Čeprav odsevni teleskopi povzročajo druge vrste optičnih aberacij, je to zasnova, ki lahko doseže cilje velikega premera. Takšni so skoraj vsi večji teleskopi, ki se uporabljajo v astronomskih raziskavah. Odsevni teleskopi so na voljo v različnih izvedbah in lahko uporabljajo dodatne optične elemente za izboljšanje kakovosti slike ali položaj slike v mehansko ugodnem položaju.
Lastnosti odsevnih teleskopov
Zamisel, da se ukrivljena ogledala obnašajo kot leče, izvira vsaj iz Alphazenove razprave o optiki iz 11. stoletja, dela, ki je v latinskih prevodih v zgodnji moderni Evropi krožilo v širokem krogu. Kmalu po Galilejevem izumu lomnega teleskopa so Giovanni Francesco Sagredo in drugi, navdahnjeni s svojim poznavanjem principov ukrivljenih ogledal, razpravljali o zamisli o izdelavi teleskopa z uporabo zrcala vkot slikovno orodje. Bolognese Cesare Caravaggi naj bi okoli leta 1626 zgradil prvi odsevni teleskop. Italijanski profesor Niccolo Zucci je v poznejšem delu zapisal, da je leta 1616 eksperimentiral z konkavnim bronastim ogledalom, vendar je dejal, da to ni dalo zadovoljive slike.
Zgodovina ustvarjanja
Možne prednosti uporabe paraboličnih zrcal, predvsem zmanjšanje sferične aberacije brez kromatske aberacije, so privedle do številnih predlaganih načrtov za prihodnje teleskope. Najbolj opazen je bil James Gregory, ki je leta 1663 objavil inovativno zasnovo "odsevnega" teleskopa. Trajalo je deset let (1673), preden je eksperimentalni znanstvenik Robert Hooke lahko zgradil to vrsto teleskopa, ki je postal znan kot gregorijanski teleskop.
Isaac Newton je bil na splošno zaslužen za izgradnjo prvega odsevno-lomnega teleskopa leta 1668. Uporabil je sferično kovinsko primarno ogledalo in majhno diagonalno v optični konfiguraciji, imenovano Newtonov teleskop.
Nadaljnji razvoj
Kljub teoretičnim prednostim zasnove reflektorja sta zaradi zapletenosti dizajna in slabe zmogljivosti takrat uporabljenih kovinskih ogledal trajalo več kot 100 let, da so postala priljubljena. Številni napredek na področju odsevnih teleskopov je vključeval izboljšave pri izdelavi paraboličnih ogledal v 18. stoletju.stoletja, posrebrena steklena ogledala v 19. stoletju, trpežne aluminijaste prevleke v 20. stoletju, segmentirana ogledala za zagotavljanje večjih premerov in aktivna optika za kompenzacijo gravitacijske deformacije. Inovacija sredine 20. stoletja so bili katadioptični teleskopi, kot je Schmidtova kamera, ki uporabljata tako sferično zrcalo kot lečo (imenovano korektorna plošča) kot primarne optične elemente, ki se večinoma uporabljajo za obsežno slikanje brez sferične aberacije.
Ob koncu 20. stoletja je razvoj prilagodljive optike in uspešnega slikanja za premagovanje težav, povezanih z opazovanjem in odsevom teleskopov, vseprisoten na vesoljskih teleskopih in številnih vrstah orodij za slikanje vesoljskih plovil.
Ukrivljeno primarno ogledalo je glavni optični element teleskopa in ustvarja sliko v goriščni ravnini. Razdalja od zrcala do goriščne ravnine se imenuje goriščna razdalja. Tukaj lahko postavite digitalni senzor za snemanje slike ali pa dodate dodatno ogledalo za spreminjanje optičnih lastnosti in/ali preusmeritev svetlobe na film, digitalni senzor ali okular za vizualno opazovanje.
Podroben opis
Primarno ogledalo v večini sodobnih teleskopov je sestavljeno iz trdnega steklenega valja, katerega sprednja površina je brušena v sferično ali parabolično obliko. Tanka plast aluminija se evakuira na lečo in nastaneodsevno prvo površinsko ogledalo.
Nekateri teleskopi uporabljajo primarna zrcala, ki so izdelana drugače. Staljeno steklo se vrti, da postane njegova površina paraboloidna, se ohladi in strdi. Nastala oblika zrcala se približa želeni paraboloidni obliki, ki zahteva minimalno brušenje in poliranje za doseganje natančne figure.
Kakovost slike
Reflektorski teleskopi, tako kot kateri koli drug optični sistem, ne ustvarjajo "idealnih" slik. Potreba po fotografiranju predmetov na razdaljah do neskončnosti, po ogledu pri različnih valovnih dolžinah svetlobe in po potrebi po nekem načinu gledanja slike, ki jo ustvari primarno ogledalo, pomeni, da je pri optični zasnovi odsevnega teleskopa vedno nek kompromis.
Ker primarno ogledalo osredotoča svetlobo na skupno točko pred lastno odsevno površino, imajo skoraj vsi modeli odsevnih teleskopov sekundarno ogledalo, držalo filma ali detektor blizu te žariščne točke, ki delno preprečuje, da bi svetloba dosegla primarno ogledalo. To ne povzroči le nekaj zmanjšanja količine svetlobe, ki jo zbira sistem, temveč povzroči tudi izgubo kontrasta na sliki zaradi učinkov difrakcijske ovire, pa tudi difrakcijskih konic, ki jih povzroča večina sekundarnih podpornih struktur.
Uporaba ogledal preprečuje kromatične aberacije,vendar ustvarjajo druge vrste aberacij. Preprosto sferično zrcalo ne more prenesti svetlobe iz oddaljenega predmeta v skupno žarišče, ker se odboj svetlobnih žarkov, ki udarijo v zrcalo na njegovem robu, ne konvergira s tistimi, ki se odbijajo od središča zrcala, kar je napaka, imenovana sferična aberacija. Da bi se izognili tej težavi, najnaprednejši dizajni odsevnih teleskopov uporabljajo parabolična zrcala, ki lahko vso svetlobo usmerijo v skupno fokus.
gregorijanski teleskop
Škotski astronom in matematik James Gregory v svoji knjigi Optica Promota iz leta 1663 opisuje gregorijanski teleskop kot uporabo konkavnega sekundarnega zrcala, ki odseva sliko skozi luknjo v primarnem zrcalu. To ustvari navpično sliko, uporabno za zemeljska opazovanja. Obstaja več velikih sodobnih teleskopov, ki uporabljajo gregorijansko konfiguracijo.
Newtonov reflektorski teleskop
Newtonov aparat je bil prvi uspešen odsevni teleskop, ki ga je zgradil Isaac leta 1668. Običajno ima paraboloidno primarno, vendar pri goriščnih razmerjih f/8 ali več, sferično primarno, kar lahko zadostuje za visoko vizualno ločljivost. Ploski sekundar odbija svetlobo v goriščni ravnini na strani vrha cevi teleskopa. To je eden najpreprostejših in najcenejših modelov za dano velikost surovine in je pogost med ljubitelji. Prva je bila pot žarka odsevnih teleskopovnatančno izdelan na Newtonovem vzorcu.
Cassegrain aparat
Teleskop Cassegrain (včasih imenovan "klasični Cassegrain") je bil prvič zgrajen leta 1672, pripisan Laurentu Cassegrainu. Ima parabolično primarno in hiperbolično sekundarno, ki odbija svetlobo nazaj in navzdol skozi luknjo v primarni.
Zasnovo teleskopa Dall-Kirkham Cassegrain je ustvaril Horace Dall leta 1928 in je bil poimenovan v članku, objavljenem v Scientific American leta 1930 po razpravi med amaterskim astronomom Allanom Kirkhamom in Albertom G. Ingallsom (takratni urednik revije). Uporablja konkavno eliptično primarno in konveksno sekundarno. Čeprav je ta sistem lažje brusiti kot klasični sistem Cassegrain ali Ritchey-Chrétien, ni primeren za komo izven osi. Ukrivljenost polja je dejansko manjša kot pri klasičnem Cassegrainu. Danes se ta zasnova uporablja v številnih aplikacijah teh čudovitih naprav. Vendar ga nadomeščajo elektronski analogi. Kljub temu ta vrsta aparata velja za največji odsevni teleskop.
