Štruktúra ďalekohľadu. Ako sú usporiadané teleskopy rôznych optických konštrukcií? Priemer a zväčšenie

Štruktúra ďalekohľadu

V 20. storočí astronómia urobila veľa krokov v štúdiu nášho vesmíru, ale tieto kroky by boli nemožné bez použitia takých sofistikovaných nástrojov, ako sú ďalekohľady, ktorých história siaha viac ako sto rokov do minulosti. Evolúcia ďalekohľadu prebiehala v niekoľkých etapách a práve o nich sa vám pokúsim priblížiť.

Od staroveku bolo ľudstvo priťahované k tomu, aby zistilo, čo je tam, na oblohe, za Zemou a čo je ľudskému oku neviditeľné. Najväčší vedci staroveku, ako Leonardo da Vinci, Galileo Galilei, sa pokúsili vytvoriť zariadenie, ktoré vám umožní nahliadnuť do hlbín vesmíru a otvoriť závoj tajomstiev vesmíru. Odvtedy došlo k mnohým objavom v oblasti astronómie a astrofyziky. Každý vie, čo je ďalekohľad, ale nie každý vie, ako dávno a kým bol vynájdený prvý ďalekohľad a ako bol usporiadaný.

Teleskop je zariadenie určené na pozorovanie nebeských telies.

Ďalekohľadom sa rozumie najmä optický teleskopický systém, ktorý sa nemusí nevyhnutne používať na astronomické účely.

Existujú teleskopy pre všetky rozsahy elektromagnetického spektra:

b optické teleskopy

b rádioteleskopy

röntgenové teleskopy

b gama teleskopy

Optické teleskopy

Ďalekohľad je tubus (pevný, rám alebo nosník) namontovaný na držiaku vybavenom osami na nasmerovanie a sledovanie objektu pozorovania. Vizuálny ďalekohľad má šošovku a okulár. Zadná ohnisková rovina objektívu je zarovnaná s prednou ohniskovou rovinou okuláru. Namiesto okuláru možno do ohniskovej roviny objektívu umiestniť fotografický film alebo matricový detektor žiarenia. V tomto prípade je šošovka ďalekohľadu z hľadiska optiky fotografickou šošovkou. Ďalekohľad sa zaostruje pomocou zaostrovača (zaostrovacieho zariadenia). ďalekohľadová vesmírna astronómia

Podľa ich optického dizajnu sa väčšina ďalekohľadov delí na:

b Šošovka (refraktorová alebo dioptrická) - ako šošovka sa používa šošovka alebo systém šošoviek.

b Zrkadlo (reflektory alebo katoptrické) - ako šošovka sa používa konkávne zrkadlo.

b Zrkadlové teleskopy (katadioptrické) - ako šošovka sa používa sférické zrkadlo a na kompenzáciu aberácií šošovka, šošovkový systém alebo meniskus.

Akýkoľvek optický ďalekohľad sa skladá z tubusu, statívu alebo základu, na ktorom je tubus inštalovaný, uchytenia so zameriavacími osami a samozrejme zo samotnej optiky - okuláru a šošovky. Všetky teleskopy možno rozdeliť do troch veľkých skupín v závislosti od optického dizajnu:

Zrkadlové teleskopy (alebo reflektory), v ktorých sa zrkadlá používajú ako prvky zachytávajúce svetlo,
Šošovkové teleskopy (alebo refraktory), ktoré používajú šošovky ako prvky zbierajúce svetlo
Teleskopy so zrkadlovou šošovkou (katadioptrické), ktorých konštrukcia zahŕňa zrkadlo aj šošovku (meniskus), ktorá sa používa na kompenzáciu aberácií.

Tubus teleskopu. V refraktoroch je tubus hermeticky uzavretý, čo chráni šošovky pred prachom a vlhkosťou. Otvorená reflektorová trubica počas pozorovania naopak vedie k výskytu prachu v systéme, ako aj k zhoršeniu obrazu v dôsledku prúdenia vzduchu. Tubusy teleskopu sa tiež líšia dĺžkou. Refraktory sú zvyčajne odstrašujúce pre svoje pôsobivé rozmery, zatiaľ čo reflektory sú v porovnaní s nimi kompaktné a pohodlnejšie na prepravu. Reflexné teleskopy majú tiež krátky tubus, no vážia podstatne viac ako reflektory.

Držiak na teleskop. Montáž je podpera pre teleskop, zvyčajne namontovaná na statíve. Montáž pozostáva z dvoch osí pre mierenie, umiestnených navzájom kolmo, pohonov a referenčného systému pre uhly natočenia.

Existujú dva typy montáží: rovníkové a alt-azimutové. Rovníková montáž predpokladá rotáciu jednej z rovín ďalekohľadu kolmo na zemskú os, vďaka čomu je pri pozorovaní ľahko kompenzovaná denná rotácia Zeme. V porovnaní s al-azimutovou montážou je táto montáž pomerne masívna a cenovo drahšia. Alt-azimut montáž má vertikálnu a horizontálnu os otáčania, čo umožňuje otáčanie teleskopu vo výške aj v azimute. S takýmto držiakom je oveľa ťažšie kompenzovať rotáciu zemegule, je to však oveľa jednoduchšie, kompaktnejšie a lacnejšie.

Základné charakteristiky optických ďalekohľadov. Hlavné charakteristiky akéhokoľvek optického teleskopu sú: priemer šošovky (apertúra) a ohnisková vzdialenosť šošovky.

Clona je určená priemerom šošovky (v refraktore) alebo hlavného zrkadla (v reflektore) a meria sa v palcoch alebo milimetroch. Inými slovami, otvor sa bude rovnať priemeru svetelného lúča, ktorý je ďalekohľad schopný prijať. Rozlíšenie ďalekohľadu závisí od priemeru objektívu, teda od hodnoty minimálnej uhlovej vzdialenosti medzi objektmi, rozlíšiteľnej pomocou ďalekohľadu.

Ohnisková vzdialenosť objektívu ďalekohľadu je vzdialenosť, v ktorej zrkadlo alebo šošovka objektívu vytvára obraz nekonečne vzdialeného objektu. Ohnisková vzdialenosť závisí od clony ďalekohľadu (pomer ohniskovej vzdialenosti k priemeru šošovky), ako aj optického zväčšenia (pomer ohniskovej vzdialenosti šošovky a okuláru).

http://www.astrotime.ru/Stroenie.html

Vzdelávacie centrum GOU №548 "Tsaritsyno"

Oľga Stepanová

Abstrakt z astronómie

Abstraktná téma: "Princíp činnosti a účel ďalekohľadu"

Učiteľ: Zakurdaeva S.Yu

1. Úvod

2. História ďalekohľadu

3. Typy ďalekohľadov. Hlavné účely a princíp fungovania ďalekohľadu

4. Refrakčné teleskopy

5. Reflektorové teleskopy

6. Teleskopy so zrkadlovou šošovkou (katadioptrické)

7. Rádioteleskopy

8. Hubbleov vesmírny ďalekohľad

9. Záver

10. Zoznam použitej literatúry

1. Úvod

Hviezdna obloha je veľmi krásna, púta veľký záujem a pozornosť. Už dlho sa ľudia snažili zistiť, čo je mimo planéty Zem. Túžba po poznaní a štúdiu viedla ľudí k hľadaniu príležitostí na štúdium vesmíru, a tak bol vynájdený ďalekohľad. Teleskop je jedným z hlavných prístrojov, ktoré pomáhali a stále pomáhajú pri skúmaní vesmíru, hviezd a planét. Verím, že je dôležité o tomto zariadení vedieť, pretože každý z nás sa už aspoň raz pozrel alebo ešte určite niekedy pozrie cez ďalekohľad. A určite objaví niečo neopísateľne krásne a nové.

Astronómia je jednou z najstarších vied, ktorej počiatky siahajú do doby kamennej (VI-III tisícročie pred Kristom). Astronómia študuje pohyb, štruktúru, pôvod a vývoj nebeských telies a ich sústav.

Človek začal študovať vesmír z toho, čo videl na oblohe. A astronómia zostala po mnoho storočí čisto optickou vedou.

Ľudské oko je vysoko sofistikované optické zariadenie vytvorené prírodou. Je schopný zachytiť aj jednotlivé kvantá svetla. Pomocou zraku človek vníma viac ako 80% informácií o vonkajšom svete. Akademik S.I.Vavilov dospel k záveru, že ľudské oko je schopné zachytiť nepatrné časti svetla – len asi tucet fotónov. Na druhej strane, oko znesie vystavenie silným svetelným prúdom, napríklad zo slnka, svetlometu alebo elektrického oblúka. Ľudské oko je navyše vysoko pokročilý širokouhlý optický systém s veľkým pozorovacím uhlom. Napriek tomu má oko z pohľadu požiadaviek astronomických pozorovaní aj veľmi výrazné nedostatky. Hlavným z nich je, že zbiera príliš málo svetla. Preto pri pohľade na oblohu voľným okom nevidíme všetko. Rozlišujeme napríklad len niečo viac ako dvetisíc hviezd, pričom sú ich miliardy miliárd.

V astronómii preto nastala skutočná revolúcia, keď oku prišiel na pomoc ďalekohľad. Ďalekohľad je hlavným prístrojom používaným v astronómii na pozorovanie nebeských telies, príjem a analýzu žiarenia, ktoré z nich vychádza. Pomocou ďalekohľadov sa tiež robia štúdie spektrálneho žiarenia, röntgenové fotografie, fotografie nebeských objektov v ultrafialovom svetle atď. Slovo "teleskop" pochádza z dvoch gréckych slov: tele - ďaleko a skopeo - ja pozri.

2. História ďalekohľadu

Je ťažké povedať, kto prvý vynašiel ďalekohľad. Je známe, že aj starí ľudia používali lupy. Prišla k nám legenda, že údajne Julius Caesar sa počas svojho nájazdu na Britániu z pobrežia Galie pozeral cez ďalekohľad hmlistej britskej krajiny. Roger Bacon, jeden z najpozoruhodnejších vedcov a mysliteľov 13. storočia, vynašiel kombináciu šošoviek, vďaka ktorej sa vzdialené objekty pri pohľade javia blízko.

Či to tak bolo aj v skutočnosti, nie je známe. Je však nesporné, že na samom začiatku 17. storočia v Holandsku takmer súčasne ohlásili vynález ďalekohľadu traja optici - Liperscha, Meunus, Jansen. Do konca roku 1608 boli vyrobené prvé teleskopy a chýry o týchto nových optických prístrojoch sa rýchlo rozšírili po celej Európe.

Prvý ďalekohľad zostrojil v roku 1609 taliansky astronóm Galileo Galilei. Galileo sa narodil v roku 1564 v talianskom meste Pisa. Galileo ako syn šľachtica získal vzdelanie v kláštore av roku 1595 sa stal profesorom matematiky na Padovskej univerzite, jednej z popredných európskych univerzít tej doby, nachádzajúcej sa na území Benátskej republiky. Vedenie univerzity umožnilo výskum a jeho objavy o pohybe telies boli všeobecne uznávané. V roku 1609 sa k nemu dostala informácia o vynáleze optického zariadenia, ktoré umožňovalo pozorovať vzdialené nebeské objekty. V krátkom čase Galileo vynašiel a zostrojil niekoľko vlastných ďalekohľadov. Ďalekohľad mal skromné rozmery (dĺžka tubusu 1245 mm, priemer objektívu 53 mm, okulár 25 dioptrií), nedokonalú optickú konštrukciu a 30-násobné zväčšenie. Na štúdium nebeských telies používal teleskopy a počet hviezd, ktoré pozoroval, bol 10-krát väčší ako počet hviezd, ktoré možno vidieť voľným okom. 7. januára 1610 Galileo prvýkrát nasmeroval svoj ďalekohľad k oblohe. Zistil, že mesačný povrch je husto pokrytý krátermi a objavil 4 najväčšie mesiace Jupitera. Pri pozorovaní cez ďalekohľad sa planéta Venuša ukázala ako malý mesiac. Zmenila svoje fázy, čo naznačovalo, že obieha okolo Slnka. Na samotnom Slnku (položením tmavého skla pred oči) vedec videl čierne škvrny, čím vyvrátil všeobecne akceptované učenie Aristotela o „nedotknuteľnej čistote neba“. Tieto škvrny boli posunuté vzhľadom na okraj Slnka, z čoho urobil správny záver o rotácii Slnka okolo svojej osi. Za tmavých nocí, keď bola jasná obloha, bolo v zornom poli Galileovho ďalekohľadu vidieť veľa hviezd, ktoré boli voľným okom nedostupné. Galileove objavy položili základ pre teleskopickú astronómiu. No jeho teleskopy, ktoré potvrdili definitívne nový kopernikovský svetonázor, boli veľmi nedokonalé.

Galileov teleskop

Obrázok 1. Galileov ďalekohľad

Šošovka A smerujúca k objektu pozorovania sa nazýva šošovka a šošovka B, na ktorú pozorovateľ prikladá oko, sa nazýva okulár. Ak je šošovka v strede hrubšia ako na okrajoch, nazýva sa zberná alebo pozitívna, inak difúzna alebo negatívna. V Galileovom teleskope bola objektívom plochá - konvexná šošovka a okulár - plochý - konkávny.

Predstavme si najjednoduchšiu bikonvexnú šošovku, ktorej sférické plochy majú rovnaké zakrivenie. Priamka spájajúca stredy týchto plôch sa nazýva optická os šošovky. Ak lúče dopadajú na takúto šošovku rovnobežne s optickou osou, lámu sa v šošovke a zhromažďujú sa v bode na optickej osi, ktorý sa nazýva ohnisko šošovky. Vzdialenosť od stredu šošovky k jej ohnisku sa nazýva ohnisková vzdialenosť. Čím väčšie je zakrivenie povrchov zbernej šošovky, tým kratšia je ohnisková vzdialenosť. V ohnisku takejto šošovky sa vždy získa skutočný obraz objektu.

Difúzne, negatívne šošovky sa správajú odlišne. Rozptyľujú lúč svetla, ktorý na ne dopadá rovnobežne s optickou osou, a nie samotné lúče, ale ich predĺženia, sa zbiehajú v ohnisku takejto šošovky. Preto majú difúzne šošovky, ako sa hovorí, imaginárne ohnisko a dávajú imaginárny obraz. (Obr. 1) znázorňuje dráhu lúčov v Galileovom ďalekohľade. Keďže nebeské telesá, prakticky povedané, sú „v nekonečne“, ich obrazy sa získavajú v ohniskovej rovine, t.j. v rovine prechádzajúcej ohniskom F a kolmej na optickú os. Medzi ohnisko a šošovku Galileo umiestnil difúznu šošovku, ktorá poskytla imaginárny, priamy a zväčšený obraz MN. Hlavnou nevýhodou Galileovho teleskopu bolo veľmi malé zorné pole (toto je názov pre uhlový priemer kruhu telesa videného cez ďalekohľad). Z tohto dôvodu je veľmi ťažké nasmerovať ďalekohľad na nebeské teleso a pozorovať ho. Z rovnakého dôvodu sa po smrti ich tvorcu nepoužívali v astronómii ani galileovské teleskopy.

Veľmi zlá kvalita obrazu v prvých ďalekohľadoch prinútila optikov hľadať spôsoby, ako tento problém vyriešiť. Ukázalo sa, že zväčšenie ohniskovej vzdialenosti objektívu výrazne zlepšuje kvalitu obrazu. Vďaka tomu sa v 17. storočí zrodili ďalekohľady s ohniskovou vzdialenosťou takmer 100 metrov (ďalekohľad A. Ozua mal dĺžku 98 metrov). Ďalekohľad zároveň nemal tubus, objektív bol umiestnený na tyči vo vzdialenosti takmer 100 metrov od okuláru, ktorý pozorovateľ držal v rukách (tzv. „vzduchový“ ďalekohľad). Pozorovanie takýmto ďalekohľadom bolo veľmi nepohodlné a Ozu neurobil jediný objav. Christian Huygens však pri pozorovaní 64-metrovým „vzduchovým“ ďalekohľadom objavil prstenec Saturna a Saturnov mesiac Titan a všimol si aj pruhy na disku Jupitera. Ďalší astronóm tej doby Jean Cassini pomocou vzduchových teleskopov objavil ďalšie štyri mesiace Saturna (Iapetus, Rhea, Dione, Tethys), medzeru v prstenci Saturna (Cassini gap), „moria“ a polárne čiapky na Marse.

3. Typy ďalekohľadov. Hlavné účely a princíp fungovania ďalekohľadu

Je známe, že ďalekohľady sú niekoľkých typov. Existujú 3 typy ďalekohľadov na vizuálne pozorovanie (optické):

1. Žiaruvzdorné

Používa sa systém šošoviek. Svetelné lúče z nebeských objektov sú zbierané šošovkou a lomom dopadajú do okuláru ďalekohľadu a poskytujú zväčšený obraz vesmírneho objektu.

2. Reflektory

Hlavnou súčasťou takéhoto ďalekohľadu je konkávne zrkadlo. Používa sa na zaostrenie odrazených lúčov.

3. Zrkadlová šošovka

Tento typ optického teleskopu využíva sústavu zrkadiel a šošoviek.

Optické teleskopy zvyčajne používajú amatérski astronómovia.

Vedci používajú na svoje pozorovania a analýzy ďalšie typy ďalekohľadov. Rádiové teleskopy sa používajú na príjem rádiových emisií. Napríklad známy program na hľadanie mimozemskej inteligencie s názvom HRMS, ktorý znamenal súčasné počúvanie rádiového šumu oblohy na miliónoch frekvencií. Protagonistami tohto programu bola NASA. Tento program sa začal v roku 1992. Teraz však už žiadne pátranie nevykonáva. V rámci tohto programu sa uskutočnili pozorovania pomocou 64-metrového rádioteleskopu v Parax (Austrália), v Národnom rádioastronomickom observatóriu v Spojených štátoch amerických a pomocou 305-metrového rádioteleskopu v Arecibe, ktoré však boli neúspešné.

Ďalekohľad má tri hlavné účely:

Zbierajte žiarenie z nebeských telies do prijímacieho zariadenia (oko, fotografická doska, spektrograf atď.);
Vytvorte obraz objektu alebo konkrétnej oblasti oblohy v jej ohniskovej rovine;
Pomôžte rozlíšiť objekty nachádzajúce sa v tesnej uhlovej vzdialenosti od seba, a preto neviditeľné voľným okom.

Princípom ďalekohľadu nie je zväčšovať predmety, ale zbierať svetlo. Čím väčšia je veľkosť hlavného prvku zbierajúceho svetlo - šošovky alebo zrkadla - tým viac svetla zbiera. Je dôležité, že práve celkové množstvo zozbieraného svetla v konečnom dôsledku určuje úroveň detailov vo viditeľnom – či už ide o vzdialenú krajinu alebo Saturnove prstence. Aj keď je zväčšenie alebo sila tiež dôležité pre ďalekohľad, nie je rozhodujúce pre dosiahnutie úrovne detailov.

4. Refrakčné teleskopy

Refrakčné teleskopy alebo refraktory používajú veľkú šošovku objektívu ako hlavný prvok zbierajúci svetlo. Súčasťou refraktorov všetkých modelov sú achromatické (dvojprvkové) šošovky objektívu – čím sa redukuje alebo prakticky eliminuje falošná farba, ktorá ovplyvňuje výsledný obraz pri prechode svetla cez šošovku. Pri vytváraní a inštalácii veľkých sklenených šošoviek existuje množstvo ťažkostí; hrubé šošovky tiež absorbujú príliš veľa svetla. Najväčší refraktor na svete so 101 cm šošovkou patrí observatóriu Yerkes.

Pri vytváraní refraktora rozhodovali o úspechu dve okolnosti: vysoká kvalita optického rezu a umenie jeho brúsenia. Z iniciatívy Galilea sa mnohí samotní astronómovia zaoberali výrobou šošoviek. Pierre Guinan, vedec z 18. storočia, sa rozhodol naučiť sa vyrábať refraktory. V roku 1799 dokázal Guinan odliať niekoľko vynikajúcich kotúčov s priemerom 10 až 15 cm – úspech v tej dobe neslýchaný. V roku 1814 Guinan vynašiel dômyselnú metódu deštrukcie tryskovej štruktúry v sklenených prírezoch: liate prírezy boli rezané a po odstránení defektu boli znovu spájkované. Tým sa otvára cesta k vytvoreniu veľkých šošoviek. Nakoniec Ginan dokázal odliať disk s priemerom 18 palcov (45 cm). Toto bol posledný úspech Pierra Guinana. Na ďalšom vývoji refraktorov pracoval známy americký optik Alvan Clark. Šošovky boli vyrobené v americkom Cambridge a ich optické kvality boli testované na umelej hviezde v 70 m dlhom tuneli. Už v roku 1853 dosiahol Alvan Clark významný úspech: v refraktoroch, ktoré vyrobil, bolo pozorovaných množstvo dovtedy neznámych dvojhviezd.

V roku 1878 sa Pulkovo observatórium obrátilo na Clarkovu firmu s objednávkou na výrobu 30-palcového refraktora, najväčšieho na svete. Ruská vláda vyčlenila na výrobu tohto teleskopu 300 000 rubľov. Objednávka bola dokončená za rok a pol a šošovku vyrobil sám Alvan Clark z okuliarov parížskej firmy Feil a mechanickú časť teleskopu vyrobila nemecká firma Repsald.

Výborne dopadol nový refraktor Pulkovo, jeden z najlepších refraktorov na svete. Ale už v roku 1888 Lick Observatory, vybavené 36-palcovým refraktorom Alvan Clark, začalo svoju prácu na Mount Hamilton v Kalifornii. Spojili sa tu vynikajúce atmosférické podmienky s vynikajúcimi kvalitami nástroja.

Clarke refraktory zohrali v astronómii obrovskú úlohu. Planetárnu a hviezdnu astronómiu obohatili o objavy prvoradého významu. Úspešná práca s týmito teleskopmi pokračuje dodnes.

Obrázok 2. Refrakčný ďalekohľad

Obrázok 3. Refrakčný ďalekohľad

5. Reflektorové teleskopy

Všetky veľké astronomické ďalekohľady sú reflektory. Reflektorové teleskopy sú obľúbené aj u fanúšikov, pretože nie sú také drahé ako refraktory. Sú to reflexné teleskopy a používajú konkávne hlavné zrkadlo na zhromažďovanie svetla a vytváranie obrazu. V reflektoroch newtonovského typu malé ploché sekundárne zrkadlo odráža svetlo na stenu hlavnej trubice.

Hlavnou výhodou reflektorov je, že zrkadlá nemajú chromatickú aberáciu. Chromatická aberácia - skreslenie obrazu v dôsledku skutočnosti, že svetelné lúče rôznych vlnových dĺžok sa zhromažďujú po prechode šošovkou v inej vzdialenosti od nej; v dôsledku toho je obraz rozmazaný a okraje sú zafarbené. Výroba zrkadiel je jednoduchšia ako brúsenie obrovských šošoviek a aj to predurčilo úspech reflektorov. Vzhľadom na absenciu chromatických aberácií sa reflektory dajú vyrobiť veľmi rýchlo (až 1:3), čo je u refraktorov úplne nemysliteľné. Výroba reflektorov je oveľa lacnejšia ako refraktory rovnakého priemeru.

Zrkadlové ďalekohľady majú samozrejme aj nevýhody. Ich potrubia sú otvorené a prúdenie vzduchu vo vnútri potrubia vytvára nepravidelnosti, ktoré kazia obraz. Reflexné plochy zrkadiel pomerne rýchlo vyblednú a je potrebné ich obnoviť. Pre excelentný obraz je potrebný takmer dokonalý tvar zrkadla, ktorý je ťažko dosiahnuteľný, keďže tvar zrkadiel sa počas prevádzky vplyvom mechanického namáhania a teplotných výkyvov mierne mení. Napriek tomu sa reflektory ukázali ako najsľubnejší typ ďalekohľadu.

V roku 1663 Gregory navrhol reflektorový ďalekohľad. Gregory bol prvý, kto navrhol použiť zrkadlo namiesto šošovky v ďalekohľade.

V roku 1664 Robert Hooke vyrobil reflektor podľa Gregoryho schémy, ale kvalita ďalekohľadu zostala príliš veľká. Až v roku 1668 Isaac Newton konečne zostrojil prvý funkčný reflektor. Tento malý ďalekohľad bol ešte menší ako Galileove trubice. Hlavné konkávne sférické zrkadlo z lešteného zrkadlového bronzu malo priemer len 2,5 cm a ohniskovú vzdialenosť 6,5 cm.Lúče z hlavného zrkadla sa odrážali malým plochým zrkadlom do bočného okuláru, ktorý bol plankonvexnou šošovkou. Spočiatku bol Newtonov reflektor zväčšený 41-krát, ale zmenou okuláru a znížením zväčšenia na 25-násobok vedec zistil, že nebeské telesá vyzerajú jasnejšie a ľahšie sa pozorujú.

V roku 1671 Newton zostrojil druhý reflektor, o niečo väčší ako prvý (priemer hlavného zrkadla bol 3,4 cm pri ohniskovej vzdialenosti 16 cm). Newtonov systém sa ukázal ako veľmi pohodlný a stále sa úspešne používa.

Obrázok 4. Reflektorový ďalekohľad

Obrázok 5. Reflektorový ďalekohľad (Newtonov systém)

6. Teleskopy so zrkadlovou šošovkou (katadioptrické)

Túžba minimalizovať všetky možné aberácie reflektorových a refraktorových ďalekohľadov viedla k vytvoreniu kombinovaných zrkadlovo-šošovkových ďalekohľadov. Zrkadlové (katadioptrické) teleskopy využívajú šošovky aj zrkadlá, vďaka čomu ich optická konštrukcia dosahuje vynikajúcu kvalitu obrazu s vysokým rozlíšením, napriek tomu, že celá konštrukcia pozostáva z veľmi krátkych prenosných optických tubusov.

V týchto prístrojoch sú funkcie zrkadiel a šošoviek oddelené tak, že zrkadlá tvoria obraz a šošovky korigujú aberácie zrkadiel. Prvý ďalekohľad tohto typu vytvoril optik B. Schmidt, ktorý žil v roku 1930 v Nemecku. V ďalekohľade Schmidt má hlavné zrkadlo sférickú odrazovú plochu, čo znamená, že ťažkosti spojené s parabolizáciou zrkadiel sú odstránené. Prirodzene, sférické zrkadlo s veľkým priemerom má veľmi výrazné aberácie, predovšetkým sférické. Sférická aberácia je skreslenie v optických systémoch v dôsledku skutočnosti, že svetelné lúče z bodového zdroja umiestneného na optickej osi sa nezhromažďujú v jednom bode s lúčmi, ktoré prešli časťami systému vzdialenými od osi. Na minimalizáciu týchto aberácií Schmidt umiestnil tenkú sklenenú korekčnú šošovku do stredu zakrivenia primárneho zrkadla. Na pohľad vyzerá ako obyčajné ploché sklo, ale v skutočnosti je jeho povrch veľmi zložitý (hoci odchýlky od roviny nepresahujú niekoľko stotín mm). Je určený na korekciu sférickej aberácie, kómy a astigmatizmu v primárnom zrkadle. V tomto prípade dochádza k akejsi vzájomnej kompenzácii aberácií zrkadla a objektívu. Hoci drobné aberácie zostávajú v Schmidtovom systéme nekorigované, teleskopy tohto typu sú zaslúžene považované za najlepšie na fotografovanie nebeských telies. Hlavným problémom Schmidtovho teleskopu je, že kvôli zložitému tvaru korekčnej dosky je jeho výroba spojená s obrovskými ťažkosťami. Preto je vytvorenie veľkých Schmidtových komôr v astronomickej technike vzácnou udalosťou.

V roku 1941 vynašiel slávny sovietsky optik D. D. Maksutov nový typ zrkadlového ďalekohľadu, ktorý nemá hlavnú nevýhodu Schmidtových kamier. V systéme Maksutov, rovnako ako v systéme Schmidt, má hlavné zrkadlo sférický konkávny povrch. Namiesto komplexnej korekčnej šošovky však Maksutov použil sférický meniskus – slabú difúznu konvexno-konkávnu šošovku, ktorej sférická aberácia úplne kompenzuje sférickú aberáciu hlavného zrkadla. A keďže je meniskus mierne zakrivený a len málo sa líši od plochej paralelnej platne, takmer nevytvára chromatickú aberáciu. V systéme Maksutov sú všetky povrchy zrkadla a menisku sférické, čo značne uľahčuje ich výrobu.

Obrázok 5. Teleskop so zrkadlovou šošovkou

7. Rádioteleskopy

Rádiové vyžarovanie z vesmíru sa dostáva na povrch Zeme bez výraznej absorpcie. Na jej príjem boli skonštruované najväčšie astronomické prístroje, rádioteleskopy. Rádioteleskop je astronomický prístroj určený na štúdium nebeských telies v oblasti rádiových vĺn. Princíp činnosti rádioteleskopu je založený na príjme a spracovaní rádiových vĺn a vĺn iných rozsahov elektromagnetického spektra z rôznych zdrojov žiarenia. Takéto zdroje sú: Slnko, planéty, hviezdy, galaxie, kvazary a iné telesá vesmíru, ako aj plyn. Kovové zrkadlá-antény, ktoré dosahujú priemer niekoľko desiatok metrov, odrážajú rádiové vlny a zbierajú ich ako optický reflektorový ďalekohľad. Na registráciu rádiového vyžarovania sa používajú citlivé rádiové prijímače.

Spojením jednotlivých ďalekohľadov bolo možné výrazne zvýšiť ich rozlišovaciu schopnosť. Rádiové interferometre sú oveľa „bdelejšie“ ako bežné rádioteleskopy, pretože reagujú na veľmi malé uhlové posuny hviezdy, čo znamená, že umožňujú študovať objekty s malými uhlovými rozmermi. Niekedy sa rádiové interferometre skladajú nie z dvoch, ale z niekoľkých rádioteleskopov.

8. Hubbleov vesmírny ďalekohľad

Vypustením HUBBLE SPACE TELESCOPE (HST) na obežnú dráhu astronómia urobila obrovský skok vpred. HST sa nachádza mimo zemskej atmosféry a dokáže detekovať objekty a javy, ktoré nie je možné zaznamenať prístrojmi na Zemi. Obrazy objektov pozorovaných pozemnými ďalekohľadmi sa zdajú byť rozmazané v dôsledku atmosférického lomu, ako aj difrakcie v zrkadle objektívu. Hubbleov teleskop umožňuje detailnejšie pozorovania. Projekt HST bol vyvinutý v NASA za účasti Európskej vesmírnej agentúry (ESA). Tento reflektorový ďalekohľad s priemerom 2,4 m (94,5 palca) vynesie na nízku (610 kilometrov) obežnú dráhu americký raketoplán (SPACE SHUTTLE).Projekt zahŕňa pravidelnú údržbu a výmenu zariadení na palube ďalekohľadu. Konštrukčná životnosť ďalekohľadu je 15 rokov alebo viac.

Pomocou Hubbleovho vesmírneho teleskopu boli astronómovia schopní presnejšie merať vzdialenosti hviezd a galaxií, čím sa objasnil vzťah medzi priemernou absolútnou hodnotou cefeíd a obdobím zmeny ich jasnosti. Toto spojenie sa potom použilo na presnejšie určenie vzdialeností od iných galaxií pomocou pozorovania jednotlivých cefeíd v týchto galaxiách. Cefeidy sú pulzujúce premenné hviezdy, ktorých jasnosť sa plynule mení v určitých medziach počas konštantnej periódy v rozmedzí od 1 do 50 dní. Veľkým prekvapením pre astronómov využívajúcich Hubbleov teleskop bol objav zhlukov galaxií v smeroch, ktoré sa predtým považovali za prázdny priestor.

9. Záver

Náš svet sa veľmi rýchlo mení. V oblasti výskumu a vedy dochádza k pokroku. Každý nový vynález je začiatkom pre následné štúdium akejkoľvek oblasti a vytvorenie niečoho nového alebo vylepšeného. Tak je to aj v astronómii – vytvorením ďalekohľadu sa objavilo veľa nového a všetko sa začalo vytvorením jednoduchého, z pohľadu našej doby, Galileovho ďalekohľadu. Do dnešného dňa bolo ľudstvo dokonca schopné vyniesť do vesmíru ďalekohľad. Mohol na to Galileo myslieť, keď vytvoril svoj ďalekohľad?

V dôsledku toho má ďalekohľad tri hlavné účely: zbiera žiarenie z nebeských telies do prijímacieho zariadenia; vytvára obraz objektu alebo konkrétnej oblasti oblohy v jej ohniskovej rovine; pomáha rozlíšiť objekty nachádzajúce sa v tesnej uhlovej vzdialenosti od seba, a teda neviditeľné voľným okom.

V našej dobe si nemožno predstaviť štúdium astronómie bez ďalekohľadov.

Zoznam použitej literatúry

B.A.Vorontsov-Velyaminov, E.K. Straut, astronómia 11. ročník; rok 2002
V.N. Komarov, Fascinujúca astronómia, 2002
Jim Breitot, 101 kľúčových myšlienok: astronómia; M., 2002
http://mvaproc.narod.ru
http://infra.sai.msu.ru
http://www.astrolab.ru
http://referat.ru; Abstrakt Jurija Kruglova o fyzike na túto tému

"Konštrukcia, účel, princíp činnosti, typy a história ďalekohľadu."

8.http: //referat.www4.com; abstrakt Vitalija Fomina na tému „Princíp

práca a účel ďalekohľadu “.

Vzdelávacie centrum GOU №548 "Tsaritsyno" Stepanova Olga Vladimirovna Esej o astronómii Predmet eseje: "Princíp činnosti a účel ďalekohľadu" Učiteľ: Zakurdaeva S.Yu. Ludza 2007

Na pultoch obchodov je teraz možné nájsť širokú škálu ďalekohľadov. Moderní výrobcovia sa starajú o svojich zákazníkov a snažia sa vylepšiť každý model a postupne odstraňujú nedostatky každého z nich.

Vo všeobecnosti sú takéto zariadenia stále usporiadané podľa jednej podobnej schémy. Aká je všeobecná štruktúra ďalekohľadu? Viac o tom neskôr.

Rúra

Hlavnou časťou nástroja je fajka. Je v nej umiestnená šošovka, do ktorej dopadajú lúče svetla ďalej. Šošovky sú rôznych typov naraz. Ide o reflektory, katadioptrické šošovky a refraktory. Každý typ má svoje pre a proti, ktoré si užívatelia pred kúpou naštudujú a spoľahnúc sa na ne si vyberú.

Hlavné komponenty každého teleskopu: tubus a okulár

Okrem fajky nástroj obsahuje aj hľadač. Dá sa povedať, že ide o miniatúrny ďalekohľad, ktorý sa pripája k hlavnému tubusu. V tomto prípade sa pozoruje zvýšenie 6-10 krát. Tento detail zariadenia je potrebný na predbežné vedenie k objektu pozorovania.

Okulár

Ďalšou dôležitou súčasťou každého teleskopu je okulár. Práve cez túto vymeniteľnú časť nástroja používateľ monitoruje. Čím je táto časť kratšia, tým väčšie môže byť zväčšenie, no zároveň menší uhol záberu. Práve z tohto dôvodu je najlepšie zaobstarať si k prístroju viacero rôznych okulárov naraz. Napríklad s konštantným a variabilným zaostrovaním.

Pydlo, filtre a iné diely

Existuje tiež niekoľko typov držiakov. Teleskop je zvyčajne namontovaný na statíve, ktorý má dve otočné osi. A na teleskope sú aj dodatočné „montáže“, ktoré stoja za zmienku. V prvom rade sú to svetelné filtre. Astronómovia ich potrebujú na rôzne účely. Ale pre začiatočníkov nie je potrebné ich kupovať.

Je pravda, že ak používateľ plánuje obdivovať mesiac, bude potrebný špeciálny lunárny filter na ochranu očí pred príliš jasným obrázkom. Existujú aj špeciálne filtre, ktoré dokážu odstrániť rušivé svetlo z mestských svetiel, no sú dosť drahé. Pre zobrazenie predmetov v správnej polohe sú užitočné aj diagonálne zrkadlá, ktoré sú podľa typu schopné vychýliť lúče o 45 alebo 90 stupňov.

Predstavte si ľudské oko s priemerom 5 cm. Zároveň je predĺžené od zrenice po sietnicu o pol metra. Zhruba takto funguje teleskop. Funguje to ako veľké oko. Naše oko je v podstate veľká šošovka. Samotné predmety nevidí, ale zachytáva svetlo, ktoré sa od nich odráža (preto v úplnej tme nič nevidíme). Svetlo vstupuje do sietnice cez šošovku, impulzy sa prenášajú do mozgu a mozog vytvára obraz. Ďalekohľad má oveľa väčšiu šošovku ako naša šošovka. Preto zbiera svetlo zo vzdialených predmetov, ktoré oko jednoducho nedokáže zachytiť.

Princíp činnosti je rovnaký pre všetky teleskopy, ale štruktúra je odlišná.

Prvý typ ďalekohľadov - refraktory

Najjednoduchšia verzia refraktora je trubica, do ktorej oboch koncov sú vložené bikonvexné - to sú () - šošovky. Zhromažďujú svetlo z nebeských objektov, lámu a zaostrujú - a v okuláre vidíme obraz.

Refraktorový ďalekohľad Levenhuk Strike 80 NG:

Druhým typom ďalekohľadov sú reflektory

Reflektory sa nelámu, ale odrážajú lúče. Najjednoduchším reflektorom je trubica s dvoma zrkadlami vo vnútri. Jedno zrkadlo, veľké, je umiestnené na konci tubusu oproti šošovke, druhé, menšie, je umiestnené v strede. Lúče dopadajúce do tubusu sa odrážajú od veľkého zrkadla a dopadajú na malé zrkadlo, ktoré je umiestnené pod uhlom a smeruje svetlo do šošovky - okuláru, kde sa môžeme pozerať a vidieť nebeské objekty.

Reflektor ďalekohľadu Bresser Junior. Navonok je refraktor od reflektora ľahko rozlíšiteľný: refraktor má na konci trubice okulár a reflektor je na boku.

Čo je lepšie - refraktor alebo reflektor - téma skutočného holivaru medzi milovníkmi astronómie. Každý má svoje vlastné charakteristiky. Refraktory sú jednoduchšie a nenáročnejšie: neboja sa prachu, menej trpia pri preprave, umožňujú vykonávať pozemné pozorovania (keďže v nich nie je prevrátený obraz). Reflektory sú šetrnejšie, ale umožňujú vám pozorovať objekty v hlbokom vesmíre a robiť astrofotografiu. Vo všeobecnosti sú refraktory vhodnejšie pre začiatočníkov a reflektory pre pokročilých astronómov.

Keďže refraktory sú jednoduchšie, použijeme ako príklad teleskop. Za vzor si vezmime teleskopy Levenhuk Strike NG – sú určené pre začínajúcich astronómov a sú vyrobené s minimom komplikácií.

Toto je šošovka, ktorá zbiera svetlo. Je to sklo. To je dôvod, prečo refraktorové teleskopy nie sú príliš veľké: sklo je ťažké. Najväčší refraktor je na Yerkesovom observatóriu v USA. Priemer jeho šošovky je 1,02 m.

Cez šošovku môžete vidieť, že vnútro tubusu ďalekohľadu je čierne, aby sa predišlo oslneniu od jasných predmetov.

A to je slnečná clona, ktorá chráni objektív pred rosením. Chráni aj pred menším mechanickým poškodením (otrasy, nárazy). Kukla tiež odstraňuje odlesky zo svetiel a iných blízkych predmetov.

Okulár. Cez ňu sa pozeráme na oblohu.

Diagonálne zrkadlo (s okulárom a Barlowovou šošovkou) - potrebné, aby bol obraz rovný (nie prevrátený). Potom môžete cez ďalekohľad pozorovať nielen vesmír, ale aj pozemské objekty, ako na ďalšej fotografii.

Tento obrázok bol urobený ďalekohľadom s digitálnym fotoaparátom. Kamera sa na teleskop montuje pomocou adaptéra.

Kamera nie je kompatibilná so všetkými refraktormi. Napríklad najmladšie modely Levenhuk Strike NG stoja 3 000 rubľov. taká možnosť neexistuje.

A nakoniec to najzaujímavejšie. Snímky, ktoré je možné nasnímať ďalekohľadom:

Tento obrázok bol urobený cez refraktor Levenhuk Strike 80 NG na jeseň za jasného počasia. Mesiac dopadol dobre, ale planéty či galaxie sa dajú len ťažko kvalitne odfotiť pomocou refraktora. Toto je zatiaľ počiatočný model, s ktorým má urobiť prvé kroky v astronómii. Ale na druhej strane ho môžete nosiť so sebou a používať na pozorovanie a streľbu pozemných objektov.

(Navštívené 1 krát, 1 návštev dnes)