm có cùng thông số có nhưng lăng kính được chế tạo từ thủy tinh BaK-4.

Hầu hết các nhà sản xuất đều ghi chú ống nhòm của họ sử dụng lăng kính BaK-4 (nếu có) trên thân ống.

Tuy nhiên, nếu nhà sản xuất không ghi hoặc bạn muốn tự mình kiểm tra tính chính xác của thông tin thì ta vẫn có cách kiểm tra như sau: giữ ống nhòm ở khoảng cách bằng độ dài cánh tay, hướng ống nhòm về một vùng sáng bất kì và nhìn vào thị kính bạn sẽ thấy một đĩa tròn sáng như trôi lơ lửng phía trong thị kính – đây chính là hình ảnh trực quan của vòng tròn thị kính (exit pupil) - Nếu lăng kính là BaK-4, vòng tròn thị kính sẽ là một đĩa tròn hoàn hảo; còn ngược lại- nếu lăng kính là BK-7, vòng tròn thị kính sẽ có dạng kim cương (diamond-shaped) với viền xám (gây ra bởi phần ánh sáng không được phản xạ hoàn toàn).

Một yếu tố khác cần được đề cập đến nữa là lớp tráng phủ (coating). Lớp tráng quang học (màng mỏng quang học) giúp cải thiện lượng ánh sáng truyền qua và giảm sự phản xạ bề mặt của thấu kính. Một thấu kính không được tráng phủ sẽ phản xạ khoảng 4% lượng ánh sáng tới. Bằng cách tráng thêm một lớp mỏng Magie Fluoride lên cả hai mặt của thấu kính, sự phản xạ có thể giảm xuống chỉ còn 1.5%. Thấu kính được phủ Magie Fluoride sẽ ngã nhẹ sang màu đỏ tía khi để nghiêng thấu kính một góc dưới ánh sáng. Nếu lớp phủ quá mỏng, màu này sẽ chuyển nhẹ sang sắc hồng. Ngược lại, nếu lớp phủ quá dày thì màu xanh lá cây nhạt sẽ xuất hiện. Còn thấu kính không được phủ tất nhiên sẽ chẳng có màu gì để bàn đến ^^!

Chú ý: đôi khi ta cũng bắt gặp có nhà sản xuất đề trên thân ống là Ruby Coating. Vậy lớp phủ ruby này có tốt không? Lợi ích của loại lớp phủ này thực sự vẫn chưa được nhiều tài liệu đề cập đến, nhưng các nhà sản xuất loại ống nhòm sử dụng lớp phủ này nói rằng chúng là loại tốt nhất để chống chói khi quan sát các vật có cường độ sáng khá lớn, chẳng hạn như tuyết hay cát trắng dưới ánh nắng. Điều này có thực sự đúng hay không thì chúng ta vẫn chưa biết, nhưng chắc chắn một điều loại lớp phủ này chỉ mang lại bất lợi khi quan sát thiên văn do chúng làm giảm cường độ sáng của đối tượng quan sát.

Ngày nay, hầu như tất cả các loại ống nhòm đều có thấu kính được tráng phủ Magie Fluoride, nhưng đều này vẫn chưa nói lên được gì nhiều về chất lượng. Với một số loại ống nhòm rẻ tiền, cụm từ coated optics thường có nghĩa là chỉ có mặt ngoài của vật kính và thị kính là được tráng, còm mặt trong và những thành phần thấu kính bên trong thì vẫn giữ nguyên. Muốn có được chất lượng ảnh tốt nhất, bắt buột tất cả cả các thấu kính đều phải được tráng phủ ở cả hai mặt, vì vậy fully coated optics thường được ưa chuộng hơn.

Tuy nhiên, vẫn chưa hết. Nếu như tráng phủ 1 lớp mang lại hiệu quả tốt thì việc tráng phủ nhiều lớp trên thấu kính thậm chí còn cho kết quả tốt hơn. Do đó ta có thuật ngữ multicoated lens. Các thấu kính được tráng phủ nhiều lớp giảm hiện tượng phản xạ xuống chỉ còn dưới 0.5% (so với 1.5% khi tráng phủ 1 lớp) và phản xạ màu xanh lá khi để nghiêng dưới ánh sáng. Kết hợp những gì tốt nhất- ống nhòm với các thấu kính được phủ nhiều lớp mỏng magie fluoride là một công cụ vô cùng lý tưởng để quan sát thiên văn.

Vấn đề tiếp theo nữa là khoảng đặt mắt (eye relief). Một ống nhòm tốt phải có khoảng đặt mắt tốt. Khoảng đặt mắt là khoảng cách cần thiết giữa mắt và thị kính để mắt có thể thấy được toàn bộ trường nhìn của ống nhòm mà không cần phải đảo mắt. Nếu khoảng đặt mắt quá ngắn, người quan sát sẽ cảm thấy không thoải mái vì mắt phải đặt thật sát ống nhòm mới mong có được trọn trường nhìn, và nếu là người phải đeo kính, bạn sẽ thấy vấn đề này nghiêm trọng đến thế nào! Ngược lại, nếu khoảng đặt mắt quá lớn, việc giữ cho ống nhòm không bị rung để hình ảnh trong thị kính khỏi bị lệch ra ngoài tầm nhìn lại trở thành vấn đề. Khoảng đặt mắt tốt nhất nên nằm trong khoảng 14-20mm, ở độ phóng đại càng lớn thì khoảng cách này càng có xu hướng thu ngắn lại.

Vậy còn hệ thống lấy nét (focusing) của ống nhòm thì sao nhỉ? Hầu hết các loại ống nhòm đều được trang bị núm xoay lấy nét nằm giữa hai ống, gọi là lấy nét trung tâm (center-focusing).Một số khác lại dùng hệ thống lấy nét riêng lẻ (individual-focusing), mỗi bên của ống nhòm được lấy nét độc lập với nhau.Tuy nhiên, cho dù có thiết kế kiểu nào- lấy nét độc lập hay trung tâm- thì bộ phân lấy nét đều phải hoạt động thật êm. Cũng nên tránh các loại ống nhòm rẻ tiền có bộ “lấy nét nhanh-fast focus”sử dụng cần gạt thay cho núm xoay, loại này có thể có ích khi quan sát các đối tượng chuyển động, nhưng để dùng trong ngắm sao thì mức độ lấy nét chi tiết của loại này là không đủ. Thậm chí đáng ngại hơn nữa là có những kiểu ống nhòm chẳng có lấy một cơ cấu nào để lấy nét (núm hay cần gì đều không có) và được gọi là fixed-focus. Thực tế, chúng được nhà sản xuất lấy nét sẵn ở khoảng cách 100m từ người quan sát, tuy nhiên các ngôi sao còn ở xa hơn thế nhiều lần!

Thực tế, các nhà sản xuất đều nhận ra rằng hầu hết mỗi người đều có một mắt tốt và một mắt kém hơn. Vì vậy trong thiết kế ống nhòm lấy nét trung tâm, các hãng sản xuất cho phép một bên thị kính của ống nhòm có thể điều chỉnh để lấy nét khác đi một ít so với ống kia, gọi là cơ cấu bù trừ độ (diopter adjustment). Cơ cấu này thường được đặt ở thị kính bên phải và hoạt động bằng cách xoay thị kính. Cách sử dụng như sau: trước tiên, nhắm mắt phải lại và xoay núm lấy nét trung tâm để lấy nét cho mắt trái. Sau đó lại nhắm mắt trái và xoay thị kính bên phải để lấy nét cho mắt phải. Như vậy là cả hai mắt của bạn đều đã được lấy nét.

Ống nhòm trên 10x và độ mở từ 60mm được xếp vào loại ống nhòm cỡ lớn (giant binoculars). Những loại này đặc biệt hữu dụng cho việc “săn” sao chổi và qua sát chi tiết mặt trăng hay các hoạt động quan sát cần độ phóng đại lớn hơn mức bình thường. Nếu có ý định mua loại ống nhòm cỡ lớn như trên thì tốt nhất hãy mua kèm theo tripod.

Khi lựa chọn ống nhòm, hãy đảm bảo bạn sẽ sử dụng chúng 1 cách thoải mái nhất. Và đừng quên kiểm tra xem khoảng cách giữa hai ống có phù hợp với khoảng cách hai mắt của bạn không bằng cách đưa lên ngắm thử, khoảng cách giữa hai ống nhòm phải điều chỉnh được trong khoảng 58mm (2.3 inches) đến 71mm (2.8 inches)!

Trích: CLB Thiên văn nghiệp dư TP.HCM - HAAC.