Weerkaatsende teleskoop: Definisie, Werking, Variasies


Wat is 'n weerkaatsende teleskoop?

weerkaatsende teleskoop is ontwikkel op grond van die beginsel van ligweerkaatsing deur 'n spieël of 'n kombinasie van geboë spieëls om 'n beeld te genereer. Hierdie teleskope kom in verskillende ontwerpvariasies en sluit ook bykomende optiese elemente by tye in om die beeldkwaliteit te verbeter of om die posisie van die beeld meganies te verbeter. Aangesien weerkaatsende teleskope/reflektors spieëls behels, word dit as "katoptric” teleskope. Hierdie teleskope word algemeen vir astronomiese doeleindes gebruik. Prominente teleskope soos die Hubble-ruimteteleskoop en sommige amateurteleskope is op hierdie mikroskopiese ontwerp gebaseer. Daarbenewens gebruik teleskope wat met ander golflengtes van lig as die sigbare reeks werk (soos X-RAY-teleskope) ook die beginsel van weerkaatsende teleskope. 

Wie het die weerkaatsende teleskoop uitgevind?

  • Die gebruik van paraboliese spieëls in sulke teleskope het sferiese afwyking verminder, wat na aanleiding van die weerkaatsingsbeginsel tot verskeie teleskopiese ontwerpe gelei het. Een van die belangrikste teleskopiese ontwerpe was die Gregoriaanse teleskoop wat deur James Gregory in 1663 voorgestel is en is in 1673 deur die eksperimentele wetenskaplike Robert Hooke gebou. 
  • Sir Isaac Newton word beskou as die skepper van die eerste weerkaatsende teleskoop in 1668. Daar word na hierdie ontwerp verwys as die Newtoniaanse teleskoop. Die Newtoniaanse teleskoop gebruik 'n sferiese-gemaalde metaal primêre spieël en 'n klein diagonale-spieël.
  • Aan die einde van die 20ste eeu het die veld van adaptiewe optika en gelukkige beelding het gesien hoe 'n ontwikkeling die probleme van sien help oorkom. Nou is weerkaatsende teleskope alomteenwoordig in ruimteteleskope en verskeie ander soorte beeldvormingstoestelle vir ruimtetuie.

Hoe werk 'n weerkaatsende teleskoop?

Ligpad in 'n weerkaatsende teleskoop.
  • Die weerkaatserteleskoop het 'n geboë primêre spieël as sy fundamentele optiese element. Hierdie spieël word gebruik om 'n beeld by die fokusvlak te skep. Die afstand tussen hierdie spieël en die fokusvlak word die brandpuntsafstand genoem. 'n Digitale sensor of film kan op die fokusvlak gehou word vir die opname van die geproduseerde beeld. Soms, a sekondêre spieël word bygevoeg om die gefokusde lig te herlei / aanstuur na 'n film, digitale sensor of 'n okular vir die visuele waarneming van die optiese eienskappe.
  • In 'n meerderheid moderne teleskope is die primêre spieël gemaak van 'n soliede glassilinder met sy vooroppervlak geslyp tot 'n paraboliese of sferiese vorm. 'n Hoogs reflektiewe vooroppervlakspieël word deur vakuum geskep om 'n dun laag aluminium op die spieël neer te sit.
  • Verskillende metodes maak primêre teleskope. Een so 'n metode behels die rotasie van gesmelte glas om dit 'n paraboloïed te maak. Dit word aangehou totdat die glas afkoel en stol. Die spieël wat ontwikkel is, is ongeveer paraboloïed in terme van vorm en vereis minimale polering en slyp om die akkurate figuur te bereik.

Waarom word reflekterende teleskope vir sterrekundige navorsing gebruik?

Tans is byna alle groot astronomiese teleskope wat vir navorsing gebruik word, weerkaatsers/weerkaatsende teleskope. Daar is 'n verskeidenheid redes waarom die weerkaatsers verkies word vir astronomiese navorsing:

  • · Die glaselemente / lense wat gebruik word in brekings- en katadioptriese teleskope, absorbeer spesifieke golflengtes van lig of 'n sekere hoeveelheid inkomende lig. Weerkaatsers absorbeer geen sulke golflengte nie en werk dus op 'n breër spektrum van lig.
  • · Vir 'n lens om korrek te werk, moet dit sonder enige vorm van aberrasie, onvolmaaktheid en inhomogeniteite wees. Die hele struktuur moet akkuraat wees. Maar in die geval van spieëls. Slegs die reflekterende oppervlak moet perfek gepoleer word.
  • · Lense bestaan ​​uit verskillende materiale met verskillende brekingsindekse. Verskillende golflengtes van lig beweeg teen verskillende snelhede en hoeke in verskillende mediums. Dit lei tot chromatiese aberrasie. Om hierdie aberrasies reg te stel, moet 'n mens 'n kombinasie van twee of meer lense van diafragmagrootte insluit. Dit verhoog die geldelike belegging van die stelsel en maak dit ook aansienlik groter. Die beelde wat deur spieëls gevorm word, ly nie aan chromatiese aberrasie nie. Boonop blyk spieëls relatief kostedoeltreffend te wees en is hulle kompak in grootte.
  • · Die vervaardiging en opstel van lense met groot openinge kan probleme skep. Lense kan slegs met hul rand geheg word. Die sentrale deel van die lens sak as gevolg van swaartekrag. Dit lei tot die vervorming van die beeld wat gevorm word. Die gebruik van spieëls roei die moontlikhede van sulke probleme uit. Spieëls kan met rugsteun vasgehou word en kan dus groot openinge hê sonder om beeldvorming te beïnvloed. Die grootste lensopening staan ​​tans op 1 m, terwyl die grootste spieëlopening op 10 m staan. 

Wat is die verskillende ontwerpe van weerkaatsende teleskoop?

  • Die  Gregoriaanse teleskoop (voorgestel deur James Gregory) gebruik 'n konkawe sekondêre spieël om die primêre spieël se beeld deur 'n smal gaatjie te reflekteer. Dit word gedoen om 'n regop beeld te produseer wat voordelig is vir die uitvoer van aardse waarnemings. Daar is 'n paar klein spotteleskope wat op hierdie manier gebou is. Baie groot moderne teleskope gebruik ook die Gregoriaanse rangskikking. Byvoorbeeld, die Magellan-teleskoop, die Vatikaan Gevorderde Tegnologie-teleskoop, die Giant Magellan-teleskoop en die Groot Verkyker-teleskoop.
weerkaatsende teleskoop
Ligpad van 'n Georgiese weerkaatsende teleskoop.
beeldbron:KrishnavedalaGregoriaanse teleskoopCC BY-SA 4.0
  • Die  Newtoniaanse teleskoop is 'n weerkaatsende teleskopiese ontwerpvariasie wat deur sir Isaac Newton in die jaar 1668 ontwikkel is. Sulke teleskope bevat 'n konkawe primêre spieël en 'n plat diagonale sekondêre spieël. Die Newtonse teleskoop is bekend vanweë sy doeltreffende en simplistiese ontwerp, wat deur teleskoopvervaardigers waardeer word. In hierdie ontwerp is die oogstuk aan die bokant van die teleskoopbuis geleë. Die plasing van die oogstuk met kort brandpuntverhoudings bied 'n kompakte monteerstelsel, verseker mobiliteit en bring die uitgawes af. [Om meer te wete te kom oor Newtonse teleskoop besoek https://lambdageeks.com/newtonian-telescope/]
Ligpad van 'n Newtoniaanse weerkaatserteleskoop. Beeldbron: Krishnavedala – Eie werk CC BY-SA 4.0
  • Die  Cassegrain-teleskoop wat deur Laurent Cassegrain in die jaar 1672 ontwikkel is, bevat 'n paraboliese primêre spieël en 'n hiperboliese sekondêre spieël om die invallende lig deur 'n klein gaatjie na die primêre spieël te reflekteer. Die sekondêre spieël word hoofsaaklik gebruik vir divergering en vou. Dit lei tot 'n teleskoop met 'n kort buislengte met 'n lang brandpunt. [Om meer te wete te kom oor Cassegrain-teleskoop besoek https://lambdageeks.com/cassegrain-telescope/]
Ligpad van 'n Cassegrain weerkaatsende teleskoop. Beeldbron; Krishnavedala – Eie werk CC BY-SA 4.0
  • Die  Ritchey-Chrétien teleskoop (ontwikkel deur George Willis Ritchey en Henri Chrétien omstreeks 1910's) is 'n spesiale Cassegrain-reflektor. Hierdie ontwerp het twee hiperboliese spieëls in plaas van 'n paraboliese primêre spieël. Die Ritchey-Chrétien teleskoop is vry van koma en sferiese aberrasie en bied 'n byna plat fokusvlak. Hierdie teleskoop is geskik vir wyeveld- en fotografiese waarnemings. Die Ritchey-Chrétien teleskoop ontwerp gebeur met een van die mees gebruikte professionele reflektor teleskope.
  • Die  Dall-Kirkham teleskoop is nog 'n spesiale tipe Cassegrain-teleskoopontwerp. Die Dall-Kirkham teleskopiese ontwerp is relatief makliker om te bou as 'n gewone Cassegrain- of Ritchey-Chrétien-teleskoop. Hierdie ontwerp is egter nie in staat om die kwessies van off-axis koma reg te stel nie. Sy klein veldkromming maak dit minder duidelik of akkuraat by langer fokusverhoudings; gevolglik word Dall–Kirkham-teleskope skaars gesien om vinniger as f/15 te wees.
  • Die  Herschelian reflektor (voorgestel deur William Herschel in 1789) is ingebou vir die bou van baie groot teleskope. Die Herscheliaanse ontwerp gebruik 'n gekantelde primêre spieël. Dit verseker dat die lig nie deur kop van die waarnemer geblokkeer word nie. Hierdie reflektor-ontwerp kom egter met sekere geometriese afwykings. Ongeag dit, word dit gebruik om die gebruik van 'n Newtoniaanse sekondêre spieël te vermy. Die sekondêre spieël is oor die algemeen opgebou uit spekulummetaalspieëls wat vinnig verkleur en 'n reflektiwiteit van slegs 60% bied.
Ligpad van 'n Herschelian Weerkaatsende teleskoop. Beeldbron: Gebruiker: Eudjinnius – Eie werk
Diagram van die Herschel-Lomonosov-teleskoopstelsel. CC BY-SA 3.0

Wat is die foute wat deur die weerkaatsende teleskoop ontstaan?

Weerkaatsende teleskope is geneig om spesifieke foute te produseer tydens die vorming van beelde, net soos enige ander optiese stelsel. Die beelde wat gevorm word, het objekafstande tot in die oneindigheid, en hierdie beelde word op verskillende liggolflengtes bekyk. Hierdie faktore veroorsaak spesifieke foute in beeldvorming.

  • Coma - Koma is 'n soort afwyking wat die middelpunt van die beeld tot 'n punt fokus, maar die rande lyk gewoonlik radiaal besmeerde (komeetagtig) of langwerpig.
Diagrammatiese voorstelling van komiese afwyking, anoniem, Lens-komaCC BY-SA 3.0
  • Veldkromming – By tye is die beelde nie goed gefokus oor die hele veld nie. Dit gebeur as gevolg van die beeldvlak se kromming en word reggestel deur 'n veldafplattingslens te gebruik.
    • Astigmatisme - Astigmatisme is 'n tipe aberrasie wat 'n asimutale fokusvariasie rondom die diafragma veroorsaak. As gevolg hiervan lyk puntbronbeelde van die as af ellipties. Astigmatisme veroorsaak meer foute as die gesigsveld groot is en kwadraties met veldhoek begin wissel. In die geval van 'n kleiner / smaller gesigsveld is astigmatisme gewoonlik nie 'n probleem nie.
Diagrammatiese voorstelling van Astigmatisme. Ek, Sebastian Kroch, AstigmatismeCC BY-SA 3.0
  • Vervorming - Vervorming is 'n afwykingseffek wat die vorm van die beeld versteur. Die beeld se skerpte word nie beïnvloed deur vervorming nie. Hierdie afwyking word gewoonlik reggestel met behulp van beeldverwerking. 
  • Sferiese afwyking: Sferiese afwyking is 'n defek wat voorkom as 'n sferiese spieël / lens nie die lig van verskillende voorwerpe op dieselfde punt kan fokus nie. Hierdie defek word opgelos deur paraboliese spieëls te gebruik in plaas van die sferiese. Die paraboliese spieël werk egter nie goed met die vorming van lig wat op die rand van sy gesigsveld val nie en veroorsaak afwykings buite die as. 

Om meer te wete te kom oor die lensmeting, besoek https://lambdageeks.com/a-detailed-overview-on-lensometer-working-uses-parts/

Om te weet oor dele van 'n teleskoopbesoek https://lambdageeks.com/steps-to-use-a-telescope-parts-of-a-telescope/

Sanchari Chakraborty

Ek is 'n ywerige leerder, tans belê in die veld van Toegepaste Optika en Fotonika. Ek is ook 'n aktiewe lid van SPIE (International Society for Optics and Photonics) en OSI (Optical Society of India). My artikels is daarop gemik om kwaliteit wetenskapnavorsingsonderwerpe op 'n eenvoudige dog insiggewende manier aan die lig te bring. Wetenskap ontwikkel sedert die vroegste tye. So, ek probeer my deel om die evolusie te ontgin en dit aan die lesers voor te lê. Kom ons koppel deur https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/

Onlangse plasings