Zrcadlový dalekohled: Definice, Pracovní, Variace

Co je to odrazný dalekohled?

odrážející dalekohled je vyvinut na základě principu odrazu světla zrcadlem nebo kombinací zakřivených zrcadel pro generování obrazu. Tyto dalekohledy se dodávají v různých konstrukčních variantách a občas obsahují i ​​další optické prvky pro zlepšení kvality obrazu nebo mechanické zlepšení polohy obrazu. Vzhledem k tomu, že reflexní dalekohledy / reflektory zahrnují zrcadla, jsou označovány jako „ktoptrický„Dalekohledy. Tyto dalekohledy se běžně používají pro astronomické účely. Na tomto mikroskopickém designu jsou založeny prominentní dalekohledy, jako je Hubblův kosmický dalekohled a některé amatérské dalekohledy. Navíc dalekohledy, které pracují s jinými vlnovými délkami světla, než je viditelný rozsah (jako například dalekohledy X-RAY), také používají princip odrážejících dalekohledů. 

Kdo vynalezl odrazný dalekohled?

  • Použití parabolických zrcadel v takových dalekohledech snížilo sférickou aberaci, která vedla k několika teleskopickým návrhům podle principu odrazu. Jedním z nejdůležitějších teleskopických návrhů byl gregoriánský dalekohled navržený Jamesem Gregorym v roce 1663 a byl postaven experimentálním vědcem Robertem Hookem v roce 1673. 
  • Sir Isaac Newton je považován za tvůrce prvního odrážejícího dalekohledu v roce 1668. Tento design je označován jako Newtonovský dalekohled. Newtonovský dalekohled využívá sférické broušené kovové primární zrcadlo a malé úhlopříčné zrcadlo.
  • Na konci 20. století byla oblast adaptivní optiky a šťastné zobrazování byl svědkem vývoje, který pomáhá překonat potíže s viděním. Nyní se odrazivé dalekohledy staly všudypřítomnými na vesmírných dalekohledech a několika dalších typech zobrazovacích zařízení kosmických lodí.

Jak funguje odrazný dalekohled?

Newtonův dalekohled 1
Cesta světla v odrážejícím dalekohledu.
  • Reflektorový dalekohled má zakřivený tvar primární zrcadlo jako jeho základní optický prvek. Toto zrcadlo se používá k vytváření obrazu v ohniskové rovině. Vzdálenost mezi tímto zrcadlem a ohniskovou rovinou se nazývá ohnisková vzdálenost. Pro záznam vytvořeného obrazu lze v ohniskové rovině udržovat digitální snímač nebo film. Občas, a sekundární zrcadlo se přidává k přesměrování / předávání zaostřeného světla na film, digitální senzor nebo okulár pro vizuální pozorování optických charakteristik.
  • U většiny moderních dalekohledů je primární zrcadlo vyrobeno z plného skleněného válce s předním povrchem broušeným do parabolického nebo sférického tvaru. Vysoce reflexní přední zrcadlo je vytvořeno vakuem, aby se na zrcadlo nanesla tenká vrstva hliníku.
  • Různé metody dělají primární dalekohledy. Jedna taková metoda zahrnuje rotující roztavené sklo, aby se stalo povrchovým paraboloidem. To pokračuje, dokud sklo nevychladne a neztuhne. Vyvinuté zrcadlo je z hlediska tvaru přibližně paraboloidní a vyžaduje minimální leštění a broušení, aby se dosáhlo přesné postavy.

Proč se pro astronomický výzkum používají odrazné dalekohledy?

Cronyn Observatory 254mm refraktor upraven
7Cronyn Observatory 254 mm refraktorCC BY-SA 4.0

V současné době jsou téměř všechny velké astronomické dalekohledy používané pro výzkum reflektory / odrážející dalekohledy. Existuje mnoho důvodů, proč jsou pro astronomický výzkum preferovány reflektory:

  • · Skleněné prvky / čočky používané v refrakčních a katadioptrických dalekohledech absorbují specifické vlnové délky světla nebo určité množství přicházejícího světla. Reflektory žádnou takovou vlnovou délku neabsorbují, a proto pracují na širším spektru světla.
  • · Aby čočka fungovala správně, měla by být bez jakýchkoli forem aberací, nedokonalostí a nehomogenit. Celá struktura by měla být přesná. Ale v případě zrcadel. Pouze odrazný povrch musí být dokonale vyleštěn.
  • · Objektivy jsou vyrobeny z různých materiálů s různými indexy lomu. Různé vlnové délky světla cestují různými rychlostmi a úhly v různých médiích. To má za následek vznik chromatické aberace. Aby bylo možné tyto aberace opravit, je třeba začlenit kombinaci dvou nebo více objektivů velikosti clony. To zvyšuje peněžní investice do systému a také je výrazně objemnější. Obrazy tvořené zrcadly netrpí chromatickou aberací. Zrcadla se navíc ukázala být poměrně nákladově efektivní a jsou kompaktní.
  • · Výroba a nastavení čoček s velkými clonami může způsobit problémy. Objektivy lze nasadit pouze hranou. Střední část objektivu klesá kvůli gravitaci. To vede ke zkreslení vytvořeného obrazu. Použití zrcadel vyhlazuje možnosti takových problémů. Zrcadla mohou být držena s opěrou zad, a proto mohou mít velké otvory bez ovlivnění tvorby obrazu. Největší clona objektivu je v současné době 1 m, zatímco největší clona zrcadla je 10 m. 
Reprezentace světelné dráhy. Zdroj: OpenStaxOpenStax Astronomy refrakční a reflektující dalekohledyCC BY 4.0

Jaké jsou různé konstrukce odrážejícího dalekohledu?

  • Projekt Gregoriánský dalekohled (navržený Jamesem Gregorym) používá konkávní sekundární zrcadlo k odrážení obrazu primárního zrcadla úzkou dírou. To se provádí za účelem vytvoření svislého obrazu, který je výhodný pro provádění pozemských pozorování. Existuje několik malých pozorovacích dalekohledů, které jsou konstruovány tímto způsobem. Mnoho velkých moderních dalekohledů také používá gregoriánské uspořádání. Například dalekohledy Magellan, Vatican Advanced Technology Telescope, Giant Magellan Telescope a Large Binocular Telescope.
odrážející dalekohled
Cesta světla gruzínského zrcadlového dalekohledu.
zdroj obrázku:KrishnavedalaGregoriánský dalekohledCC BY-SA 4.0
  • Projekt Newtonský dalekohled je odrazová teleskopická variace, kterou vyvinul Sir Isaac Newton v roce 1668. Tyto dalekohledy obsahují konkávní primární zrcadlo a ploché diagonální sekundární zrcadlo. Newtonovský dalekohled je proslulý svým efektivním a zjednodušujícím designem, který oceňují výrobci dalekohledů. V tomto provedení je okulár umístěn na horním konci tubusu dalekohledu. Umístění okuláru s krátkými ohniskovými poměry poskytuje kompaktní montážní systém, zajišťuje mobilitu a snižuje výdaje. [Chcete-li se dozvědět více o newtonovském dalekohledu, navštivte https://lambdageeks.com/newtonian-telescope/]
1920px Newtonův dalekohled2.svg 1
Cesta světla newtonovského zrcadlového dalekohledu. Zdroj obrázku: Krishnavedala - Vlastní práce CC BY-SA 4.0
  • Projekt Cassegrain dalekohled který vyvinul Laurent Cassegrain v roce 1672, obsahuje parabolické primární zrcadlo a hyperbolické sekundární zrcadlo pro odrážení dopadajícího světla do primárního zrcadla malým otvorem. Sekundární zrcadlo se primárně používá k rozbíhání a skládání. Výsledkem je dalekohled, který má krátkou délku tubusu a dlouhou ohniskovou vzdálenost. [Chcete-li se dozvědět více o dalekohledu Cassegrain, navštivte https://lambdageeks.com/cassegrain-telescope/]
1920px Cassegrainův dalekohled.svg
Cesta světla dalekohledu odrážejícího Cassegrain. Zdroj obrázku; Krishnavedala - Vlastní práce CC BY-SA 4.0
  • Projekt Ritchey – Chrétien dalekohled (vyvinutý Georgem Willisem Ritcheyem a Henri Chrétienem kolem 1910. let XNUMX. století) je speciální reflektor Cassegrain. Tento design má dvě hyperbolická zrcadla místo parabolického primárního zrcadla. The Ritchey – Chrétien dalekohled je bez kómatu a sférické aberace a poskytuje téměř plochou ohniskovou rovinu. Tento dalekohled je vhodný pro pozorování v širokém poli a pro fotografická pozorování. The Ritchey – Chrétien design dalekohledu se stane s jedním z nejčastěji používaných profesionálních reflektorových dalekohledů.
  • Projekt Dall – Kirkham dalekohled je další speciální typ konstrukce dalekohledu Cassegrain. The Dall – Kirkham teleskopický design je poměrně jednodušší než běžný dalekohled Cassegrain nebo Ritchey – Chrétien. Tento návrh však není schopen napravit problémy mimosové kómy. Jeho malé zakřivení pole ho činí méně patrným nebo přesným při delších ohniskových poměrech; proto jsou dalekohledy Dall – Kirkham stěží vidět, že jsou rychlejší než f / 15.
  • Projekt Herschelian reflektor (navržený Williamem Herschelem v roce 1789) je zabudován pro stavbu velmi velkých dalekohledů. Herschelianův design používá nakloněné primární zrcadlo. Tím je zajištěno, že světlo nebude blokováno hlavou pozorovatele. Tento design reflektoru však přichází s určitými geometrickými aberacemi. Bez ohledu na to se používá k zabránění použití newtonovského sekundárního zrcadla. Sekundární zrcadlo je obvykle vyrobeno ze zrcadlových kovových zrcadel, které se rychle poškodí a poskytují odrazivost pouze 60%.
1920px Herschel Lomonosov odrážející dalekohled.svg
Cesta světla a Herschelian Reflexní dalekohled. Zdroj obrázku: Uživatel: Eudjinnius - Vlastní práce
Schéma dalekohledu Herschel-Lomonosov. CC BY-SA 3.0

Jaké jsou chyby způsobené odrazem dalekohledu?

Reflexní dalekohledy jsou náchylné k vytváření specifických chyb při vytváření obrazů, stejně jako jakýkoli jiný optický systém. Vytvořené obrazy mají vzdálenosti objektů až do nekonečna a tyto obrazy jsou prohlíženy při různých vlnových délkách světla. Tyto faktory způsobují specifické chyby při tvorbě obrazu.

  • Kóma - Kóma je typ aberace, která zaostřuje střed obrazu na určitý bod, ale okraje se obvykle objevují radiálně rozmazané (podobné kometě) nebo protáhlé.
1280px Objektiv coma.svg
Schematické znázornění komatické aberace, anonymní, Objektivní kómaCC BY-SA 3.0
  • Zakřivení pole - Občas nejsou snímky dobře zaostřeny po celém poli. K tomu dochází kvůli zakřivení obrazové roviny a je to korigováno pomocí čočky zploštění pole.
    • Astigmatismus - Astigmatismus je druh aberace, která způsobuje azimutální ohniskové variace kolem clony. V důsledku toho se zdrojové obrázky bodů mimo osu zdají eliptické. Astigmatismus způsobuje větší chyby, když je zorné pole velké a začíná se kvadraticky měnit s úhlem pole. V případě menšího / užšího zorného pole není astigmatismus obvykle problémem.
1920px Astigmatismus.svg
Schematické znázornění astigmatismu. Já, Sebastian Kroch, AstigmatismusCC BY-SA 3.0
  • Zkreslení - Zkreslení je aberační efekt, který narušuje tvar obrazu. Ostrost obrazu není ovlivněna zkreslením. Tato aberace je obvykle korigována pomocí zpracování obrazu. 
  • Sférická aberace: Sférická aberace je vada, ke které dochází, když sférické zrcadlo / čočka nedokáže zaostřit světlo z různých vzdálených objektů ve stejném bodě. Tato vada je řešena použitím parabolických zrcadel namísto sférických. Parabolické zrcadlo však nefunguje dobře při tvorbě obrazu světla dopadajícího na okraj jeho zorného pole a vytváří odchylky mimo osu. 

Chcete-li se dozvědět více o měření objektivu, navštivte https://lambdageeks.com/a-detailed-overview-on-lensometer-working-uses-parts/

Chcete-li vědět o částech dalekohledu, navštivte https://lambdageeks.com/steps-to-use-a-telescope-parts-of-a-telescope/

Přečtěte si více o Galileův dalekohled.

Také čtení: