Хоча рефлекторні телескопи виробляють інші типи оптичних аберацій, це конструкція, яка дозволяє досягти цілей великого діаметру. Майже всі основні телескопи, використовувані в астрономічних дослідженнях, є такими. Відображають телескопи бувають різних варіантів дизайну і можуть використовувати додаткові оптичні елементи для поліпшення якості зображення або розміщення зображення в механічно вигідному положенні.
Характеристика рефлекторних телескопів
Ідея про те, що вигнуті дзеркала ведуть себе як лінзи, сходить принаймні до трактату Альфазена XI століття по оптиці – роботі, яка широко поширювалася в латинських перекладах в Європі раннього модерну. Незабаром після винаходу заломлюючого телескопа Галілео, Джованні Франческо Сагредо і інші, натхненні їх знанням принципів вигнутих дзеркал, обговорювали ідею побудови телескопа з використанням дзеркала в якості інструменту формування зображення. Повідомлялося, що Болоньєзе Чезаре Караваджи побудував перший рефлекторний телескоп близько 1626 року. Італійський ж професор Нікколо Цуччи в більш пізній роботі написав, що експериментував з увігнутим бронзовим дзеркалом в 1616 році, але сказав, що він не дає задовільного зображення.
Історія створення
Потенційні переваги використання параболічних дзеркал, в першу чергу скорочення сферичної аберації без хроматичної аберації, призвели до багатьох пропонованих проектів майбутніх телескопів. Найбільш помітним був Джеймс Грегорі, який опублікував інноваційний дизайн для «відбиває» телескопа в 1663 р. Минуло десять років (1673), перш ніж експериментальний вчений Роберт Гук зміг побудувати цей тип телескопа, який став відомий як Григоріанський телескоп.
Ісааку Ньютону, як правило, приписували створення першого рефлекторно-рефракторного телескопа в 1668 році. У ньому використовувалося первинне дзеркало з сферичного металу і невелике діагональне в оптичній конфігурації, що отримало назву ньютоновского телескопа.
Подальший розвиток
Незважаючи на теоретичні переваги конструкції рефлектора, складність конструкції та низька продуктивність металевих дзеркал, використовуваних в той час, означали, що знадобилося 100 років, щоб вони стали популярними. Багато які з досягнень в області створення рефлекторних телескопів включали удосконалення виготовлення параболічного дзеркала в XVIII столітті, скляні дзеркала з срібним покриттям в XIX столітті, довговічні алюмінієві покриття в XX столітті, сегментовані дзеркала для забезпечення більшого діаметру, і активну оптику для компенсації гравітаційної деформації. Інновацією середини XX століття були катадиоптические телескопи, такі як камера Шмідта, які використовують як сферичне дзеркало, так і лінзу (звану корректорной пластиною) в якості первинних оптичних елементів, в основному використовуються для широкомасштабної візуалізації без сферичної аберації.
В кінці XX століття розвиток адаптивної оптики і вдалою візуалізації для подолання проблем, пов’язаних з наглядом і відображення телескопів повсюдно поширені на космічних телескопах і багатьох типах засобів візуалізації космічних апаратів.
Криволінійний первинне дзеркало є основним оптичним елементом телескопа, воно і створює зображення у фокальній площині. Відстань від дзеркала до фокальній площині називається фокусною відстанню. Цифровий датчик може бути розташований тут для запису зображення, або додаткове дзеркало може бути додано для зміни оптичних характеристик та/або перенаправлення світла на плівку, цифровий датчик або окуляр для візуального спостереження.
Детальний опис
Первинне дзеркало в більшості сучасних телескопів складається з твердого скляного циліндра, передня поверхня якого подрібнюються до сферичної або параболічної форми. Тонкий шар алюмінію вакуумируют на лінзу, утворюючи світловідбиваюче перше поверхневе дзеркало.
У деяких телескопах використовуються первинні дзеркала, які зроблені по-різному. Розплавлене скло обертається, щоб зробити його поверхню параболоидальной, воно охолоджується і твердне. Отримана форма дзеркала апроксимує бажану форму параболоїда, яка вимагає мінімального шліфування і полірування, щоб досягти точної цифри.
Якість зображення
Рефлекторні телескопи, як і будь-яка інша оптична система, не створюють «ідеальних» зображень. Необхідність фотографувати об’єкти на відстанях до нескінченності, переглядати їх на різних довжинах хвиль світла, а також вимагати мати певний спосіб перегляду зображення, яке виробляє первинне дзеркало, означає, що в оптичному дизайні дзеркального телескопа завжди є якийсь компроміс.
Оскільки основне дзеркало фокусує світло на загальну точку перед власною відбиваючою поверхнею, майже всі відображають телескопа мають вторинне дзеркало, тримач плівки або детектор поблизу цієї фокальної точки, частково перешкоджаючи світла досягти основного дзеркала. Це не тільки призводить до деякого зменшення кількості світла, яке система збирає, але також призводить до втрати контрасту в зображенні з-за дифракційних ефектів обструкції, а також до дифракційним спайок, викликаним більшістю вторинних опорних структур.
Використання дзеркал дозволяє уникнути хроматичної аберації, але вони створюють інші типи аберацій. Просте сферичне дзеркало не може передати світло від віддаленого об’єкта до загального фокусу, оскільки відбиття світлових променів, що вражають дзеркало у його краї, не сходиться з тими, які відображають від центру дзеркала, дефект, званий сферичною аберацією. Щоб уникнути цієї проблеми, найбільш просунуті пристрої рефлекторних телескопів використовують параболічні дзеркала, які можуть фокусувати світло на загальний фокус.
Григоріанський телескоп
Григоріанський телескоп описаний шотландським астрономом і математиком Джеймсом Грегорі в його книзі 1663 року Optica Promota як використовує увігнуте вторинне дзеркало, яке відображає зображення через отвір в первинному дзеркалі. Це створює вертикальне зображення, корисне для наземних спостережень. Існує кілька великих сучасних телескопів, які використовують григоріанський конфігурацію.
Рефлекторний телескоп Ньютона
Ньютонівський апарат був першим успішним відображає телескопом, створеним Ісааком в 1668 році. Зазвичай він має параболоидное первинне дзеркало, але при фокальних співвідношеннях f / 8 або більш – первинне дзеркало сферичне, чого може бути достатньо для високого візуального дозволу. Плоске вторинне дзеркало відбиває світло в фокальній площині збоку від верхньої частини трубки телескопа. Це один з найпростіших, найменш дорогих дизайнів для даного розміру первинного матеріалу, і він поширений серед аматорських апаратів. Хід променів рефлекторних телескопів вперше був відпрацьований саме на Ньютонівському зразку.
Апарат Кассегрена
Телескоп Кассегрена (іноді званий «класичний Кассегрена») був вперше сконструйований в 1672 році, приписуваний Лорану Кассегрейну. Він має параболічне первинне дзеркало і гиперболическое вторинне дзеркало, яке відбиває світло назад і вниз через отвір в первинному.
Дизайн телескопа Dall-Kirkham Cassegrain був створений Горасом Даллом в 1928 році, і отримав назву в статті, опублікованій в Scientific American в 1930 році після обговорення астронома-любителя Аллана Киркхэма і Альберта Р. Ингаллса, (редактора журналу в той час). Він використовує увігнуте еліптичний первинне дзеркало і опукле вторинне. Хоча цю систему легше подрібнити, ніж класичну систему Cassegrain або Ritchey-Chrétien, вона не підходить для внеосевой коми. Кривизна поля фактично менше, ніж у класичного Кассегрена. Сьогодні такий дизайн використовується у багатьох сферах застосування цих чудових апаратів. Але його витісняють електронні аналоги. Тим не менш саме апарат цього типу вважається найбільш великим рефлекторним телескопом.
