> Teleszkópok típusai
Minden optikai teleszkóp a fénygyűjtő elem típusa szerint tükörre, lencsére és kombinált elemre van csoportosítva. Minden típusú teleszkópnak megvannak a maga előnyei és hátrányai, ezért az optika kiválasztásakor a következő tényezőket kell figyelembe venni: a megfigyelés feltételei és céljai, súly- és mobilitási követelmények, ár és aberráció mértéke. Jellemezzük a legnépszerűbb távcsövek típusokat.
Refraktorok Az első teleszkópok, amelyeket ember talált fel. Egy ilyen teleszkópban egy bikonvex lencse felelős a fény összegyűjtéséért, amely objektívként működik. Működése a domború lencsék fő tulajdonságán – a fénysugarak törésen és fókuszban történő összegyűjtésén – alapul. Innen a neve - refraktorok (a latin refract - megtörni).
1609-ben hozták létre. Két lencsét használt a maximális mennyiségű csillagfény összegyűjtésére. Az első lencse, amely lencseként működött, domború volt, és arra szolgált, hogy bizonyos távolságra összegyűjtse és fókuszálja a fényt. A második lencse, amely az okulár szerepét játszotta, homorú volt, és a leszálló fénysugarat párhuzamossá alakították át. A Galileo rendszerrel egyenes, nem fordított képet lehet kapni, melynek minősége erősen megsínyli a kromatikus aberrációt. A kromatikus aberráció hatása egy tárgy részleteinek és széleinek hamis festésén keresztül érhető tetten.
A Kepler refraktor egy fejlettebb rendszer, amelyet 1611-ben hoztak létre. Itt egy konvex lencsét használtak okulárként, amelyben az elülső fókuszt az objektívlencse hátsó fókuszához igazították. Ettől a végső kép megfordult, ami a csillagászati kutatások szempontjából nem fontos. Az új rendszer fő előnye, hogy a cső belsejében a fókuszpontban mérőrácsot lehet felszerelni.
Ezt a sémát a kromatikus aberráció is jellemezte, azonban ennek hatása a gyújtótávolság növelésével semlegesíthető volt. Éppen ezért az akkori teleszkópok óriási gyújtótávolsággal rendelkeztek megfelelő méretű csővel, ami komoly nehézségeket okozott a csillagászati kutatásban. 
A 18. század elején jelent meg, amely ma is népszerű. A készülék lencséje két különböző típusú üvegből készült lencséből áll. Az egyik lencse konvergál, a másik diffúz. Ez a szerkezet jelentősen csökkentheti a kromatikus és gömbi aberrációt. A teleszkóp teste pedig nagyon kompakt marad. Napjainkban olyan apokromatikus refraktorokat hoztak létre, amelyekben a kromatikus aberráció hatása minimális.
A refraktorok előnyei:
A refraktorok hátrányai:
A tükörteleszkópok neve reflektorok a latin reflectio szóból származik – tükrözni. Ez az eszköz egy lencsés teleszkóp, amely egy homorú tükör. Feladata egyetlen pontban összegyűjteni a csillagfényt. Ha erre a pontra helyezi a szemlencsét, láthatja a képet.
Az egyik első reflektor ( Gregory távcső) 1663-ban alkották meg. Ez a parabolatükrös távcső teljesen mentes volt a kromatikus és gömbi aberrációktól. A tükör által összegyűjtött fény egy kis ovális tükörről verődött vissza, amely a fő elé volt rögzítve, amelyben egy kis lyuk volt a fénysugár kibocsátására.
Newton teljesen csalódott volt a refraktor teleszkópokban, ezért egyik fő fejlesztése egy fém főtükörre épülő reflektor távcső volt. Egyformán verte vissza a különböző hullámhosszúságú fényt, a tükör gömb alakú formája pedig még saját gyártásra is hozzáférhetőbbé tette a készüléket.
1672-ben Lauren Cassegrain csillagász olyan távcsőrendszert javasolt, amely külsőleg a híres Gregory reflektorra hasonlított. A továbbfejlesztett modellnek azonban több jelentős különbsége is volt, amelyek közül a fő a konvex hiperbolikus másodlagos tükör volt, amely kompaktabbá tette a teleszkópot és minimálisra csökkentette a központi árnyékolást. A hagyományos Cassegrain reflektor azonban alacsony technológiájúnak bizonyult a tömeggyártáshoz. Az összetett felületű tükrök és a korrigálatlan kóma aberráció a fő oka ennek a népszerűtlenségnek. Ennek a teleszkópnak a módosításait azonban ma az egész világon használják. Például a Ritchie-Chretien távcső és a rendszeren alapuló optikai műszerek tömege Schmidt-Cassegrain és Maksutov-Cassegrain.
Ma a "reflektor" elnevezést általában newtoni teleszkópként értelmezik. Fő jellemzői a kis gömbaberráció, a kromatizmus hiánya, valamint a neizoplanatizmus - a tengely közelében lévő kóma megnyilvánulása, amely a nyílás egyes gyűrűs zónáinak egyenlőtlenségéhez kapcsolódik. Emiatt a távcsőben lévő csillag nem körnek, hanem egyfajta kúp vetületnek tűnik. Ugyanakkor tompa, lekerekített része középről oldalra van fordítva, éles része pedig éppen ellenkezőleg, a középpont felé. A kóma hatás korrigálására lencsekorrektorokat használnak, amelyeket a fényképezőgép vagy a szemlencse elé kell rögzíteni.
A "newtonokat" gyakran Dobson-tartón hajtják végre, amely praktikus és kompakt méretű. Ez a teleszkópot a rekesznyílás mérete ellenére nagyon hordozhatóvá teszi.
A reflektorok előnyei:
Megfizethető ár;
A lehető legfényesebb, legtisztább képeket kapja minimális torzítással.
A kromatikus aberráció nullára csökken.
A reflektorok hátrányai:
Az aberráció korrekciójához és képalkotásához a katadioptriás teleszkópok tükröket és lencséket is használnak. Kétféle ilyen távcsőre van ma nagy kereslet: a Schmidt-Cassegrain és a Maksutov-Cassegrain.
Hangszer tervezés Schmidt-Cassegrain(SC) gömb alakú elsődleges és másodlagos tükrökből áll. Ebben az esetben a gömbaberrációt egy teljes nyílású Schmidt lemezzel korrigálják, amelyet a cső bejáratánál szerelnek fel. Azonban néhány kóma és térgörbület formájában visszamaradt aberráció itt is megmarad. Korrekciójuk az asztrofotózásban különösen fontos lencsekorrektorok használatával lehetséges.
Az ilyen típusú eszközök fő előnyei a minimális súlyhoz és a rövid csőhöz kapcsolódnak, miközben megőrzik a lenyűgöző rekeszátmérőt és gyújtótávolságot. Ugyanakkor ezekre a modellekre nem jellemző a másodlagos tükörrögzítés meghosszabbítása, a cső speciális kialakítása pedig kizárja a levegő és a por behatolását a belső térbe.
Rendszerfejlesztés Maksutov-Cassegrain(MK) D. Maksutov szovjet optikai mérnöké. Az ilyen teleszkóp kialakítása gömb alakú tükrökkel van felszerelve, és egy teljes rekesznyílású lencsekorrektor felelős az aberrációk kijavításáért, amelynek szerepében egy domború-konkáv lencse - egy meniszkusz. Ez az oka annak, hogy az ilyen optikai berendezéseket gyakran meniszkusz reflektornak nevezik.
Az MK előnyei közé tartozik, hogy a fő paraméterek kiválasztásával szinte minden eltérést kijavíthat. Az egyetlen kivétel a magasabb rendű szférikus aberráció. Mindez népszerűvé teszi az áramkört a gyártók és a csillagászat iránt érdeklődők körében.
Valójában, ha minden más dolog változatlan, az MK rendszer jobb és tisztább képeket ad, mint a CC áramkör. A nagyobb MK teleszkópok azonban hosszabb hőstabilizációs periódussal rendelkeznek, mivel a vastag meniszkusz sokkal lassabban veszít hőmérsékletből. Ezenkívül az MC-k érzékenyebbek a korrektor rögzítésének merevségére, ezért a teleszkóp kialakítása nehéz. Ez összefügg a kis és közepes rekesznyílású MC rendszerek, valamint a közepes és nagy rekesznyílású CC rendszerek nagy népszerűségével.
Emellett kifejlesztették a Maksutov-Newton és a Schmidt-Newton katadioptriás rendszereket, amelyek kialakítását kifejezetten az aberrációk kijavítására hozták létre. Megőrizték newtoni méreteiket, de súlyuk jelentősen megnőtt. Ez különösen igaz a meniszkusz korrektorokra.
Méltóság
hátrányaiKatadioptriás teleszkópok:
GOU Oktatási Központ №548 "Tsaritsyno"
Olga Stepanova
Csillagászat Absztrakt
Absztrakt téma: "A távcső működési elve és célja"
Tanár: Zakurdaeva S.Yu
1. Bemutatkozás
2. A távcső története
3. A teleszkópok típusai. A távcső fő céljai és működési elve
4. Fénytörő távcsövek
5. Reflektor távcsövek
6. Tükörlencsés teleszkópok (katadioptriás)
7. Rádióteleszkópok
8. Hubble Űrteleszkóp
9. Következtetés
10. Felhasznált irodalom jegyzéke
1. Bemutatkozás
Nagyon szép a csillagos égbolt, nagy érdeklődést és figyelmet vonz. Az emberek hosszú ideig próbálták megtanulni, mi van a Földön kívül. A megismerés és a tanulmányozás vágya arra késztette az embereket, hogy keressenek lehetőségeket az űrkutatásra, ezért találták fel a távcsövet. A teleszkóp az egyik fő műszer, amely segített és segíti a mai napig az űr, a csillagok és a bolygók tanulmányozását. Úgy gondolom, fontos tudni erről a készülékről, mert mindannyian legalább egyszer megnéztük, vagy egyszer biztosan átnézünk egy távcsövön. És biztosan felfedez majd valami leírhatatlanul szépet és újat.
A csillagászat az egyik legrégebbi tudomány, melynek eredete a kőkorszakba nyúlik vissza (Kr. e. VI-III. évezred). A csillagászat az égitestek és rendszereik mozgását, szerkezetét, eredetét és fejlődését vizsgálja.
Az ember az Univerzumot kezdte tanulmányozni abból, amit az égen látott. És a csillagászat sok évszázadon át tisztán optikai tudomány maradt.
Az emberi szem a természet által létrehozott rendkívül kifinomult optikai eszköz. Akár egyedi fénykvantumokat is képes befogni. A látás segítségével az ember a külvilággal kapcsolatos információk több mint 80% -át érzékeli. S. I. Vavilov akadémikus arra a következtetésre jutott, hogy az emberi szem a fény jelentéktelen részét - csak körülbelül egy tucat fotont - képes megragadni. Másrészt a szem képes ellenállni az olyan erős fényáramoknak, mint a nap, a keresőfény vagy az elektromos ív. Ezenkívül az emberi szem egy rendkívül fejlett, széles látószögű optikai rendszer, amely nagy látószöggel rendelkezik. Ennek ellenére a csillagászati megfigyelések követelményei szempontjából a szemnek igen jelentős hátrányai is vannak. Ezek közül a legfontosabb, hogy túl kevés fényt gyűjt. Ezért, ha szabad szemmel nézzük az eget, nem látunk mindent. Mi például csak alig több mint kétezer csillagot különböztetünk meg, miközben több milliárd milliárd van belőlük.
Ezért igazi forradalom ment végbe a csillagászatban, amikor egy távcső lépett a szem segítségére. A távcső a csillagászat fő eszköze az égitestek megfigyelésére, a belőlük kibocsátott sugárzás fogadására és elemzésére. Ezenkívül teleszkópok segítségével spektrális sugárzás vizsgálatokat, röntgenfelvételeket, égi objektumok ultraibolya sugárzású fényképeit stb. A "teleszkóp" szó két görög szóból származik: tele - távol és skopeo - I. néz.
2. A távcső története
Nehéz megmondani, ki találta fel először a távcsövet. Ismeretes, hogy már a régiek is használtak nagyítót. Az a legenda jutott el hozzánk, hogy állítólag Julius Caesar, amikor Nagy-Britanniára csapott be Gallia partjairól, átnézett a ködös brit föld távcsövén. Roger Bacon, a 13. század egyik legfigyelemreméltóbb tudósa és gondolkodója feltalált egy lencsekombinációt, amely a távoli tárgyakat közelinek teszi, ha megnézzük.
Hogy a valóságban így volt-e, nem tudni. Vitathatatlan azonban, hogy a 17. század legelején Hollandiában szinte egyidejűleg három látszerész jelentette be a távcső feltalálását - Liperscha, Meunus, Jansen. 1608 végére elkészültek az első teleszkópok, és az új optikai műszerekről szóló pletykák gyorsan elterjedtek egész Európában.
Az első távcsövet 1609-ben Galileo Galilei olasz csillagász építette. Galileo 1564-ben született az olaszországi Pisa városában. Galilei egy nemes fiaként kolostorban tanult, majd 1595-ben a Padovai Egyetem matematikaprofesszora lett, az akkori Európa egyik vezető egyeteme, a Velencei Köztársaság területén. Az egyetem vezetése lehetővé tette a kutatást, és a testek mozgásával kapcsolatos felfedezései széles körű elismerést váltottak ki. 1609-ben eljutott hozzá az információ egy olyan optikai eszköz feltalálásáról, amely lehetővé tette távoli égi objektumok megfigyelését. Rövid időn belül Galilei több saját távcsövet is feltalált és megépített. A teleszkóp szerény méretei (csőhossza 1245 mm, objektív átmérője 53 mm, szemlencse 25 dioptria), tökéletlen optikai kialakítású és 30-szoros nagyítású volt. Teleszkópokkal tanulmányozta az égitesteket, és az általa megfigyelt csillagok száma tízszerese volt a szabad szemmel látható csillagok számának. Galilei 1610. január 7-én irányította távcsövét először az ég felé. Felfedezte, hogy a Hold felszínét sűrűn borítják kráterek, és felfedezte a Jupiter 4 legnagyobb holdját. Teleszkópon keresztül megfigyelve a Vénusz bolygó olyannak bizonyult, mint egy kis hold. Megváltoztatta a fázisait, ami azt jelezte, hogy a Nap körül kering. Magán a Napon (sötét üveget tett a szeme elé) a tudós fekete foltokat látott, ezzel megcáfolva Arisztotelész általánosan elfogadott tanítását a "menny sérthetetlen tisztaságáról". Ezek a foltok a Nap pereméhez képest elmozdultak, amiből a helyes következtetést vonta le a Nap tengelye körüli forgására vonatkozóan. Sötét éjszakákon, amikor tiszta volt az ég, sok csillag volt látható a galileai távcső látómezejében, szabad szemmel elérhetetlenül. Galilei felfedezései lefektették a teleszkópos csillagászat alapjait. De teleszkópjai, amelyek megerősítették a véglegesen új kopernikuszi világképet, nagyon tökéletlenek voltak.
Galilei távcső
1. ábra Galileo távcső
A megfigyelési tárgy felé néző A lencsét lencsének, a B lencsét pedig, amelyre a megfigyelő ráhelyezi a szemét, okulárnak nevezik. Ha a lencse középen vastagabb, mint a széleken, akkor azt Gyűjtőnek vagy Pozitívnak hívják, egyébként pedig Diffusing vagy Negative. A Galileo teleszkópban az objektív egy lapos - domború lencse, az okulár pedig egy lapos - homorú lencse volt.
Képzeljük el a legegyszerűbb bikonvex lencsét, amelynek gömbfelületei azonos görbületűek. A felületek középpontját összekötő egyenest a lencse optikai tengelyének nevezzük. Ha egy ilyen lencsére az optikai tengellyel párhuzamosan érkeznek sugarak, akkor a lencsében megtörve az optikai tengely egy pontjában gyűlnek össze, amelyet a lencse fókuszának neveznek. Az objektív középpontja és a fókusz közötti távolságot gyújtótávolságnak nevezzük. Minél nagyobb a gyűjtőlencse felületeinek görbülete, annál rövidebb a gyújtótávolság. Egy ilyen lencse fókuszában mindig a tárgy tényleges képe keletkezik.
A diffúz, negatív lencsék másként viselkednek. Az optikai tengellyel párhuzamosan szórják a rájuk eső fénysugarat, és egy ilyen lencse fókuszában nem maguk a sugarak, hanem azok kiterjesztései konvergálnak. Ezért a diffúzoros lencséknek, ahogy mondani szokás, képzeletbeli fókuszuk van, és képzeletbeli képet adnak. (1. ábra) mutatja a sugarak útját a Galilei-távcsőben. Mivel az égitestek gyakorlatilag a "végtelenben" vannak, ezért képeiket a fókuszsíkban kapják, azaz. az F fókuszon átmenő és az optikai tengelyre merőleges síkban. A fókusz és a lencse közé Galileo egy diffúzorlencsét helyezett el, amely képzeletbeli, közvetlen és nagyított képet adott MN-ről. A Galilei-távcső fő hátránya a nagyon kicsi látómező volt (ez a név a távcsőn keresztül látható test körének szögátmérőjére). Emiatt nagyon nehéz a távcsövet az égitestre irányítani és megfigyelni. Ugyanezen okból a galileai távcsöveket alkotójuk halála után nem használták a csillagászatban.
Az első teleszkópok nagyon rossz képminősége arra kényszerítette az optikusokat, hogy keressenek megoldást ennek a problémának a megoldására. Kiderült, hogy az objektív gyújtótávolságának növelése jelentősen javítja a képminőséget. Ennek eredményeként a 17. században közel 100 méteres gyújtótávolságú teleszkópok születtek (A. Ozu távcsöve 98 méter hosszú volt). Ugyanakkor a távcsőnek nem volt csöve, az objektív az okulártól közel 100 méter távolságra lévő oszlopon helyezkedett el, amelyet a megfigyelő a kezében tartott (az úgynevezett "levegő" teleszkóp). Az ilyen távcsővel való megfigyelés nagyon kényelmetlen volt, és Ozu egyetlen felfedezést sem tett. Christian Huygens azonban egy 64 méteres "levegő" távcsővel megfigyelve felfedezte a Szaturnusz gyűrűjét és a Szaturnusz Titán holdját, és csíkokat is észrevett a Jupiter korongján. Egy másik akkori csillagász, Jean Cassini légteleszkópok segítségével felfedezte a Szaturnusz további négy holdját (Iapetus, Rhea, Dione, Tethys), egy rést a Szaturnusz gyűrűjében (Cassini-rés), "tengereket" és sarksapkákat a Marson.
3. A teleszkópok típusai. A távcső fő céljai és működési elve
A teleszkópoknak több fajtája ismert. A vizuális megfigyeléshez (optikai) 3 típusú teleszkóp létezik:
1. Tűzálló
Lencserendszert használnak. Az égi objektumok fénysugarait egy lencse segítségével gyűjtik össze, és fénytörés hatására a távcső szemlencséjébe esnek, és felnagyított képet adnak az űrobjektumról.
2. Reflektorok
Az ilyen teleszkóp fő eleme egy homorú tükör. A visszavert sugarak fókuszálására szolgál.
3. Tükör-lencse
Az ilyen típusú optikai teleszkópok tükrökből és lencsékből álló rendszert használnak.
Az optikai teleszkópokat általában amatőr csillagászok használják.
A tudósok további típusú távcsöveket használnak megfigyeléseikhez és elemzéseikhez. A rádióteleszkópokat rádióhullámok vételére használják. Például a jól ismert, földönkívüli intelligencia kutatására szolgáló program, a HRMS, amely magában foglalta az égbolt rádiózajainak egyidejű hallgatását millió frekvencián. A program főszereplői a NASA voltak. Ez a program 1992-ben indult. De most már nem végez keresést. A program részeként a Paraxban (Ausztrália) található 64 méteres rádióteleszkóppal, az egyesült államokbeli Nemzeti Rádiócsillagászati Obszervatóriumban és az Arecibói 305 méteres rádióteleszkóppal is végeztek megfigyeléseket, de ezek nem jártak sikerrel.
A teleszkópnak három fő célja van:
A teleszkóp elve nem a tárgyak nagyítása, hanem a fény összegyűjtése. Minél nagyobb a fő fénygyűjtő elem - lencse vagy tükör -, annál több fényt gyűjt össze. Fontos, hogy az összegyűjtött fény teljes mennyisége határozza meg végső soron a látható részletezettségét - legyen az távoli táj vagy a Szaturnusz gyűrűi. Bár a nagyítás vagy az erősség szintén fontos egy távcső esetében, nem kritikus a részletgazdagság elérése szempontjából.
4. Fénytörő távcsövek
A fénytörő teleszkópok vagy refraktorok nagyméretű objektívlencsét használnak fő fénygyűjtő elemként. Valamennyi modell refraktorai tartalmaznak akromatikus (két elemes) objektívlencséket – így csökkentve vagy gyakorlatilag kiküszöbölve a hamis színeket, amelyek befolyásolják a kapott képet, amikor a fény áthalad a lencsén. A nagyméretű üveglencsék létrehozása és felszerelése számos nehézséggel jár; a vastag lencsék túl sok fényt nyelnek el. A világ legnagyobb refraktora 101 cm-es objektívvel a Yerkes Obszervatórium tulajdona.
A refraktor elkészítésekor két tényező határozta meg a sikert: az optikai szakasz kiváló minősége és a csiszolásának művészete. Galilei kezdeményezésére a csillagászok közül sokan maguk is foglalkoztak lencsék gyártásával. Pierre Guinan, a 18. század tudósa úgy döntött, hogy megtanulja a refraktorok készítését. 1799-ben Guinannak sikerült több kiváló, 10-15 cm átmérőjű korongot önteni – ez akkoriban még nem volt siker. Guinan 1814-ben talált ki egy zseniális módszert a nyersüvegek sugárszerkezetének megsemmisítésére: az öntött nyersdarabokat lefűrészelték, majd a hiba elhárítása után újra forrasztották. Így megnyitva az utat a nagyméretű lencsék létrehozásához. Végül Ginan egy 18 hüvelyk (45 cm) átmérőjű korongot tudott önteni. Ez volt Pierre Guinan utolsó sikere. A híres amerikai optikus, Alvan Clark a refraktorok továbbfejlesztésén dolgozott. A lencséket az amerikai Cambridge-ben gyártották, optikai tulajdonságaikat mesterséges csillagon tesztelték egy 70 méter hosszú alagútban. Alvan Clark már 1853-ban jelentős sikereket ért el: számos eddig ismeretlen kettős csillagot figyeltek meg az általa készített refraktorokban.
1878-ban a Pulkovo Obszervatórium megkereste Clark cégét egy 30 hüvelykes refraktor gyártására vonatkozó megrendeléssel, amely a világon a legnagyobb. Az orosz kormány 300 000 rubelt különített el ennek a távcsőnek a gyártására. A megrendelés másfél év alatt készült el, és a lencsét maga Alvan Clark készítette a párizsi Feil cég szemüvegéből, a teleszkóp mechanikus részét pedig a német Repsald cég.
Az új Pulkovo refraktor kiválónak bizonyult, a világ egyik legjobb refraktora. De már 1888-ban megkezdte munkáját a 36 hüvelykes Alvan Clark refraktorral felszerelt Lick Obszervatórium a kaliforniai Mount Hamiltonon. A kiváló légköri feltételek itt párosultak a hangszer kiváló tulajdonságaival.
A Clarke refraktorok óriási szerepet játszottak a csillagászatban. Kiemelkedő fontosságú felfedezésekkel gazdagították a bolygó- és csillagcsillagászatot. A sikeres munka ezekkel a teleszkópokkal a mai napig tart.
2. ábra Fénytörő távcső
3. ábra Fénytörő távcső
5. Reflektor távcsövek
Minden nagy csillagászati távcső reflektor. A reflektor távcsövek a hobbibarátok körében is népszerűek, mert nem olyan drágák, mint a refraktorok. Ezek fényvisszaverő teleszkópok, és homorú főtükröt használnak a fény összegyűjtésére és képalkotásra. A newtoni típusú reflektorokban egy kis lapos másodlagos tükör veri vissza a fényt a főcső falára.
A reflektorok fő előnye, hogy a tükrök nem rendelkeznek kromatikus aberrációval. Kromatikus aberráció - a kép torzulása annak a ténynek köszönhető, hogy a különböző hullámhosszú fénysugarakat összegyűjtik, miután áthaladtak a lencsén, attól eltérő távolságban; ennek eredményeként a kép elmosódott, a szélei pedig színesek. A tükrök készítése egyszerűbb, mint a hatalmas lencsék csiszolása, és ez előre meghatározta a reflektorok sikerét is. A kromatikus aberrációk hiánya miatt a reflektorok nagyon gyorsan (akár 1: 3-ig) elkészíthetők, ami refraktoroknál teljesen elképzelhetetlen. A reflektorok gyártása sokkal olcsóbb, mint az azonos átmérőjű refraktorok.
A tükörteleszkópoknak természetesen vannak hátrányai is. Csőik nyitottak, és a cső belsejében lévő légáramlatok olyan szabálytalanságokat okoznak, amelyek rontják a képet. A tükrök fényvisszaverő felületei viszonylag gyorsan elhalványulnak, helyreállításra szorulnak. A kiváló képekhez szinte tökéletes tükörforma szükséges, amit nehéz elérni, mivel a tükrök formája működés közben a mechanikai igénybevételek és a hőmérséklet-ingadozások miatt kissé megváltozik. Ennek ellenére a reflektorok bizonyultak a legígéretesebb távcsőtípusnak.
1663-ban Gregory egy reflektor távcsövet tervezett. Gregory volt az első, aki azt javasolta, hogy a teleszkópban lencse helyett tükört használjanak.
1664-ben Robert Hooke készített egy reflektort Gregory séma szerint, de a távcső minősége sok kívánnivalót hagyott maga után. Isaac Newton végül csak 1668-ban építette meg az első működő reflektort. Ez az apró távcső még a Galilei-csöveknél is kisebb volt. A csiszolt tükörbronzból készült fő homorú gömbtükör átmérője mindössze 2,5 cm, gyújtótávolsága 6,5 cm. A főtükörből érkező sugarakat egy kis lapos tükör verte vissza egy oldalsó okulárba, amely sík-domború lencse volt. Kezdetben Newton reflektorát 41-szeresére nagyították, de a szemlencse megváltoztatásával és a nagyítás 25-szörösre csökkentésével a tudós megállapította, hogy az égitestek világosabbnak és könnyebben megfigyelhetőnek tűntek.
1671-ben Newton épített egy második reflektort, valamivel nagyobbat, mint az első (a fő tükör átmérője 3,4 cm volt 16 cm-es gyújtótávolság mellett). Newton rendszere nagyon kényelmesnek bizonyult, és még mindig sikeresen használják.
4. ábra Reflektor távcső
5. ábra Reflektor távcső (Newton-rendszer)
6. Tükörlencsés teleszkópok (katadioptriás)
A reflektor és refraktor teleszkópok minden lehetséges aberrációjának minimalizálása a kombinált tükörlencsés teleszkópok létrehozásához vezetett. A tükörlencsés (katadioptriás) teleszkópok lencséket és tükröt is használnak, ennek köszönhetően optikai kialakításukkal kiváló képminőséget érnek el nagy felbontás mellett, annak ellenére, hogy a teljes szerkezet nagyon rövid hordozható optikai csövekből áll.
Ezekben a műszerekben a tükrök és a lencsék funkciói szét vannak választva, így a tükrök alkotják a képet, a lencsék pedig korrigálják a tükrök aberrációit. Az első ilyen típusú távcsövet az 1930-ban Németországban élt B. Schmidt optikus készítette. A Schmidt-teleszkópban a főtükör gömb alakú visszaverő felülettel rendelkezik, ami azt jelenti, hogy a tükrök parabolizálásával járó nehézségek megszűnnek. Természetesen egy nagy átmérőjű gömbtükör nagyon észrevehető aberrációkkal rendelkezik, elsősorban gömb alakúak. A gömbi aberráció az optikai rendszerekben előforduló torzulás, amely abból adódik, hogy az optikai tengelyen elhelyezkedő pontforrásból származó fénysugarak nem gyűlnek össze egy ponton azokkal a sugarakkal, amelyek áthaladtak a rendszer tengelytől távol eső részein. Az aberrációk minimalizálása érdekében Schmidt vékony üvegkorrekciós lencsét helyezett el az elsődleges tükör görbületének közepén. Szemre úgy néz ki, mint egy közönséges lapos üveg, valójában azonban a felülete nagyon összetett (bár a síktól való eltérések nem haladják meg a néhány századmillimétert). Úgy tervezték, hogy korrigálja a szférikus aberrációt, a kómát és az asztigmatizmust az elsődleges tükörben. Ebben az esetben a tükör és a lencse aberrációit kölcsönösen kompenzálják. Bár a Schmidt-rendszerben a kisebb eltérések kijavítatlanul maradnak, az ilyen típusú teleszkópokat méltán tartják a legjobbnak az égitestek fényképezésére. A Schmidt-teleszkóppal az a fő baj, hogy a korrekciós lemez összetett formája miatt gyártása óriási nehézségekkel jár. Ezért a nagy Schmidt-kamrák létrehozása ritka esemény a csillagászati technikában.
1941-ben a híres szovjet optikus, D. D. Maksutov feltalált egy új típusú tükörlencsés teleszkópot, amely mentes a Schmidt-kamerák fő hátrányától. A Maksutov-rendszerben, akárcsak a Schmidt-rendszerben, a főtükörnek gömb alakú homorú felülete van. A komplex korrekciós lencse helyett Maksutov azonban egy gömb alakú meniszkuszt - egy gyenge diffundáló konvex-konkáv lencsét - használt, amelynek gömbi aberrációja teljes mértékben kompenzálja a fő tükör gömbi aberrációját. És mivel a meniszkusz enyhén ívelt, és alig különbözik a lapos-párhuzamos lemeztől, szinte nem hoz létre kromatikus aberrációt. A Maksutov rendszerben a tükör és a meniszkusz minden felülete gömb alakú, ami nagyban megkönnyíti a gyártást.
5. ábra Tükörlencsés teleszkóp
7. Rádióteleszkópok
Az űrből származó rádiósugárzás jelentős elnyelés nélkül éri el a Föld felszínét. Ennek vételére a legnagyobb csillagászati műszereket, rádióteleszkópokat építették. A rádióteleszkóp egy csillagászati műszer, amelyet a rádióhullám-tartományban lévő égitestek tanulmányozására terveztek. A rádióteleszkóp működési elve a rádióhullámok és az elektromágneses spektrum más tartományaihoz tartozó hullámok vételén és feldolgozásán alapul, különböző sugárzási forrásokból. Ilyen források: a Nap, bolygók, csillagok, galaxisok, kvazárok és az Univerzum egyéb testei, valamint a gáz. A több tíz méter átmérőjű fémtükör-antennák visszaverik a rádióhullámokat, és optikai reflektorteleszkópként gyűjtik össze azokat. A rádiósugárzás regisztrálására érzékeny rádióvevőket használnak.
Az egyes teleszkópok összekapcsolásával jelentősen meg lehetett növelni a felbontásukat. A rádióinterferométerek sokkal "élesebbek", mint a hagyományos rádióteleszkópok, mivel a lámpatest nagyon kis szögeltolódásaira reagálnak, ami azt jelenti, hogy lehetővé teszik a kis szögméretű objektumok tanulmányozását. Néha a rádióinterferométerek nem két, hanem több rádióteleszkópból állnak.
8. Hubble Űrteleszkóp
A HUBBLE SPACE TELESCOPE (HST) pályára bocsátásával a csillagászat óriási ugrást tett előre. A Föld atmoszféráján kívül található HST olyan tárgyakat és jelenségeket képes észlelni, amelyeket a Földön lévő műszerekkel nem lehet rögzíteni. A földi teleszkópokkal megfigyelt objektumok képe homályosnak tűnik a légköri fénytörés, valamint az objektívtükörben történő diffrakció miatt. A Hubble-teleszkóp részletesebb megfigyeléseket tesz lehetővé. A HST projektet a NASA fejlesztette ki az Európai Űrügynökség (ESA) közreműködésével. A 2,4 méteres (94,5 hüvelyk) reflektortávcsövet alacsony (610 kilométeres) pályára bocsátja az egyesült államokbeli SPACE SHUTTLE, amely projekt időszakos karbantartást és a teleszkóp fedélzetén lévő berendezések cseréjét foglalja magában. A teleszkóp tervezett élettartama 15 év vagy több.
A Hubble Űrteleszkóp segítségével a csillagászok pontosabban mérhették meg a csillagok és galaxisok távolságát, tisztázva a cefeidák átlagos abszolútértéke és fényességváltozásuk periódusa közötti összefüggést. Ezt a kapcsolatot használták fel a többi galaxis távolságának pontosabb meghatározására azáltal, hogy ezekben a galaxisokban egyedi cefeidákat figyeltek meg. A cefeidák pulzáló változócsillagok, amelyek fényereje bizonyos határok között egyenletesen változik egy állandó, 1 és 50 nap közötti időszak alatt. A Hubble-teleszkópot használó csillagászok nagy meglepetése a galaxishalmazok felfedezése volt a korábban üres térnek hitt irányokban.
9. Következtetés
Világunk nagyon gyorsan változik. Előrelépés történt a kutatás és a tudomány területén. Minden új találmány a kezdete bármely terület későbbi tanulmányozásának és valami új vagy továbbfejlesztett dolog létrehozásának. Így van ez a csillagászatban is - egy távcső létrehozásával sok új dolgot fedeztek fel, és minden egy egyszerű, korunk szempontjából Galilei távcső létrehozásával kezdődött. A mai napig az emberiség még egy távcsövet is képes volt az űrbe vinni. Gondolhatott erre Galilei, amikor megalkotta távcsövét?
A teleszkóp elve nem a tárgyak nagyítása, hanem a fény összegyűjtése. Minél nagyobb a fő fénygyűjtő elem - lencse vagy tükör -, annál több fényt gyűjt össze. Fontos, hogy az összegyűjtött fény teljes mennyisége határozza meg végső soron a látható részletezettséget.
Ebből adódóan a távcsőnek három fő célja van: összegyűjti az égitestek sugárzását a vevőkészülék felé; egy objektum vagy az égbolt egy meghatározott területének képét építi fel a fókuszsíkjában; segít megkülönböztetni az egymástól nagy szögtávolságban elhelyezkedő, ezért szabad szemmel láthatatlan tárgyakat.
Korunkban lehetetlen elképzelni a csillagászat tanulmányozását teleszkópok nélkül.
Felhasznált irodalom jegyzéke
"A távcső kialakítása, célja, működési elve, típusai és története."
8.http://referat.wwww4.com; Vitalij Fomin esszéje az „Elv
a távcső munkája és célja".
GOU Oktatási Központ №548 "Tsaritsyno" Stepanova Olga Vladimirovna Esszé a csillagászatról Az esszé témája: "A távcső működési elve és célja" Tanár: Zakurdaeva S.Yu. Ludza 2007A megfigyelt csillagászati objektum felnagyításához fényt kell gyűjtenie erről az objektumról, és egy bizonyos ponton fókuszálnia kell azt (vagyis a tárgy képét).
Ez történhet lencsékből készült lencsével vagy speciális tükörrel.
* Refraktorok – a fény összegyűjti az objektívet. Egy ponton képet is készít a tárgyról, amelyet aztán az okuláron keresztül néz.
* Reflektorok - a fényt homorú tükör gyűjti össze, majd a fényt egy kis lapos tükör visszaveri a teleszkópcső felületére, ahol a kép megfigyelhető.
* Tükörlencse (katadioptriás) - a lencséket és a tükröket együtt használják.
Először is, nem a távcső nagyítása a fő jellemzője! Minden teleszkóp fő jellemzője a rekesznyílás= a lencse (vagy tükör) átmérője. A nagy rekesznyílás lehetővé teszi, hogy a teleszkóp több fényt gyűjtsön be, így a megfigyelt lámpatest tisztább lesz, a részletek jobban láthatóak lesznek, és nagyobb nagyítások is használhatók.
Ezután meg kell találnia, hogy a város mely üzletei árulnak teleszkópokat. A legjobb, ha olyan üzletekben vásárol, ahol csak teleszkópokat és egyéb optikai eszközöket árulnak. Ellenkező esetben alaposan ellenőrizze a távcsövet: a lencséknek karcmenteseknek kell lenniük, a készlet tartalmazza az összes szemlencsét, összeszerelési útmutatót stb. Teleszkópot is rendelhet az online áruházon keresztül (például itt). Ebben az esetben több választása lesz. Mindenképpen ellenőrizze a teleszkóp szállítási és fizetési lehetőségeit.
A teleszkópok fő típusainak előnyei és hátrányai:
Refraktorok: Tartósabbak és kevesebb karbantartást igényelnek (mivel a lencsék zárt csőben vannak). A refraktoron keresztül kapott kép kontrasztosabb és telítettebb. 100%-ban átereszti a fényt (megvilágított lencsével). A hőmérséklet-különbségek csekély hatással vannak a képminőségre.
-Refraktorok: drágábbak, mint a reflektorok, kromatikus aberráció jelenléte. (apokromatikus refraktoroknál kevésbé hangsúlyos, mint az akromatikus refraktoroknál) Kis nyílásarány.
Reflektorok: olcsóbb, mint a refraktorok, nincs kromatikus aberráció, rövid a csőhossz.
-Reflektorok: igazítás szükségessége (minden optikai felület beépítése a számított helyére), kisebb képkontraszt, nyitott cső (=> tükörszennyeződés). A főtükör ezüstbevonata néhány év múlva megromolhat. Amikor a távcsövet a meleg helyiségből hideg levegőre veszik, a tükör bepárásodik – ez akár 30 perc állásidőt is igénybe vesz. A reflektorok 30-40%-kal kevesebb fényt engednek át, mint az azonos apertúrájú refraktorok.
Tükörlencse: kompakt, hiányzik a kromatizmus és néhány egyéb torzítás a reflektorokban. A cső zárva van.
-Tükörlencse: nagy fényveszteség a tükrök tükröződése miatt, meglehetősen nehéz, magas ár.
A teleszkóp kiválasztásakor az első kritérium a rekesznyílás. A szabály mindig érvényes: minél nagyobb a rekesznyílás, annál jobb... Igaz, a nagyobb rekesznyílású teleszkópot jobban befolyásolja a légkör. Előfordul, hogy egy csillag jobban látható egy sokkal kisebb rekesznyílású teleszkópon keresztül, mint egy nagyobbon. Azonban a városon kívül, vagy ha a légkör stabil, a nagyobb rekesznyílású teleszkóp sokkal többet mutat.
Ne feledkezzünk meg az optikáról: üvegnek és bevonatosnak kell lennie.
Fontos tudni, hogy a 100 mm-es refraktor nagyjából egy 120-130 mm-es reflektornak felel meg (ismét a reflektor nem 100%-os fényáteresztése miatt).
-> A távcső nagyításáról: a távcső maximális hasznos nagyítása, amelynél többé-kevésbé tiszta lesz a kép körülbelül 2 * D, ahol D a rekesznyílás mm-ben (például 60 mm-es refraktornál a a maximális hasznos nagyítás 2 * 60 = 120x). De! minden megint csak az optikán múlik: 60 mm-es refraktorral normál optikával és atmoszférával akár 200x-ig tiszta képet lehet kapni, de többet nem!).
-> Különböző objektív gyújtótávolságú teleszkópokat találhat. A hosszúfókuszú teleszkóp általában jobb képet ad, mint a rövidfókuszú távcső (mivel a rövidfókuszú teleszkópot nehezebb elkészíteni, hogy ne legyen torzítás). Az objektív hosszú fókusza azonban hosszú teleszkópcsövet jelent - a méret növekedését.
-> A teleszkóp másik jellemzője a rekesznyílás - az objektív átmérőjének és a gyújtótávolságnak az aránya. Minél nagyobb a relatív rekesznyílás (1/5 nagyobb, mint 1/12), annál világosabb a világítótestek képe, másrészt annál észrevehetőbb a torzítás.
Az 1:10 ~ arányú reflektor egy 1:8 rekesznyílású reflektornak felel meg
-> Méretek alapján válasszon távcsövet: ha gyakran hordja magával a távcsövet (például városon kívülre), kényelmesebb lesz egy kis távcső, nem túl hosszú és nem túl nehéz. Ha nem veszi ki a távcsövet, vehet egy nagyobbat is.
-> Érdemes odafigyelni az állványra és a teleszkóp tartóra. Gyenge állvány esetén a kép minden alkalommal inogni fog, amikor megérinti a teleszkópot (minél nagyobb a nagyítás, annál jobban inog)
Kétféle rögzítés létezik, azimut és ekvatoriális:
Az azimut rögzítés lehetővé teszi, hogy a teleszkópot két tengelyen - vízszintesen és függőlegesen - egy tárgyra irányítsa.
Egyenlítői - a teleszkóp egyik forgástengelye párhuzamos a Föld forgástengelyével.
A különböző típusú tartók előnyei és hátrányai
Azimuth: egy nagyon egyszerű eszköz. Olcsóbb, mint egyenlítői. Súlya kisebb, mint az egyenlítői.
-Azimutális: a csillag képe "elszalad" a látómezőből (a Föld tengelye körüli forgása miatt) - a távcsövet két tengely mentén kell átirányítani (minél nagyobb a nagyítás, annál nagyobb gyakran) => nehezebb lesz lefényképezni a csillagokat.
Egyenlítői: amikor a világítótest "elszalad" - a tartó egyik fogantyújának mozgatásával "utoléri" azt.
-Equatorial: a tartó nagy súlya. Eleinte nehéz lesz elsajátítani és konfigurálni a rögzítést (további információ a beállításról)
Vannak motoros egyenlítői rögzítők – nem kell újra irányítani a távcsövet – egy technikus elvégzi helyetted
Ha boltban vásárol, ne legyen lusta: alaposan vizsgálja meg a távcsövet: a lencséken és a tükrökön nem lehetnek karcolások, forgácsok vagy egyéb hibák. A készletnek tartalmaznia kell a gyártó által megadott összes szemlencsét (az útmutatóban láthatja, hogy mit kell tartalmaznia a készletnek).
A teleszkóp elve nem a tárgyak nagyítása, hanem a fény összegyűjtése. Minél nagyobb a fő fénygyűjtő elem - lencse vagy tükör - mérete, annál több fény jut bele. Fontos, hogy az összegyűjtött fény teljes mennyisége határozza meg végső soron a látható részletezettségét - legyen az távoli táj vagy a Szaturnusz gyűrűi. Bár a nagyítás vagy az erősség szintén fontos egy távcső esetében, nem kritikus a részletgazdagság elérése szempontjából.
A teleszkópok folyamatosan változnak és fejlődnek, de a működési elv változatlan marad.
A távcső összegyűjti és koncentrálja a fényt
Minél nagyobb a domború lencse vagy homorú tükör, annál több fény jut be. És minél több fény jut be, annál távolabbi tárgyakat enged meglátni. Az emberi szemnek van saját domború lencséje (kristálylencse), de ez a lencse nagyon kicsi, ezért nagyon kevés fényt gyűjt. A teleszkóp pontosabb látást tesz lehetővé, mert tükre több fényt képes begyűjteni, mint az emberi szem.
A teleszkóp a fénysugarakat fókuszálja és képet hoz létre
A tiszta kép érdekében a teleszkóp lencséi és tükrei a felvett sugarakat egy pontba - fókuszba gyűjtik. Ha a fényt egy ponton nem gyűjtik össze, a kép homályos lesz.
A teleszkópokat aszerint, hogy hogyan működnek a fénnyel, "lencse", "tükör" és kombinált - tükörlencsés teleszkópokra lehet osztani.
A refraktorok fénytörő teleszkópok. Az ilyen teleszkópban a fényt bikonvex lencse segítségével gyűjtik össze (valójában ez a távcső objektívje). Az amatőr hangszerek közül a legelterjedtebb a kétlencsés akromaták, de vannak bonyolultabbak is. Az akromatikus refraktor két lencséből áll - gyűjtő és szóró, amely lehetővé teszi a gömbi és kromatikus aberrációk kompenzálását - más szóval, a fényáram torzulásait, amikor áthalad a lencsén.
Az 1609-ben létrehozott Galileo Refractor két lencsét használt, hogy a lehető legtöbb csillagfényt begyűjtse. és az emberi szem lássa. A gömbtükrön áthaladó fény képet alkot. A Galileo gömb alakú lencséje homályossá teszi a képet. Ráadásul egy ilyen lencse színkomponensekre bontja a fényt, ezért a világító tárgy körül elmosódott színű terület képződik. Ezért a gömb alakú konvex összegyűjti a csillagfényt, és az azt követő homorú lencse az összegyűjtött fénysugarakat újra párhuzamossá alakítja, ami lehetővé teszi a megfigyelt kép tisztaságának és tisztaságának visszaállítását.
Kepler refraktor (1611)
Bármely gömb alakú lencse megtöri a fénysugarakat, defókuszálja azokat, és elhomályosítja a képet. A gömb alakú Keppler-lencse kisebb görbülettel és hosszabb gyújtótávolsággal rendelkezik, mint a Galileo lencsék. Ezért az ilyen lencsén áthaladó sugarak fókuszpontjai közelebb vannak egymáshoz, ami lehetővé teszi a képtorzulás csökkentését, de nem teljes eltávolítását. Valójában maga Keppler nem készített ilyen távcsövet, de az általa javasolt fejlesztések erősen befolyásolták a refraktorok további fejlesztését.
Akromatikus refraktor
Az akromatikus refraktor a Keppler-teleszkópra épül, de egy gömblencse helyett két különböző görbületű lencsét használ. Az ezen a két lencsén áthaladó fény egy pontra fókuszál, azaz. ezzel a módszerrel elkerülhető mind a kromatikus, mind a gömbi aberráció.
Reflektor- ez bármilyen távcső, amelynek lencséje csak tükrökből áll. A reflektorok fényvisszaverő távcsövek, és az ilyen teleszkópokban lévő kép az optikai rendszer másik oldalán jelenik meg, mint a refraktorokban.
Gergely fényvisszaverő teleszkópja (1663)
James Gregory egy teljesen új technológia úttörője volt a távcsövek gyártásában azáltal, hogy feltalált egy parabola főtükörrel rendelkező távcsövet. Az ilyen teleszkóppal megfigyelhető kép mentes mind a gömbi, mind a kromatikus aberrációtól.
Newton reflektora (1668)
Newton fém főtükröt használt a fény összegyűjtésére, és egy nyomkövető tükröt, amely a fénysugarakat a szemlencse felé irányította. Így sikerült megbirkózni a kromatikus aberrációval - végül is ez a teleszkóp lencsék helyett tükröket használ. De a kép továbbra is homályos a tükör gömb alakú görbülete miatt.
Eddig a Newton-séma szerint készült teleszkópot gyakran reflektornak nevezték. Sajnos ez sem mentes aberrációktól. A kóma (nonisoplanatizmus) már kezd kissé eltávolodni a tengelytől - ez az aberráció, amely a nyílás különböző gyűrűs zónáinak növekedésének egyenlőtlenségéhez kapcsolódik. A kóma hatására a szóródási folt egy kúp vetületének tűnik – a legélesebb és legfényesebb rész a látómező közepe felé, fénytelen és lekerekített a középponttól. A szórásfolt mérete arányos a látómező középpontjától való távolsággal és arányos a nyílás átmérőjének négyzetével. Ezért a kóma megnyilvánulása különösen erős az úgynevezett "gyors" (nagy apertúrájú) Newtonoknál a látómező szélén.
A newtoni teleszkópok manapság nagyon népszerűek: nagyon egyszerű és olcsó a gyártásuk, ami azt jelenti, hogy az átlagos árszint sokkal alacsonyabb, mint a megfelelő refraktoroké. De maga a kialakítás bizonyos korlátozásokat ír elő egy ilyen teleszkópra: az átlós tükörön áthaladó sugarak torzulásai észrevehetően rontják az ilyen teleszkóp felbontását, és a lencse átmérőjének növekedésével a cső hossza arányosan növekszik. Ennek eredményeként a teleszkóp túl nagy lesz, és a látómező csökken egy hosszú csővel. Valójában a 15 cm-nél nagyobb átmérőjű reflektorokat gyakorlatilag nem gyártják, mert az ilyen eszközök hátrányai többek lesznek, mint előnyök.
Tükör-lencse A (katadioptriás) teleszkópok lencséket és tükröt egyaránt használnak, így optikai kialakításuk kiváló, nagy felbontású képminőséget biztosít, mindezt nagyon rövid, hordozható optikai csövekkel.
Átmérő és nagyítás
A teleszkóp kiválasztásakor fontos tisztában lenni az objektív átmérőjével, a felbontással, a nagyítással, valamint a felépítés és az alkatrészek minőségével.
A teleszkóp által összegyűjtött fény mennyisége közvetlenül összefügg átmérő(D) a fő tükör vagy lencse. A lencsén áthaladó fény mennyisége arányos annak területével.
A lencse jellemzőinél az átmérő mellett a lencse értéke is fontos. relatív rekesznyílás(A), egyenlő az átmérő és a gyújtótávolság arányával (rekeszértéknek is nevezik).
Relatív fókusz a relatív apertúra reciproka.
Engedély a részletek megjelenítésének képessége - pl. minél nagyobb a felbontás, annál jobb a kép. A nagy felbontású teleszkóp két távoli, közeli objektumot képes elválasztani, míg egy kis felbontású teleszkóp a két kevert objektum közül csak az egyiket látja. A csillagok pontszerű fényforrások, ezért nehéz megfigyelni őket, és egy távcsőben csak egy csillag diffrakciós képe látható korong formájában, körülötte fénygyűrűvel. Hivatalosan a vizuális teleszkóp limitáló felbontását az azonos fényességű csillagpár közötti minimális szögrésnek nevezik, amikor még láthatóak kellő nagyítással és külön a légkör által okozott interferencia hiányában. Ez az érték jó műszerek esetén körülbelül 120 / D ívmásodperc, ahol D a teleszkóp rekesznyílása (átmérője) mm-ben.
Növeli a teleszkópoknak a D / 7 és 1,5 D közötti tartományban kell lenniük, ahol D a teleszkóp objektív rekesznyílásának átmérője. Vagyis egy 100 mm átmérőjű csőnél a szemlencséket úgy kell kiválasztani, hogy azok 15-150-szeres nagyítást biztosítsanak.
Ha a nagyítás numerikusan megegyezik az objektív milliméterben kifejezett átmérőjével, megjelennek a diffrakciós mintázat első jelei, és a nagyítás további növelése csak rontja a képminőséget, megakadályozva az apró részletek megkülönböztetését. Ezen kívül érdemes emlékezni a teleszkóp jitterre, a légköri turbulenciára stb. Ezért a Hold és a bolygók megfigyelésekor általában nem használnak 1,4D - 1,7D-t meghaladó nagyítást, mindenesetre egy jó műszernek 1,5D-ig kell "nyúlnia", anélkül, hogy jelentősen rontana a képminőségen. Ezzel leginkább a refraktorok birkóznak meg, a központi árnyékolásukkal ellátott reflektorok pedig már nem tudnak ilyen nagyítás mellett magabiztosan működni, ezért a Hold és a bolygók megfigyelésére nem célszerű őket használni.
A racionális nagyítások felső határát empirikusan határozzák meg, és a diffrakciós jelenségek befolyásával függenek össze (a nagyítás növekedésével a teleszkóp kilépő pupillájának mérete, kilépési nyílása csökken). Kiderült, hogy a legnagyobb felbontás a 0,7 mm-nél kisebb kilépő pupilláknál érhető el, és a nagyítás további növelése nem vezet a részletek számának növekedéséhez. Ezzel szemben a fodros, sáros és fénytelen kép a kevesebb részlet illúzióját kelti. A nagy, 1,5D-s nagyítások kényelmesebbek, különösen a látássérültek számára, és csak erős kontrasztos objektumok esetén.
Az ésszerű nagyítási tartomány alsó határát az határozza meg, hogy az objektív átmérőjének és a kilépő pupilla átmérőjének (vagyis a szemlencséből kilépő fénysugár átmérőjének) aránya megegyezik a gyújtótávolságuk arányával, pl. növekedés. Ha az okulárból kilépő sugár átmérője meghaladja a megfigyelő pupillájának átmérőjét, akkor a sugarak egy része levágódik, és a megfigyelő szeme kevesebb fényt – és a kép kisebb részét – látja majd.
Így az ajánlott nagyítások következő sora a 2D, 1,4D, 1D, 0,7D, D / 7. A D / 2...D / 3 nagyítások hasznosak normál méretű klaszterek és halvány homályos objektumok megfigyeléséhez.
Tartók
Teleszkóp tartó- a teleszkóp azon része, amelyre az optikai cső rögzítve van. Lehetővé teszi, hogy az égbolt megfigyelt területére irányítsa, biztosítja a munkahelyzetben történő telepítés stabilitását, a különféle típusú megfigyelések elvégzésének kényelmét. A tartó egy alapból (vagy oszlopból), két egymásra merőleges tengelyből áll a teleszkópcső forgatásához, egy meghajtóból és egy forgási szög referenciarendszerből.
V egyenlítői hegy az első tengely a világ pólusára irányul, és poláris (vagy óra) tengelynek hívják, a második pedig az egyenlítői síkban fekszik, és deklinációs tengelynek nevezik; a teleszkóp csöve van ráerősítve. Ha a távcsövet az 1. tengely körül forgatjuk, óraszöge állandó deklinációval változik; a 2. tengely körüli fordulás a deklinációt állandó óraszögben változtatja. Ha a távcsövet ilyen tartóra szerelik, az égbolt látszólagos napi forgása miatt mozgó égitest nyomon követése úgy történik, hogy a távcsövet egy poláris tengely körül állandó sebességgel forgatják.
V azimuth mount az első tengely függőleges, a második, amely a csövet hordozza, a horizont síkjában fekszik. Az első tengely a teleszkóp azimutban történő forgatására szolgál, a második - magasságban (zenittávolság). Ha azimutális tartóra szerelt távcsövön keresztül csillagokat figyelünk meg, akkor azt folyamatosan és nagy pontossággal egyidejűleg két tengely körül kell forgatni, összetett törvény szerint változó sebességgel.
Használt fotók a www.amazing-space.stsci.edu oldalról
Optikai teleszkóp- eszköz az elektromágneses sugárzás gyűjtésére és fókuszálására az optikai tartományban. A teleszkóp növeli a megfigyelt tárgy fényességét és látszólagos szögméretét. Egyszerűen fogalmazva, a teleszkóp lehetővé teszi a megfigyelt tárgy finomabb részleteinek tanulmányozását a bejövő fény mennyiségének növelésével. A távcső szemmel is megfigyelhető (vizuális megfigyelés), valamint fényképek vagy videók készíthetők. A teleszkóp jellemzőinek meghatározásához a fő paraméterek az objektív átmérője (rekesznyílása) és gyújtótávolsága, valamint a szemlencse gyújtótávolsága és látómezeje. A teleszkóp egy tartóra van szerelve, ami kényelmesebbé teszi a megfigyelési folyamatot. A rögzítés lehetővé teszi a megfigyelési objektum rámutatásának és követésének folyamatának egyszerűsítését.
Az optikai séma szerint a teleszkópokat a következőkre osztják:
Lencse (refraktorok vagy dioptriák) – Lencsét vagy lencserendszert használnak lencseként.
- Tükör (reflektor vagy kataszter) - homorú tükröt használnak lencseként.
- Tükörlencsés teleszkópok (katadioptriás) - lencseként gömbtükröt használnak, az aberrációk kompenzálására pedig lencse, lencserendszer vagy meniszkusz szolgál.
Az első csillagász, akinek sikerült távcsövet építenie, az olasz Galileo Galilei volt. Az elkészített távcső szerény méretű, csőhossza 1245 mm, az objektív átmérője 53 mm, a szemlencse 25 dioptriás volt. Optikai kialakítása nem volt tökéletes, a nagyítás pedig mindössze 30-szoros. De minden hiányossága ellenére a távcső, amelynek mérete szerényebb volt, számos figyelemre méltó felfedezést tett lehetővé: kráterek és hegyek a Holdon, a Jupiter négy holdja, foltok a Napon, a Vénusz fázisváltozása, furcsa "függelékek" A Szaturnusz gyűrűje (a Szaturnusz gyűrűje, amelyet később Huygens fedezett fel és írt le), a Tejútrendszer aurórája csillagokból áll.
Galilei portréja, az első távcső törött lencséje a matrica közepén és távcsövei egy múzeumi állványon, a Firenzei Tudománytörténeti Múzeumban őrzik.
Klasszikus optikai sémák.
Galilei séma.
1609-ben az olasz Galileo Galilei megépítette az első távcsövet. Objektívje egy gyűjtőlencse volt, okulárként pedig egy diffúzoros lencse szolgált, aminek következtében a kép nem volt megfordítva (Terrestrial). Ennek az optikai kialakításnak a fő hátránya a nagyon erős kromatikus aberráció és a kis látómező. Eddig ezt a sémát a színházi távcsövekben és a házi készítésű amatőr távcsövekben is alkalmazták.
Kepler séma
1611-ben Johannes Kepler német csillagász megjavította Galilei távcsövét. A széttartó lencsét egy gyűjtőre cserélte a szemlencsében. Változásai lehetővé tették a látómező és a szem domborításának növelését. Ez az optikai kialakítás fordított valós képet ad. Valójában az összes későbbi refraktor teleszkóp Kepler-cső. A rendszer hátrányai közé tartozik az erős kromatikus aberráció, amelyet az akromatikus objektív létrehozása előtt a teleszkóp relatív apertúrájának csökkentésével küszöböltek ki.
Newton séma
1667-ben Isaac Newton angol csillagász olyan sémát javasolt, amelyben a fény egy fő tükörre esik, majd egy lapos átlós tükör, amely a fókusz közelében helyezkedik el, eltéríti a fénysugarat a csövön kívül. A fő tükör parabola alakú, és abban az esetben, ha a relatív rekesznyílás nem túl nagy, a tükör alakja gömb alakú.
Gregory séma
1663-ban James Gregory skót csillagász Optica Promota című könyvében a következő sémát javasolta. A homorú, parabola alakú főtükör a fényt egy homorú ellipszis alakú másodlagos tükörre veri vissza, majd a fény a főtükörben lévő lyukon áthaladva bejut a szemlencsébe. A tükrök közötti távolság nagyobb, mint a főtükör gyújtótávolsága, így a kép egyenes (ellentétben a Newton-távcsőben fordított képpel). A másodlagos tükör a gyújtótávolság meghosszabbítása miatt viszonylag nagy nagyítást biztosít.
Cassegrain séma
1672-ben a francia Laurent Cassegrain egy kéttükrös teleszkópobjektív tervet javasolt. A homorú elsődleges tükör (eredetileg parabola) egy kisebb, domború, hiperbolikus másodlagos tükörre veri vissza a fényt, majd a fény belép a szemlencsébe. Maksutov besorolása szerint a séma az úgynevezett prefokális kiterjesztéshez tartozik - vagyis a másodlagos tükör a főtükör és annak fókusza között helyezkedik el, és a lencse teljes fókusztávolsága nagyobb, mint a főé. Az azonos átmérőjű és gyújtótávolságú objektív csaknem feleakkora csőhosszal és valamivel kisebb árnyékolású, mint Gregoryé. A rendszer nem planatikus, azaz nem mentes a kóma aberrációtól. Számos tükörmódosítással rendelkezik, köztük az aplanatikus Richie-Chretien, a másodlagos (Doll-Kirchem) vagy az elsődleges tükör gömbfelületével és a tükörlencsével.
Maksutov – Cassegrain-séma
1941-ben egy szovjet tudós, D. D. Maksutov optikus megállapította, hogy a gömbtükör gömbi aberrációját nagy görbületű meniszkusz kompenzálja. Miután megtalálta a megfelelő távolságot a meniszkusz és a tükör között, Maksutovnak sikerült megszabadulnia a kómától és az asztigmatizmustól. A mező görbülete, akárcsak a Schmidt-kamrában, kiküszöbölhető, ha a fókuszsík közelében síkonvex lencsét szerelünk fel - az úgynevezett Piazzi-Smith lencsét. A Cassegrain-rendszer módosításával Maksutov létrehozta a csillagászat egyik legelterjedtebb rendszerét.
Richie-Chretien séma
Az 1910-es évek elején George Ritchie és Henri Chretien amerikai és francia csillagászok feltalálták a refraktor távcső optikai kialakítását, a Cassegrain rendszer egy változatát. A Ritchie-Chretien rendszer egyik jellemzője, amely megkülönbözteti a Cassegrain rendszer legtöbb más változatától, a harmadrendű kóma és a szférikus aberráció hiánya. Másrészt a nagy szögű asztigmatizmus és a mezőgörbület nagy; ez utóbbit azonban egy egyszerű kétlencsés térkorrektor javítja. A többi cassegrainhoz hasonlóan rövid testtel, másodlagos tükrövel rendelkezik, amely a Ritchie-Chrétien rendszer esetében hiperbolikus, megakadályozza a kómát, és széles teret biztosít. Ez a séma a legelterjedtebb a tudományos teleszkópokban. A Ritchie-Chretien sémát használó leghíresebb távcső a Hubble űrteleszkóp.
Az első távcső 1611-es megalkotása óta a csillagászok vizuális megfigyeléssel tettek felfedezéseket. A tudomány fejlődésével a megfigyelési módszerek is fejlődtek. 1920 után a fotólemezek lettek a kép befogadói. Bár a szem a legösszetettebb szerv, érzékenysége jelentősen gyengébb, mint a fényképező lemezek.
A következő áttörést a CCD megalkotása jelentette 1980 után. Sokkal érzékenyebbek voltak, mint a fényképező lemezek, és sokkal kényelmesebb volt a használatuk. Minden modern teleszkópban a képvevők CCD-k. CCD-mátrix vagy CCD-mátrix speciális analóg integrált áramkör, amely fényérzékeny fotodiódákból áll, szilícium alapú, CCD technológiával - töltéscsatolt eszközök. Az így kapott képeket számítógépen digitálisan feldolgozzák. A digitális zaj nélküli tiszta képek érdekében a mátrixot -130 °C-ra hűtik.
Oroszország legnagyobb teleszkópja BTA ("nagy azimut távcső").
A főtükör (MS) forgásparaboloid alakú, gyújtótávolsága 24 m. A tükör átmérője 605 cm, a főtükör tömege 42 tonna. A teleszkóp tömege 850 tonna. A teleszkóp magassága 42 m. A torony magassága 53 m. Az elsődleges fókuszkabin átmérője 2 m. Kivehető optikai műszerek, valamint a lencsekorrektor és a hiperbolikus másodlagos mozgatására szolgáló meghajtó mechanizmus tükör. A laboratóriumi vizsgálatok azt mutatják, hogy az energia 90%-a egy 0,8" átmérőjű körben koncentrálódik. A kép átmérőjét a toronyszobában uralkodó mikroklíma, valamint a tükör hőmérséklete határozza meg. A képek korlátozottak A BTA optikai sémája a primer fókuszban (f/4 rekesz) és két Nesmith-fókuszban (f/30) biztosít megfigyeléseket.
Jelenleg a legnagyobb épített teleszkóp az Very Large Telescope VLT (nagyon nagy teleszkóp).
A teleszkópkomplexumot az Európai Déli Obszervatórium (ESO) építette. Ez négy különálló 8,2 méteres és négy kiegészítő 1,8 méteres optikai teleszkópból álló komplexum, amelyeket egyetlen rendszerré egyesítenek. A komplexum a Chilei Köztársaságban, a Cerro Paranal hegyen található, 2635 méteres tengerszint feletti magasságban. A fő 8,2 méteres teleszkópok kompakt, hőmérséklet-szabályozott tornyokban vannak elhelyezve, amelyek magukkal a teleszkópokkal szinkronban forognak. Ez a kialakítás minimálisra csökkenti a külső körülmények bármilyen torzító hatását a megfigyelések során, például a teleszkópcsőben lévő légturbulencia okozta optikai torzításokat, amelyek általában a hőmérséklet és a szél változásai miatt jelennek meg. Az elsõdleges teleszkópok közül az elsõ, Antu 1999. április 1-jén kezdte meg a rendszeres tudományos megfigyeléseket. Mind a négy elsõdleges teleszkóp és mind a négy kiegészítõ teleszkóp mûködik. VLT főteleszkóp tornyok: 2850 cm magasság, 2900 cm átmérő Bár négy 8,2 méteres főteleszkóp kombinálva is használható VLTI kialakítására, ezeket elsősorban egyedi megfigyelésekre használják; interferometrikus üzemmódban csak évente korlátozott számú éjszakán keresztül működnek. De a négy kisebb dedikált kiegészítő teleszkópnak (AT) köszönhetően a VLTI minden éjszaka működhet.
A nagyon nagy teleszkóp képvevők nagy arzenáljával van felszerelve, amely lehetővé teszi a közeli ultraibolya sugárzástól a középső infravörösig terjedő hullámhosszok megfigyelését. A teleszkópra szerelt adaptív optikai rendszer gyakorlatilag teljesen kizárja a turbulens légkör hatását az infravörös tartományban. A kapott képek ebben a tartományban élesebbek, mint a Hubble-teleszkóp által készített képek.
