Telescoapele variază considerabil - (scopuri astrofizice generale, Coronograf, telescoape pentru observarea prin satelit) optice, telescoape radio, infraroșu, neutrino, X-ray. Pentru toată diversitatea lor, toate telescoapele, luând radiații electromagnetice, rezolva două sarcini principale:
- 1) Pentru a crea o imagine clară posibil și, în cazul în care observațiile vizuale, crește distanțele unghiulare între obiecte (stele, galaxii și m. N.)
- 2) pentru a aduna cât mai multă energie lumina posibil, pentru a crește iluminarea obiectelor din imagine.
telescoape optice - și tipuri de dispozitive.
raze paralele de lumină (de exemplu, stele) care se încadrează în obiectiv. Lens construiește o imagine în planul focal. Raze de lumină paralel cu axa optică principală, sunt de gând să se concentreze F, care se află pe această axă. Alte fascicule de lumină sunt colectate în apropiere focalizarea - mai mare sau mai mică. Aceasta este imaginea cu un ocular are în vedere un observator. Diametrele de intrare și de ieșire grinzi diferă foarte mult (lentila frontală are un diametru, iar ieșirea - diametrul lentilei imaginii, ocularul construit). Telescopul este setat corect toate lumina colectate de obiectiv cade în elev al observatorului.
În acest caz, câștigul este proporțională cu pătratul diametrului lentilei și elev. acest lucru se ridică la zeci de mii de ori pentru telescoape mari. Aceasta rezolvă una dintre principalele sarcini ale telescopului - pentru a colecta mai multă lumină de la obiectele observate. Când este vorba de telescop fotografic - astrograf, atunci crește iluminarea plăcii fotografice. Al doilea obiectiv telescop - pentru a crește unghiul la care observatorul vede obiectul. Capacitatea de a crește unghiul telescopului caracterizat printr-o creștere. Este egală cu lungimea focală a obiectivului ocularului F și f. Primul telescop a apărut în secolul al XVII-lea. Istoria telescopului. Primul telescop a fost construit în 1609 de astronomul italian Galileo Galilei. Telescopul a avut dimensiuni modeste (lungimea tubului 1245 mm, cu diametrul de 53 mm lentilă, ocular 25 dioptrii), sistem optic imperfect și mărire de 30 de ori. El îi este permis să facă o serie întreagă de descoperiri remarcabile (fazele lui Venus, munții de pe Lună, sateliții lui Jupiter, petele de pe soare, stelele din Calea Lactee). Calitate imagine foarte slabă în primul telescop a făcut optometristilor să caute soluții la această problemă. Sa constatat că o creștere a distanței focale a lentilelor îmbunătățește semnificativ calitatea imaginii.
Galileo Telescoape (Muzeul de istorie a științei, Florența). Două telescoape montate pe un stand muzeu în centrul vignete rupte lentile de telescop prima lui Galileo.
telescop Hevelius. Telescopul Hevelius a avut o lungime de 50 m și un sistem de frânghii suspendate pe stâlp. Telescopul Ozu a avut o lungime de 98 de metri. El a avut nici o lentilă tub situat pe stâlp la o distanță de aproximativ 100 de metri de ocular, care are loc în mâinile observatorului (așa-numitul telescop aer). Observați cu un telescop a fost foarte inconfortabil. Oz a făcut nici o descoperire. Christian Huygens, observarea unui telescop de aer de 64 de metri, a deschis inelul lui Saturn și satelitul său - titan și trupa a văzut Jupiter unitate. Un alt astronom major al timpului, Zhan Kassini, folosind telescopul aeriene a descoperit patru dintre Saturn (Iapetus, Rhea, Dione, Tethys), diferența în inelele lui Saturn (diviziunea Cassini a lui), „mare“ și calotele polare de pe Marte. În 1663, Grigorie a creat o nouă schemă, telescopul reflector. Grigorie mai întâi a propus să folosească în locul oglinzii de lentile din telescop. Principala lentilă aberație - cromatică - este complet absent în oglindă telescopul.
Primul din lume telescopul.
Telescopul Primul reflexie a fost construit Isaakom Nyutonom în 1668. Schema pe care a fost construit, a fost numit „schema lui Newton.“ Lungimea telescopului a fost de 15 cm.
Schmidt telescop-Kassergena (a se vedea. Imaginea de pe dreapta) este foarte popular printre astronomii amatori. 1672 Cassegrain a propus o schemă pentru sistemul cu două oglinzi, în curând a devenit cel mai popular. Prima a fost oglinda parabolică, al doilea a luat forma unui hiperboloid convex și este poziționat în fața punctului focal al primului. În prezent, aproape toate telescoapele sunt oglinda. Primele oglinzi au fost realizate din semifabricate metalice. Acum, acestea sunt realizate din sticlă, și apoi aplicate pe suprafața unui strat subțire de argint (utilizate în principal de amatori), sau aluminiu, care este depozitată în vid.
Telescopul. Cake - un proiect comun al Institutului de Tehnologie din California si la Universitatea din California. cel mai mare telescop din lume care reflectă ei. Keck are un diametru de 10 m și stocat în Insulele Hawaii. În România Caucaz operează telescopul BTA 6 m.
Pentru telescoape optice includ, mai presus de toate, refractoarele și reflectoare. O mare parte a refractor elementar - Lens - lentile lenticulare montat în fața telescopului. Lentila colectează lumina. Cu cât dimensiunea lentilei D, mai multă lumină telescopul colectează, surse mai slabe pot fi găsite pentru a le. Pentru a evita aberațiile cromatice, lentile de lentile face compozit. Cu toate acestea, în cazurile în care este necesar pentru a minimiza disiparea în sistem, și trebuie să folosim o singură lentilă. Distanța de la obiectiv la scopul principal este numit principal distanța focală F. Cel mai mare refractor din lume, care este în Yerkes Observatorul din SUA, are un diametru lentila de 1 m. Lentila cu un diametru mare ar fi prea greu și complicat de fabricat.
Refractor Yerkes Observatorul din Statele Unite ale Americii.
Elementul principal al reflectorului este oglinda - suprafața de reflexie a unei forme sferice, parabolic sau hiperbolic. De obicei, este fabricat din sticlă sau cuarț formă rotundă gol și apoi acoperit cu un strat reflectorizant (strat subțire de argint sau aluminiu). producând o precizie de suprafață a oglinzii, adică, abaterea maximă admisibilă de formă predeterminată, depinde de lungimea de undă a luminii, care va opera oglinda. Precizia ar trebui să fie mai bine decât # 955; / 8. De exemplu, o oglindă, care funcționează în lumina vizibilă (lungime de undă # 955; = 0,5 microni) trebuie făcută cu o precizie de 0,06 microni (0,00006 mm). Cu care se confruntă sistemul optic ochiul observatorului este numit ocular. În cel mai simplu caz, ocularul poate consta dintr-o singură lentilă pozitivă (în acest caz, vom obține o puternică aberație cromatică imagine distorsionată). Cele mai importante caracteristici ale telescopului (în plus față de sistemul său optic al diametrului obiectivului și distanța focală) penetrează putere, puterea de rezoluție, diafragma și mărire unghiulară. Puterea de penetrare a telescopului este caracterizat prin limitarea magnitudinea m nici cea mai mică stea care poate fi văzut în instrumentul în cele mai bune condiții de observare. Pentru astfel de aplicații, puterea de penetrare poate fi determinată conform formulei: m = 2,1 + 5 LGD, unde D - diametrul lentilei în milimetri.
Rezoluție - Unghiul minim între două stele, care sunt vizibile separat. Dacă ochiul liber se poate distinge cele două stele, cu distanța unghiulară de cel puțin 2“, telescopul poate reduce această limită pentru a # 915; timp. Restricție privind creșterea maximă impune fenomenul de difracție - curbarea undelor de lumină marginile lentilelor. Din cauza difracției în locul punctului de imagine obținută prin inelul. Pentru lungimi de undă vizibile când # 955; = 550 nm pe un telescop cu o rezoluție unghiulară cu diametrul D = 1 m teoretic este egal cu # 948; = 0.1 „În practică, rezoluția unghiulară a telescoapelor mari este limitată de bruiaj atmosferică. Atunci când rezoluția observații fotografice este întotdeauna limitată de erori atmosferă și de ghidare Pământului, și nu există nici o mai bună decât 0,3.“ Atunci când observăm ochiul, datorită faptului că se poate încerca să prindă atunci când atmosferă relativ calmă (doar câteva secunde), telescoape rezoluție au un diametru D, mai mare de 2 m, poate fi aproape de valoarea teoretică. Este considerat bun telescop colectează mai mult de 50% din radiații într-un cerc de 0,5“.
Telescop pentru observații vizuale ale diafragmei relative tipice 1/10 sau mai puțin. telescoapele moderne este egal cu 1/4 și mai mult. Frecvent utilizat în loc de luminozitate conceptului deschidere egal (D / F) 2. Diafragma caracterizează iluminarea creată de obiectiv în planul focal.
telescop relativ distanța focală (indicată prin litere inversata A) este reciproca a deschiderii relative: = F / D. În fotografie, această valoare este adesea numită o diafragmă. mărire unghiulară (sau creștere) arată de câte ori unghiul la care obiectul este vizibil atunci când este privită prin telescop, mai mult decât cu observarea vizuală. Creșterea este egală cu lungimea focală a obiectivului și ocularul: # 915; = Fob / fok. distorsiune a imaginii cauzate de defecte ale sistemului optic, numite aberații. Aberațiile sisteme optice sunt fizice și geometrice. aberație fizică - cromatică. aberații geometrice - sferice, coma, astigmatism, curbarea câmpului și distorsiune.
Aberația cromatică creează halo curcubeu în jurul stelei. aberație cromatică este comună pentru toate dispozitivele optice de refractie. Ea apare din cauza faptului că indicele de refracție al mediului depinde de lungimea de undă de lumină. Razele albastre sunt deviate lentile roșu puternic, și, prin urmare, poziția de focalizare pentru grinzi de diferite lungimi de undă nu coincid. Ca rezultat, imaginea stea arata ca un set de inele curcubeu. Deja telescop prima lui Galileo a avut o aberație cromatică puternică. Primul care a decis să „scape“ de aberație cromatică a fost Newton. În primul rând, el a decis să-l încercați în telescopul două lentile având un efect negativ și o putere optică pozitivă, dar nu a putut să creeze telescopul, liber de aberație cromatică. De aceea, Newton a început să facă telescoape cu oglinzi concave. Numai în 1747, Euler a demonstrat existența matematic obiectiv, constând din două meniscuri de sticlă, lipsit de aberație cromatică. Sistemul optic în care aberației cromatice este corectată în lentilele din sticlă, cu diferiți indici de refracție sunt numite acromatic. aberație cromatică este complet absentă în sistemul de oglindă. aberație sferică se produce datorită faptului că razele de lumină paralel cu axa optică principală a lentilei care cade pe suprafața sferică a cristalinului sau oglindă, după refracție sau reflexie se intersectează la un moment dat. Marginile dispersoare sunt construirea unei imagini mai aproape de obiectiv, iar partea centrală - pe. Imaginea rezultată a neclară vederea în plan focal. The refractoare, împreună cu aberația sferică a aberației cromatice este eliminată prin selecție de lentile. Reflectoarele oglinda nu dau formă sferică și parabolică. Un sistem în care se corectează aberația sferică, se numește stigmatic.
aberație sferică este corectată prin imprimarea unei oglinzi de formă parabolică.
Coma - în afara axei aberațiilor asociată cu panta razelor de lumină de la sursa la axa optică a telescopului. În această imagine a unei stele este de forma unei picături sau a unei comete cu un nucleu luminos și o coadă mare - de aici numele aberația. Dimensiunile liniare ale comei la fața locului, proporțională cu distanța de la stea la axa optică și pătratul diafragma obiectivului. Sistem, liber de ambele aberație sferică și comă de numit aplanatic.
Astigmatismul se întinde de imaginea punctului în bord. Raze de lumină de la obiect, care vin în planuri diferite, nu se poate concentra pe un singur plan de imagine. astigmatism crește dimensiunea imaginii proporțional cu pătratul distanței unghiulare de centrul stea a sistemului optic. Sistemul optic, în care se corectează astigmatismul, numit anastigmatic. În cele din urmă, distorsiunea asociată cu denaturarea proporțiilor de imagine. Imaginea de o stea este merge la un singur punct, dar acest punct nu coincide cu imaginea stelei într-un telescop perfect. Din acest motiv, pătratul imaginii va arata ca o pernă, sau butoaie. Sistemele optice, fără distorsiuni, numit ortoscopic.
Perne și distorsiunea. Stânga arată imaginea nedenaturate. În 1929 Bernhardt Schmidt Telescopul a rezolvat problema de a crea liber de comă și astigmatism și având un câmp mare. In camera Schmidt foloseste oglindă sferică concavă și o placă de corecție Schmidt, care este o sticlă optică aproape plat, retusate corespunzător pe o parte. Porțiunea centrală a plăcii acționează ca o lentilă slab pozitivă, partea exterioară a plăcii - ca o lentilă slab negativă. Astfel de sisteme optice sunt numite camere Schmidt sau Schmidt.
Pe respectarea limitelor fizice impuse printr-un telescop. Deoarece stele - termeni nu absolută, ci au o dimensiune unghiulară finită (de exemplu, Sun (R = 8729 # 7; 108 m), cu o distanță d = 10 pc va fi văzută la un unghi # 952; = R / d ≈ 6 8729 # 10-4 „), este necesar să se ia în considerare fenomenul de difracție a unei surse monocromatice, cu o lungime de undă # 955; dimensiunea cercului difracție
În plus, există un alt motiv pentru a limita rezoluția maximă a telescopului - se agită atmosfera. Ca urmare, atunci când imaginea este rareori mai bună decât 1“, care este mult mai mare unghiulară dimensiuni ale cercului de difracție. Multe observatoare (mai ales pe cele vechi) este considerat un rezultat bun în rezoluția 2-3" . Cu toate acestea, dimensiunea imaginii medie de timp. În orice moment, rezoluția poate fi mai puțin.
Mauna Kea Observatoare noapte. Cele mai multe observații calitative pe Pământ sunt deținute în înaltă Mauna Kea (4000 m deasupra nivelului mării) în Hawaii. telescopul spatial este liber de influența atmosferei, și nu se realizează limita de difracție. Sistemul optic adaptiv nu este fixă, și se pot schimba forma suprafețelor sale constitutive, în funcție de schimbarea imaginii obiectului. Astfel, este posibil să se suprime în mare măsură efectele negative ale atmosferei Pământului. Ca rezultat, putem obține o rezoluție mai mare, și, astfel, noile date cu privire la obiectul observat. În 70 de ani ai secolului XX a început să fie folosit metoda interferometrie pistrui, care constă în prelucrarea statistică a expunerilor foarte scurte (0.01 sec), timp în care imaginea de difracție nu este „răzuit“ atmosfera. Prima imagine receptor telescopul inventat de Galileo în 1609, a fost ochiul observatorului. De atunci, nu numai pentru a mări dimensiunea de telescoape, dar, de asemenea, a schimbat fundamental receptoarele de imagine. La începutul secolului al XX-lea a început să fie utilizate în astronomie plăci fotografice sunt sensibile în diferite regiuni spectrale. Tuburi fotomultiplicatoare Apoi au fost inventate (PMT), convertoare electro-optice (EOC).
Evoluția parametrilor de telescoape optice:
În telescoapele moderne receptoare de radiații folosesc CCD. CCD constă dintr-un număr mare de (1000 × 1000 și mai mult) la câteva microni în mărime de semiconductori celule fiecare, în care taxele de eliberare radiații cuante acumulate în anumite locuri de detectare - elementele de imagine. Imaginile sunt prelucrate în format digital folosind un computer. Matricea trebuie să fie răcit la temperaturi de -130 ° C. Observații privind telescoapele moderne sunt ținute în instalații speciale; în timp ce oamenii din clădirea de telescoape nu este de dorit, astfel încât să nu creeze fluxuri inutile de vibrații și de căldură. Unele telescoape pot transfera imagini direct către utilizatorii de Internet. În modernă care reflectă oglinda telescopului primar, ca regulă, are o formă parabolică sau hiperbolică. Ei sunt capabili să obțină o imagine nu numai optic, dar, de asemenea, în intervalele infraroșii și ultraviolete. Există mecanisme de compensare pentru atmosfera bruiaj - optice adaptive și interferometrie pistrui.
Cinci metri reflector la Observatorul Palomar. Fotografie realizată cu expunere lungă, în care cupola turnului cu o fantă deschisă avansat, creând efectul transparenței sale. La Observatorul Palomar cu ajutorul telescopului oglinda lentile Schmidt a fost revizuit, format din mii de hărți care prezintă cele două culori ale obiectelor cer la 21 mii magnitudine. telescop de cinci metri de la Observatorul Palomar este cel mai vechi dintre cele mai mari telescoape din lume.
telescoape sistem foarte mare. Telescop