Lai gan atstarojošie teleskopi rada cita veida optiskās aberācijas, šī konstrukcija var sasniegt liela diametra mērķus. Gandrīz visi lielākie astronomiskajos pētījumos izmantotie teleskopi ir tādi. Atstarojošiem teleskopiem ir dažādi dizaini, un tajos var tikt izmantoti papildu optiskie elementi, lai uzlabotu attēla kvalitāti vai novietotu attēlu mehāniski izdevīgā pozīcijā.
Atstarojošo teleskopu īpašības
Ideja, ka izliektie spoguļi darbojas kā lēcas, aizsākās vismaz Alfazena 11. gadsimta traktātā par optiku - darbu, kas agrīnajā mūsdienu Eiropā plaši izplatīts tulkojumos latīņu valodā. Neilgi pēc tam, kad Galileo izgudroja refrakcijas teleskopu, Džovanni Frančesko Sagredo un citi, iedvesmojoties no savām zināšanām par izliekto spoguļu principiem, apsprieda ideju izveidot teleskopu, izmantojot spoguli.kā attēlveidošanas rīks. Tiek ziņots, ka Boloņietis Čezāre Karavadži pirmo atstarojošo teleskopu uzbūvēja ap 1626. gadu. Itāļu profesors Nikolo Zuči vēlākā darbā rakstīja, ka 1616. gadā eksperimentējis ar ieliektu bronzas spoguli, taču teica, ka tas nedod apmierinošu attēlu.
Radīšanas vēsture
Parabolisko spoguļu izmantošanas potenciālie ieguvumi, galvenokārt sfēriskās aberācijas samazināšana bez hromatiskās aberācijas, ir noveduši pie daudzām nākotnes teleskopu konstrukcijām. Visievērojamākais bija Džeimss Gregorijs, kurš 1663. gadā publicēja novatorisku "atstarojošā" teleskopa dizainu. Pagāja desmit gadi (1673. gads), pirms eksperimentālais zinātnieks Roberts Huks varēja uzbūvēt šāda veida teleskopu, kas kļuva pazīstams kā Gregora teleskops.
Īzaks Ņūtons parasti tika uzskatīts par pirmā atstarojošā-refrakcijas teleskopa uzbūvi 1668. gadā. Tas izmantoja sfērisku metāla primāro spoguli un nelielu diagonālu optiskā konfigurācijā, ko sauc par Ņūtona teleskopu.
Turpmākā attīstība
Neskatoties uz atstarotāju dizaina teorētiskajām priekšrocībām, tolaik izmantoto metāla spoguļu dizaina sarežģītība un slikta veiktspēja nozīmēja, ka pagāja vairāk nekā 100 gadi, līdz tie kļuva populāri. Daudzi atstarojošo teleskopu sasniegumi ietvēra uzlabojumus parabolisko spoguļu ražošanā 18. gadsimtā.gadsimtā, ar sudrabu pārklāti stikla spoguļi 19. gadsimtā, izturīgi alumīnija pārklājumi 20. gadsimtā, segmentēti spoguļi, lai nodrošinātu lielāku diametru, un aktīvā optika, lai kompensētu gravitācijas deformācijas. 20. gadsimta vidus inovācija bija katadioptiskie teleskopi, piemēram, Schmidt kamera, kas izmanto gan sfērisku spoguli, gan objektīvu (ko sauc par korektora plāksni) kā primāros optiskos elementus, ko galvenokārt izmantoja liela mēroga attēlveidošanai bez sfēriskas aberācijas.
20. gadsimta beigās adaptīvās optikas un veiksmīgas attēlveidošanas attīstība, lai pārvarētu problēmas, kas saistītas ar teleskopu novērošanu un atstarošanu, ir visuresoša kosmosa teleskopos un daudzos kosmosa kuģu attēlveidošanas rīkos.
Līklīnijas primārais spogulis ir galvenais teleskopa optiskais elements, un tas rada attēlu fokusa plaknē. Attālumu no spoguļa līdz fokusa plaknei sauc par fokusa attālumu. Šeit var ievietot digitālo sensoru, lai ierakstītu attēlu, vai var pievienot papildu spoguli, lai mainītu optiskos parametrus un/vai novirzītu gaismu uz filmu, digitālo sensoru vai okulāru vizuālai novērošanai.
Detalizēts apraksts
Primārais spogulis lielākajā daļā mūsdienu teleskopu sastāv no cieta stikla cilindra, kura priekšējā virsma ir noslīpēta sfēriskā vai paraboliskā formā. Uz lēcas tiek izvadīts plāns alumīnija slānis, veidojotatstarojošs pirmās virsmas spogulis.
Daži teleskopi izmanto primāros spoguļus, kas ir izgatavoti atšķirīgi. Izkausētais stikls griežas, padarot tā virsmu paraboloidālu, tas atdziest un sacietē. Iegūtā spoguļa forma aptuveni atbilst vēlamajai paraboloīda formai, kas nepieciešama minimāla slīpēšana un pulēšana, lai iegūtu precīzu figūru.
Attēla kvalitāte
Reflektoru teleskopi, tāpat kā jebkura cita optiskā sistēma, nerada "ideālus" attēlus. Nepieciešamība fotografēt objektus no attāluma līdz bezgalībai, aplūkot tos dažādos gaismas viļņu garumos un pieprasīt kādu veidu, kā aplūkot attēlu, ko rada primārais spogulis, nozīmē, ka atstarojošā teleskopa optiskajā dizainā vienmēr ir kāds kompromiss.
Tā kā primārais spogulis fokusē gaismu uz kopīgu punktu savas atstarojošās virsmas priekšā, gandrīz visās atstarojošo teleskopu konstrukcijās šī fokusa punkta tuvumā ir sekundārais spogulis, plēves turētājs vai detektors, kas daļēji neļauj gaismai sasniegt primāro. spogulis. Tas ne tikai rada zināmu sistēmas savāktās gaismas daudzuma samazināšanos, bet arī rada attēla kontrasta zudumu difrakcijas obstrukcijas efektu, kā arī difrakcijas pīķu dēļ, ko izraisa lielākā daļa sekundāro atbalsta struktūru.
Spoguļu izmantošana novērš hromatiskās aberācijas,bet tie rada cita veida aberācijas. Vienkāršs sfērisks spogulis nevar pārraidīt gaismu no attāla objekta uz kopīgu fokusu, jo gaismas staru atstarošanās, kas skar spoguļa malu, nesaplūst ar tiem, kas atstaro no spoguļa centra, defektu sauc par sfērisko aberāciju. Lai izvairītos no šīs problēmas, vismodernākajās atstarojošo teleskopu konstrukcijās tiek izmantoti paraboliski spoguļi, kas var koncentrēt visu gaismu.
Gregora teleskops
Skotu astronoms un matemātiķis Džeimss Gregorijs savā 1663. gada grāmatā Optica Promota ir aprakstījis Gregora teleskopu kā ieliektu sekundāro spoguli, kas atstaro attēlu caur primārā spoguļa caurumu. Tādējādi tiek izveidots vertikāls attēls, kas ir noderīgs sauszemes novērojumiem. Ir vairāki lieli mūsdienu teleskopi, kas izmanto Gregora konfigurāciju.
Ņūtona atstarojošais teleskops
Ņūtona aparāts bija pirmais veiksmīgais atstarojošais teleskops, ko Īzaks uzbūvēja 1668. gadā. Tam parasti ir paraboloīda primārā, bet, ja fokusa attiecība ir f/8 vai lielāka, sfēriska primārā, kas var būt pietiekama augstai vizuālajai izšķirtspējai. Plakans sekundārs atstaro gaismu fokusa plaknē teleskopa caurules augšdaļas pusē. Šis ir viens no vienkāršākajiem un lētākajiem dizainparaugiem noteiktam izejmateriāla izmēram, un tas ir izplatīts hobiju vidū. Atstarojošo teleskopu staru ceļš bija pirmaisprecīzi izstrādāts pēc Ņūtona parauga.
Cassegrain Aparāts
Kasegrēna teleskops (dažkārt saukts par "klasisko Kasegrēnu") pirmo reizi tika uzbūvēts 1672. gadā, un to attiecināja uz Lorānu Kasegrēnu. Tam ir paraboliskais primārais un hiperboliskais sekundārais, kas atstaro gaismu atpakaļ un lejup caur caurumu primārajā.
Dala-Kirhemas Kasegrēna teleskopa dizainu 1928. gadā izveidoja Horācijs Dals, un tas tika nosaukts rakstā, kas publicēts žurnālā Scientific American 1930. gadā pēc diskusijas starp astronomu amatieru Alanu Kērhemu un Albertu G. Ingallsu (žurnāla toreizējais redaktors). Tas izmanto ieliektu eliptisku primāro un izliektu sekundāro. Lai gan šo sistēmu ir vieglāk sasmalcināt nekā klasisko Cassegrain vai Ritchey-Chrétien sistēmu, tā nav piemērota koma, kas atrodas ārpus ass. Lauka izliekums faktiski ir mazāks nekā klasiskajam Cassegrain. Mūsdienās šis dizains tiek izmantots daudzos šo brīnišķīgo ierīču lietojumos. Bet to aizstāj elektroniskie kolēģi. Tomēr tieši šāda veida aparāti tiek uzskatīti par lielāko atstarojošo teleskopu.
