Katadioptrický dalekohled: 11 faktů, které byste měli vědět

Obsah

Co jsou to katadioptrické dalekohledy?

Katadioptrické teleskopické konstrukce jsou variantou optických dalekohledů, které vytvářejí obraz kombinací speciálně navržených zrcadel a čoček. Tato teleskopická konfigurace je určena k získání větší míry celkové opravy chyb ve srovnání s dalekohledy se všemi zrcátky nebo se všemi čočkami. Katadioptrický design poskytuje širší zorné pole bez aberací. Tyto konstrukce obsahují „korektory“, kterými jsou čočkové nebo zakřivené zrcadlové prvky v optickém systému vytvářejícím obraz pro korekci reflexních a refrakčních aberací způsobených jeho protějškem.

Historie katadioptrického dalekohledu

Několik návrhů časných optických systémů obsahovalo katadioptrické nastavení. Augustin-Jean Fresnel se zasloužil o návrh několika katadioptrických majákových reflektorů na konci 1820. let 1876. století. A. Mangin, francouzský inženýr, navrhl zrcadlo Mangin v roce XNUMX. Zrcadlo Mangin je konkávní skleněný reflektor, který má na zadní straně skla stříbrný povrch. Mnoho katadioptrických dalekohledů je vyrobeno pomocí Manginova zrcadla.

Části katadioptrického dalekohledu

• Objektivy:
  • Každý katadioptrický teleskopický design obsahuje jednu nebo více čoček. Čočky jsou obvykle umístěny na objektiv a přijímají přicházející světlo. V takových provedeních se obvykle používají bikonkávní čočky. U některých katadioptrických vzorů je však také vidět použití plano-konvexních nebo konkávně-konvexních čoček. Použití uspořádání objektivu a zrcadla snižuje aberace a produkuje kvalitnější obraz.
• zrcadla:
  • Každá katadioptrická teleskopická konstrukce obsahuje jedno nebo více zrcadel. Zrcadla lze umístit jako objektiv společně s čočkami nebo jako sekundární reflektory v závislosti na teleskopickém provedení. V takových provedeních se obvykle používají dvě sférická zrcadla, jedno jako primární zrcadlo a druhé jako sekundární. V této formě uspořádání se čočky používají ke snížení divergence světelných paprsků. Použití uspořádání objektivu a zrcadla snižuje aberace a produkuje kvalitnější obraz.
• Teleskopická trubice:
  • Trubka dalekohledu slouží jako tělo dalekohledu. Teleskopická trubice je navržena tak, aby odpovídala použitému uspořádání čočky a zrcadla. Teleskopická trubice je obvykle dodávána s poloměrem přibližně 10 cm nebo 4 palce. Teleskopická trubice má knoflík zabudovaný pod vizuální zadní stranou. Tento knoflík pomáhá upravit nastavení ohniskové vzdálenosti systému.
• Korekční deska:
  • Některé katadioptrické teleskopické konstrukce používají ke zlepšení kvality obrazu korekční desky. Tyto korekční desky, jak název napovídá, je buď jediná tenká čočka, nebo skupina tenkých čoček, které jsou strategicky umístěny před katadioptrickým teleskopickým designem pro korekci aberací způsobených teleskopickým systémem. Tyto korekční destičky se někdy označují také jako korekční čočky. Vidíme použití takových korekčních desek v katadioptrickém reflektoru Schmidt-Cassegrain.

Co jsou katadioptrické dialyty?

Katadioptrické dialyty jsou považovány za jednu z počátečních odrůd katadioptrického dalekohledu. Tento design zahrnuje zápornou čočku se stříbrným podkladem (srovnatelnou s Manginovým zrcadlem) a objektiv s lámavým dalekohledem s jedním prvkem. První katadioptrický dialyt navrhl WF Hamilton v roce 1814 a byl znám jako Hamiltonovský dalekohled. Další design navržený německým optikem Ludwigem Schupmannem v 19. století, známý jako Schupmannův mediální dalekohled, měl katadioptrické zrcadlo umístěné po zaostření primárního refraktoru. Tento design také přidal třetí korekční nebo zaostřovací čočku do teleskopické konfigurace.

Jak funguje katadioptrický dalekohled?

Katadioptrické dalekohledy se vyskytují v několika variantách a každá varianta má svůj vlastní specializovaný systém práce. Všechny tyto varianty však sledují stejný primární princip čočky a zrcadla. Tyto dalekohledy používají k vytváření obrazů odraz i lom světla.

Dopadající světelné paprsky vstupující do trubice dopadají na primární objekt. Tímto objektivem může být jeden objektiv, systém objektivů nebo systém objektiv-zrcadlo (běžný). V objektivovém systému čočka-zrcadlo objektiv konvertuje odchýlený paprsek světla vstupující do dalekohledu a padá na zrcadlo. Toto primární zrcadlo pak odráží světlo do druhého sférického zrcadla, které je umístěno na obou stranách teleskopického otvoru. Odražené světlo přijímané sekundárním zrcadlem se poté znovu odráží a vytváří finální obraz v ohniskové rovině.

Proč katadioptrické dalekohledy používají jak konkávní, tak konvexní zrcadla?

Některé konstrukce katadioptrického dalekohledu používají jak konkávní, tak konvexní zrcadla ke snížení sférických aberací způsobených okrajovými paprsky. Tato zrcadla mohou být umístěna jako korekční desky nebo jako součást objektivu v závislosti na požadavcích. Dosažení správného stupně divergence a konvergence je nezbytné pro přesné vytvoření obrazu. Tyto čočky jsou strategicky umístěny tak, aby vyhovovaly potřebám konkrétního dalekohledu.

Výhody katadioptrických dalekohledů

• Katadioptrické teleskopické konstrukce pracují s optickým systémem se skládanou cestou, na rozdíl od refraktorů a newtonovských odrážejících dalekohledů, které používají lineární optickou cestu. To umožňuje dalekohledu být menší než velikost vyplývající z jeho ohniskové vzdálenosti.
• Tyto dalekohledy a teleskopické držáky jsou navrženy tak, aby byly kompaktní a váží mnohem méně ve srovnání s dalekohledy jiných provedení se stejnou konfigurací.
• Katadioptrické teleskopické konstrukce mají zvýšenou přenosnost a jsou snadno přepravitelné. Je to proto, že mají sníženou mechanickou velikost a hmotnost.
• Tyto dalekohledy používají zrcadla, která mají čistě sférické obrazce a lomové prvky, které lze pohodlně (obecně nazývané korekční čočky). Použití těchto prvků snižuje celkové výrobní náklady dalekohledu. 
• Sekundární zrcadlo katadioptrického dalekohledu poskytuje dodatečnou energii a zároveň odráží kužel světla vycházejícího z primárního zrcadla. 
• Katadioptrická teleskopická konstrukce s velkou clonou poskytuje lepší vlastní úhlové rozlišení a lepší schopnost sbírání světla než dalekohled s malou clonou. 

Nevýhody katadioptrických dalekohledů

• Se zvětšující se clonou mají katadioptrické teleskopické konstrukce tendenci poměrně rychle ztěžknout.
• Tyto dalekohledy mají oproti refraktorům požadavek na častější optické zaměřování. Metody zarovnání těchto dalekohledů jsou také trochu složité. 
• Pohyblivé části katadioptrické teleskopické konstrukce jsou obecně složitější nebo komplikovanější než ty, které jsou přítomné v reflektorových nebo refraktorových dalekohledech.
• Katadioptrické dalekohledy se potýkají s nedostatkem vnitřního optického výkonu kvůli centrálnímu zatemnění jejich apertury produkovaném jejich vlastním sekundárním zrcadlem. S tímto konkrétním problémem se však setkávají také newtonovské a klasické Cassegrainovy ​​odrazné dalekohledy.

Různé varianty Catadioptric Teleskopický designs

Katadioptrické Argunov-Cassegrain Teleskopický design

Dalekohled Argunov-Cassegrain je variantou katadioptrického dalekohledu Cassegrain, ve kterém je většina použitých optických nástrojů sférická. Společnost PP Argunov představila tento design v roce 1972. Tyto čočky jsou umístěny v ohnisku většího objektivu. The Manginovo zrcadlo prvek je umístěn nejdále od primárního zrcadla a funguje jako druhé povrchové zrcadlo s povrchovým reflexním povlakem naneseným na jeho stranu obrácenou k obloze.

Maksutov-Cassegrain katadioptrický teleskopický design

Maksutov-Cassegrain je a Maksutovův dalekohled varianta, která je pojmenována podle ruského astronoma a optika Dmitrije Dmitrieviče Maksutova. Tato varianta obsahuje opticky průhlednou korekční čočku spolu s částí duté koule. Tato konstrukce vyžaduje sférické primární zrcadlo a sférické sekundární zrcadlo, což je obvykle část korekčních čoček zrcadlené sekce. Maksutovův dalekohled může být vzduchotěsně uzavřen a kolimován, takže tyto dalekohledy jsou považovány za nenáročné na údržbu.

Klevtsov-Cassegrainův katadioptrický reflektor

Klevtsov-Cassegrain má podobný design a mechanismus jako dalekohled Argunov-Cassegrain. Tento teleskopický design poprvé představil GI Popov a prakticky jej realizoval Jurij A. Klevtsov. Tento přístroj je vybaven korektorem pod aperturou, malou čočkou menisku a Manginovým zrcadlem jako „sekundárním zrcadlem“. Korektor a Manginovo zrcadlo jsou drženy lopatkou v otevřené teleskopické trubici.

Katadioptrický reflektor Schmidt-Cassegrain

Reflektor Schmidt-Cassegrain byl ovlivněn Schmidtovou kamerou s širokým polem v roce 1940 Jamesem Gilbertem Bakerem. Nastavení Cassegrain nám poskytuje poměrně užší zorné pole. The Schmidtova korekční deska je známý tím, že je jedním z prvních optických prvků. Funguje generováním vakua na jednom konci desky a přesným nastavením pro nápravu sférické aberace generované sférickým primárním zrcadlem. Amatérští astronomové široce používají tyto dalekohledy. 

Fotografické katadioptrické čočky nebo krátký trubicový katadioptrický rovníkový reflektorový dalekohled

Několik variant katadioptrických čoček (CAT) je začleněno do čoček fotoaparátu. Tyto čočky jsou také známé jako zrcadlové čočky a reflexní čočky. Konstrukce, do které jsou tyto čočky zabudovány, zmenšuje délku celého optického nastavení sklopením optické dráhy a teleobjektivem konvexního sekundárního zrcadla. Tento efekt se používá k vynásobení ohniskové vzdálenosti optického systému třikrát až čtyřikrát. Tyto systémy čoček jsou proto mnohem kompaktnější a mají délku tubusu od 3 mm do 4 mm. Systém fotografických katadioptrických čoček také snižuje nebo eliminuje chromatické a mimoosé aberace. Obrazy vytvořené takovým optickým systémem mohou vyplňovat velkou ohniskovou rovinu kamery.

Katadioptrický dalekohled vs reflektor vs refraktory

Reflektorový dalekohled zahrnuje ve své konstrukci použití pouze zrcadel pro shromažďování a zaostřování světla pro vytváření obrazů. Newtonovský reflektor je nejběžnějším příkladem reflexního dalekohledu, který je sestaven z primárního a sekundárního zrcadla. Reflektory nebo reflexní dalekohledy se často musí vypořádat s problémy mimoosých aberací. Primární zrcadlo shromažďuje světlo a směruje ho k sekundárnímu zrcadlu, které dále odráží světlo směrem k okuláru.

Refraktor nebo refrakční dalekohled zahrnuje ve své konstrukci použití pouze čoček pro shromažďování a zaostřování světla pro vytváření obrazů. Tyto dalekohledy mají často velmi dlouhé trubice, a proto trpí chromatickými aberacemi. Jeden objektiv se používá ke shromažďování světla a vytváření obráceného obrazu dopadajícího na ohnisko zvětšovací čočky okuláru.

Katadioptrický dalekohled, jak je uvedeno výše, vytváří obraz kombinací speciálně konstruovaných zrcadel a čoček. Chromatická a mimoosá aberace je v případě těchto dalekohledů vyloučena.

Katadioptrický dalekohled používá:

Katadioptrické dalekohledy mají kratší délku tubusu, lepší vyvažovací strukturu, nižší hmotnost a nastavitelné okuláry. Všechny tyto faktory přispívají k tomu, že tyto teleskopické varianty jsou vhodné pro astronomické pozorování amatérskými astronomy na různých místech. Tyto dalekohledy jsou také upraveny a kombinovány s digitální technologií pro astrofotografii. Tyto dalekohledy lze také použít jako dalekohledy s obecnou funkcí. Velký aperturní dalekohled poskytuje lepší vlastní úhlové rozlišení a lepší schopnost sbírání světla než malý aperturní dalekohled.

Chcete-li vědět více o dalekohledech https://lambdageeks.com/reflecting-telescope/ & https://lambdageeks.com/steps-to-use-a-telescope-parts-of-a-telescope/