Astronomijas instrumenti un novērojumi ar tiem. Optiskie teleskopi - veidi un dizains

Ir neticami interesanti vērot debess ķermeņu skaistumu, it īpaši naktīs, kad ir redzamas zvaigznes, planētas un dažādas galaktikas. Ja vēlaties pievienoties tiem, kas mīl astronomiju un redzēt visas zvaigznes, tad jums ir jāiegādājas teleskops. Kur sākt? Kā izvēlēties teleskopu iesācējiem? Lai to izdarītu, jums nav nepieciešams daudz - piemērots optiskais instruments, zvaigžņu diagramma un traka interese par šo noslēpumaino zinātni. Šodien jūs uzzināsit, kas ir teleskops, apsveriet tā šķirnes, kādiem parametriem jāpievērš uzmanība, izvēloties ierīci, kas jums pavērs spožu zvaigžņu un zvaigznāju pasauli.

Galvenie jautājumi

Kā izvēlēties teleskopu? Pirms teleskopa iegādes mēģiniet saprast, ko vēlaties iegūt no šī pirkuma. Pirms došanās uz veikalu iesakām izveidot jautājumu sarakstu un mēģināt uz tiem atbildēt. Ir jāatbild uz šādiem jautājumiem:

• Kādus objektus jūs vēlaties redzēt debesīs?
• Kur plānojat ierīci izmantot – mājās vai ārā?
• Vai vēlaties nākotnē nodarboties ar astrofotogrāfiju?
• Cik daudz esat gatavs tērēt savam hobijam?
• Kurus debess ķermeņus jūs vēlētos novērot - tuvākās Saules sistēmas planētas vai visattālākās galaktikas un miglājus?

Ir ļoti svarīgi sniegt pareizo atbildi uz šiem jautājumiem. Ierīce maksā daudz naudas, un jums ir pareizi jāizlemj par konkrētu modeli, lai iegādātos teleskopu, kas pilnībā atbilst jūsu pieredzei un personīgajām vēlmēm.

Teleskopa darbības princips un uzbūve

Šāda optiskā ierīce ir diezgan sarežģīta ierīce, pateicoties kurai jūs varat redzēt pat visattālākos objektus (zemes vai astronomiskos) vairākkārtējā palielināmā stiklā. Tās dizains sastāv no caurules, kuras vienā galā (tuvāk debesīm) ir iebūvēta gaismu savācoša lēca jeb ieliekts spogulis - lēca. No otras puses ir tā sauktais okulārs, caur kuru mēs skatāmies attālo attēlu. Par to, kurš teleskops ir labāks, mēs runāsim nedaudz vēlāk.

Teleskopa konstrukcija ir aprīkota ar šādu papildu aprīkojumu:

• Meklētājprogramma noteiktu astronomisku objektu noteikšanai.
• Gaismas filtri, kas bloķē spēcīgo debess ķermeņu atspīdumu.
• Korekcijas plāksnes vai diagonālie spoguļi, kas spēj pagriezt redzamo attēlu, ko objektīvs pārraida "otrādi".

Profesionālai lietošanai paredzētos teleskopus, kas aprīkoti ar astrofotografēšanas un video iespējām, var aprīkot ar sekojošu aprīkojumu:

• GPS meklēšanas sistēma.
• Sarežģītas elektroniskās iekārtas.
• Elektriskais motors.

Teleskopu veidi

Tagad mēs jūs iepazīstināsim ar galvenajiem optisko instrumentu veidiem, kas atšķiras viens no otra pēc konstrukcijas veida, komponentu klātbūtnes un papildu elementiem.

Refraktori (lēcas)

Šāda veida teleskopu var viegli atpazīt pēc tā diezgan vienkāršā dizaina, kas atgādina spieglodzi. Objektīvs un okulārs atrodas uz vienas ass, un palielināmais objekts tiek pārraidīts pa tiešo spektru - tāpat kā pirmajos teleskopos, kas ražoti pirms daudziem gadiem.

Šādas refrakcijas optiskās ierīces var savākt debess objektu atstaroto gaismu, izmantojot 2-5 palielināmas izliektas lēcas, kas atrodas garas caurules struktūras abos galos.

Kā izvēlēties teleskopu astroloģijas cienītājam?

Lēcu aparāts ir lieliski piemērots iesācējiem, lai novērotu debess objektu dzīvi. Lēcu teleskopi nodrošina labu skatu gan uz sauszemes, gan debess objektiem ārpus mūsu Saules sistēmas robežām. Izmantojot refrakcijas teleskopu, jūs varat pamanīt, ka objektīva uztvertā gaisma var zaudēt attēla skaidrību un ar atkārtotu palielinājumu var novērot nedaudz izplūdušus objektus.

Svarīgs! Labāk ir izmantot šādu ierīci atklātās vietās, ideālā gadījumā ārpus pilsētas, kur nav debesu apgaismojuma ar svešiem stariem.

Priekšrocības:

• Viegli lietojams un neprasa papildu dārgu apkopi.
• Ierīces noslēgtais dizains pasargā ierīci no putekļiem un mitruma.
• Izturīgs pret temperatūras izmaiņām
• Tie var nodrošināt skaidru un spilgtu tuvumā esošo astronomisko objektu attēlu.
• Viņiem ir ilgs kalpošanas laiks.

Trūkumi:

• Ļoti liels un smags (dažu teleskopu svars sasniedz 20 kg).
• Maksimālais palielināmā objektīva diametrs ir 150 mm.
• Nav piemērots pilsētas novērojumiem.

Atkarībā no optisko lēcu veida teleskopus iedala šādos veidos:

• Ahromatisks - aprīkots ar mazu un vidēju optisko palielinājumu, bet parāda plakanu attēlu.
• Apohromatisks - rada izliektu attēlu, bet novērš neskaidras kontūras defektus un sekundārā gaismas spektra izskatu.

Atstarotāji (spogulis)

Kā izvēlēties teleskopu novērojumiem? Šāda teleskopa uzdevums ir uztvert un pārraidīt gaismas staru, izmantojot divus ieliektus spoguļus: pirmais atrodas caurules iekšpusē, otrs lauž attēlu leņķī, novirzot to uz sānu objektīvu.

Atšķirībā no reflektora aparāta, šāds teleskops var pētīt dziļo telpu un iegūt augstākas kvalitātes tālu galaktiku attēlus. Tā kā spoguļi ir lētāki par lēcām, cena būs attiecīgi zema.

Svarīgs! Iesācējam būs grūti pārvaldīt šāda teleskopa sarežģītos tehniskos iestatījumus un regulējumus. Tāpēc mēs iesakām vispirms trenēties uz atstarotāja, bet vēlāk pāriet uz augstāku profesionālo līmeni.

Plusi:

• Teleskopa dizaina vienkāršība.
• Kompakts izmērs un viegls svars.
• Tas labi uztver visattālāko kosmosa objektu izslēgto gaismu.
• Liela diametra palielināmā apertūra (no 250–400 mm), kas nodrošina kontrastējošāku un spilgtāku attēlu, bez defektiem.
• Saprātīga cena salīdzinājumā ar dārgiem refraktoriem

Mīnusi:

• Nepieciešama īpaša pieredze un laiks, lai uzstādītu optisko sistēmu.
• Putekļu un netīrumu daļiņas var iekļūt konstrukcijā.
• Nepatīk temperatūras izmaiņas.
• Nav piemērots zemes un tuvumā esošo Saules sistēmas objektu apskatei.

Katadioptrija (spoguļlēca)

Lēcas un spoguļi ir katadioptisko teleskopu lēcas sastāvdaļas. Šī ierīce ietver visas priekšrocības un pēc iespējas labo defektus, izmantojot īpašas plāksnes. Ar šādu ierīci var ne tikai iegūt visskaidrāko tuvāko un tālāko debess ķermeņu attēlu, bet arī uzņemt kvalitatīvas redzamā objekta fotogrāfijas.

Plusi:

• Mazs izmērs un transportējamība.
• Tie pārraida augstākās kvalitātes attēlus no visiem esošajiem teleskopiem.
• Aprīkots ar atvērumu līdz 400 mm.

Mīnusi:

• Dārgi.
• Gaisa uzkrāšanās teleskopiskās caurules iekšpusē.
• Sarežģīts dizains un vadība.

Teleskopa izvēles iespējas

Ir pienācis laiks apsvērt mūsdienu optisko instrumentu galvenās īpašības, lai saprastu, kā izvēlēties teleskopu iesācējiem un daudz ko citu.

Diafragma (objektīva diametrs)

Tas ir galvenais jebkura teleskopa izvēles kritērijs. Spoguļa vai objektīva spēja uztvert gaismu ir atkarīga no objektīva diafragmas atvēruma: jo augstāks šis raksturlielums, jo vairāk atstaroto staru skars objektīvu. Pateicoties tam, jūs varēsiet redzēt augstas kvalitātes attēlu un pat uztvert visattālāko kosmosa objektu vājo redzamību.

Izvēloties diafragmas atvērumu, pamatojoties uz saviem mērķiem, koncentrējieties uz šādiem skaitļiem:

• Lai tuvējo planētu vai satelītu attēlā redzētu skaidras detaļas, pietiek ar teleskopu ar diametru līdz 150 mm. Pilsētas apstākļos šo skaitli var samazināt līdz 70–90 mm.
• Ierīce ar apertūru, kas lielāka par 200 mm, varēs aplūkot attālākus debess objektus.
• Ja vēlaties redzēt tuvus un tālus debess ķermeņus ārpus pilsētas, varat izmēģināt lielāko optisko lēcu izmēru – līdz 400 mm.

Fokusa attālums

Attālumu no debess ķermeņiem līdz punktam okulārā sauc par fokusa attālumu. Tieši šeit visi gaismas stari veido viena mirdzuma staru. Šis indikators diktē redzamā attēla palielinājuma un skaidrības pakāpi – jo augstāks tas ir, jo labāk redzēsim interesējošo debess ķermeni. Jo augstāks fokuss, jo garāks ir pats teleskops, tāpēc šādi izmēri var ietekmēt tā uzglabāšanas un transportēšanas kompaktumu.

Svarīgs! Īsa fokusa ierīci var glabāt mājās, bet garā fokusa ierīci lielākā telpā, piemēram, mājas pagalmā vai lauku mājā.

Palielinājuma koeficients

Šo indikatoru var viegli noteikt, dalot fokusa attālumu ar okulāra īpašībām. Tātad, ja teleskopa diametrs ir 800 mm un okulārs ir 16, tad varat iegūt 50x optisko palielinājumu.

Svarīgs! Ja uzstādāt vājāku vai jaudīgāku okulāru, varat neatkarīgi pielāgot dažādu objektu palielinājumu.

Mūsdienās ražotāji piedāvā dažādas optikas – no zemākās (4–40mm) līdz augstākajai, kas spēj dubultot optiskās ierīces fokusu.

Stiprinājuma veids

Tas nav nekas vairāk kā teleskopa statīvs. Tā tiešais mērķis ir padarīt teleskopu viegli lietojamu.

Amatieru un pusprofesionāļu komplekts sastāv no 3 galvenajiem šādu pārvietojamo balstu veidiem:

• Azimutāls ir diezgan vienkāršs statīvs, kas pārvieto ierīci horizontāli un vertikāli. Refraktori un katadioptrijas ir aprīkoti ar šāda veida atbalstu. Alt-azimuta stiprinājums nav piemērots astrofotografēšanai, jo tas nespēj uzņemt skaidru objekta attēlu.
• Ekvatoriāls - ir iespaidīgs svars un izmēri, taču tas lieliski atrod vēlamo zvaigzni uz dotajām koordinātām. Šis stiprinājuma veids ir piemērots atstarotājiem, kas tver visattālākās galaktikas. Ekvatoriālais atbalsts ir ļoti populārs astrofotogrāfiju entuziastu vidū.
• Domson sistēma ir krustojums starp parastu lētu azimuta statīvu un izturīgu ekvatoriālo dizainu. Ļoti bieži tas tiek pievienots iepakojumam ar jaudīgiem atstarotājiem.

• Jums nevajadzētu pārmaksāt par teleskopa izmēriem. Tam jābūt tādam, lai pats varētu nest un transportēt. Labākajam mājas teleskopam jābūt pēc iespējas kompaktam un ērti lietojamam.
• Ja ierīci transportējat automašīnā, jums jāpārliecinās, vai caurules izmēri ļauj to ievietot salonā vai bagāžniekā. Pretējā gadījumā jums būs jāremontē ne tikai teleskops, bet arī jūsu kravas automašīna.
• Lai apskatītu debess objektus, izvēlieties vietu iepriekš. Labākais variants būtu vieta, kas atrodas ārpus pilsētas. Ja jums nav transporta, apstājieties tuvākajā novērošanas punktā, ja tuvumā nav dzīvojamo rajonu un citu ēku.
• Ja esat iesācējs, tad neiztērējiet visu uzkrāto budžetu uzreiz. Okulāru, jaudīgu filtru un cita aprīkojuma iegāde ir ļoti dārgs process.
• Centieties pēc iespējas biežāk novērot debess ķermeņus. Tātad, ja jūs katru dienu izmantojat teleskopu un skatāties uz tiem pašiem objektiem, tad laika gaitā jūs varat redzēt to jaunās izmaiņas un kustības.
• Ja jūsu mērķis ir izpētīt visattālākās galaktikas un miglājus, tad iegādājieties atstarotāju ar diametru 250 mm vai vairāk, ko papildina azimutālais statīvs.
• Astrofotogrāfijas cienītāji nevar iztikt bez katadioptiskās optiskās ierīces ar jaudīgu apertūru (400 mm) un garāko fokusa attālumu no 1000 mm. Komplektam var pievienot automātisku ekvatoriālo stiprinājumu.
• Jūs varat savam bērnam uzdāvināt budžeta un ērti lietojamu refraktora teleskopu no bērnu sērijas, kas aprīkots ar 70 mm apertūru uz azimutāla balsta. Un papildu adapteris palīdzēs jums uzņemt iespaidīgus Mēness un zemes objektu fotoattēlus.

Video materiāls

Mēs ļoti ceram, ka pēc mūsu raksta izlasīšanas jūs esat kļuvis par ekspertu teleskopijas jomā, un laba teleskopa izvēle jūsu mājām jums nebūs problēma. Vērot Mēnesi, zvaigznes, planētas, galaktikas un interesantus miglājus ir ārkārtīgi aizraujoši un ārkārtīgi interesanti! Novēlam jaunus atklājumus un teleskopa ilgu kalpošanas laiku!

Šobrīd veikalu plauktos var atrast dažādus teleskopus. Mūsdienu ražotāji rūpējas par saviem klientiem un cenšas uzlabot katru modeli, pakāpeniski novēršot katra un tā trūkumus.

Kopumā šādas ierīces joprojām ir sakārtotas pēc vienas līdzīgas shēmas. Kāds ir teleskopa vispārīgais dizains? Vairāk par to vēlāk.

Caurule

Instrumenta galvenā daļa ir caurule. Tajā ievieto lēcu, kurā pēc tam iekrīt gaismas stari. Lēcas ir dažāda veida. Tie ir atstarotāji, katadioptriskās lēcas un refraktori. Katram veidam ir savi plusi un mīnusi, kurus lietotāji izpēta pirms iegādes un, pamatojoties uz tiem, izdara izvēli.

Katra teleskopa galvenās sastāvdaļas: caurule un okulārs

Papildus caurulei instrumentam ir arī meklētājs. Mēs varam teikt, ka tas ir miniatūrs teleskops, kas ir savienots ar galveno cauruli. Šajā gadījumā tiek novērots pieaugums 6-10 reizes. Šī ierīces daļa ir nepieciešama iepriekšējai novērošanas objekta mērķēšanai.

Okulārs

Vēl viena svarīga jebkura teleskopa daļa ir okulārs. Izmantojot šo nomaināmo instrumenta daļu, lietotājs veic novērojumus. Jo īsāka šī daļa, jo lielāks var būt palielinājums, bet mazāks skata leņķis. Šī iemesla dēļ vislabāk ir iegādāties vairākus dažādus okulārus kopā ar ierīci. Piemēram, ar pastāvīgu un mainīgu fokusu.

Montāža, filtri un citas detaļas

Montāžai ir arī vairāki veidi. Parasti teleskops ir uzstādīts uz statīva, kuram ir divas rotācijas asis. Un teleskopam ir arī papildu “pielikumi”, kurus ir vērts pieminēt. Pirmkārt, tie ir gaismas filtri. Tie ir vajadzīgi astronomiem dažādiem mērķiem. Bet iesācējiem tos iegādāties nav nepieciešams.

Tiesa, ja lietotājs plāno apbrīnot mēnesi, tad būs nepieciešams īpašs Mēness filtrs, kas pasargās acis no pārāk spilgtas bildes. Ir arī īpaši filtri, kas var novērst pilsētas apgaismojuma traucējošo gaismu, taču tie ir diezgan dārgi. Lai skatītu objektus pareizā stāvoklī, noder arī diagonālie spoguļi, kas atkarībā no veida spēj novirzīt starus par 45 vai 90 grādiem.

Jebkurš optiskais teleskops sastāv no caurules, statīva vai pamata, uz kura ir uzstādīta caurule, stiprinājuma ar asīm, kas vērstas uz objektu un, protams, no pašas optikas - okulāra un objektīva. Atkarībā no optiskā dizaina visus teleskopus var iedalīt trīs lielās grupās:

• spoguļteleskopi (vai atstarotāji), kas izmanto spoguļus kā gaismu savācējošos elementus,
• Lēcu teleskopi (vai refraktori), kas izmanto lēcas kā gaismas savācējelementus
• Spoguļlēcu teleskopi (katadioptri), kuru dizains ietver gan spoguli, gan lēcu (menisku), ko izmanto aberāciju kompensēšanai.

Teleskopa caurule. Refraktoros caurule ir hermētiski noslēgta, kas pasargā lēcas no putekļiem un mitruma. Atvērta reflektora caurule novērošanas laikā, gluži pretēji, noved pie putekļu parādīšanās sistēmā, kā arī attēla pasliktināšanās gaisa straumju dēļ. Teleskopa caurules arī atšķiras pēc garuma. Refraktori parasti ir biedējoši ar saviem iespaidīgajiem izmēriem, savukārt atstarotāji salīdzinājumā ir kompakti un ērtāk transportējami. Spoguļlēcu teleskopiem ir arī īsa caurule, taču tie sver ievērojami vairāk nekā atstarotāji.

Teleskopa stiprinājums. Stiprinājums ir teleskopa balsts, ko parasti uzstāda uz statīva. Stiprinājums sastāv no divām mērķēšanas asīm, kas atrodas savstarpēji perpendikulāri, piedziņām un griešanās leņķu mērīšanas sistēmas.

Ir divu veidu stiprinājumi: ekvatoriālais un alt-azimuts. Ekvatoriālais stiprinājums ietver vienas no teleskopa plaknēm pagriešanu perpendikulāri zemes asij, kā rezultātā novērošanas laikā ir viegli kompensēt zemes ikdienas rotāciju. Salīdzinot ar al-azimuta stiprinājumu, šis stiprinājums ir diezgan masīvs un dārgāks. Alt-azimuta stiprinājumam ir vertikālas un horizontālas rotācijas asis, kas ļauj teleskopam griezties gan pacēlumā, gan azimutā. Ar šādu stiprinājumu ir daudz grūtāk kompensēt globusa rotāciju, tomēr tas ir daudz vienkāršāks, kompaktāks un lētāks.

Optisko teleskopu pamatīpašības. Jebkura optiskā teleskopa galvenie raksturlielumi ir: objektīva diametrs (diafragmas atvērums) un objektīva fokusa attālums.

Diafragmas atvērumu nosaka pēc objektīva (refraktorā) vai galvenā spoguļa (atstarotāja) diametra, un to mēra collās vai milimetros. Citiem vārdiem sakot, apertūra būs vienāda ar gaismas stara diametru, ko teleskops spēj uztvert. Teleskopa izšķirtspēja, tas ir, minimālā leņķiskā attāluma vērtība starp objektiem, kas saskatāmi caur teleskopu, ir atkarīga no objektīva diametra.

Teleskopa objektīva fokusa attālums ir attālums, kurā objektīva spogulis vai lēca konstruē objekta attēlu bezgalībā. Fokusa attālums nosaka teleskopa apertūru (fokusa attāluma attiecību pret objektīva diametru), kā arī optisko palielinājumu (objektīva un okulāra fokusa attāluma attiecību).

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

> Teleskopu veidi

Visi optiskie teleskopi ir sagrupēti atbilstoši gaismas savākšanas elementa veidam spoguļos, lēcās un kombinācijās. Katram teleskopa veidam ir savas priekšrocības un trūkumi, tādēļ, izvēloties optiku, jāņem vērā šādi faktori: novērošanas apstākļi un mērķi, prasības svaram un mobilitātei, cena, aberācijas līmenis. Ļaujiet mums raksturot populārākos teleskopu veidus.

Refraktori (lēcu teleskopi)

RefraktoriŠie ir pirmie cilvēka izgudrotie teleskopi. Šādā teleskopā par gaismas savākšanu atbild abpusēji izliekta lēca, kas darbojas kā objektīvs. Tās darbība balstās uz izliekto lēcu galveno īpašību - gaismas staru laušanu un to savākšanu fokusā. No šejienes arī nosaukums – refraktori (no latīņu valodas refract – refraktēt).

Tas tika izveidots 1609. Tas izmantoja divus objektīvus, lai savāktu maksimālo zvaigžņu gaismas daudzumu. Pirmais objektīvs, kas darbojās kā objektīvs, bija izliekts un kalpoja gaismas savākšanai un fokusēšanai noteiktā attālumā. Otrais objektīvs, spēlējot okulāra lomu, bija ieliekts un tika izmantots, lai pārveidotu saplūstošo gaismas staru par paralēlu. Izmantojot Galilejas sistēmu, ir iespējams iegūt tiešu, neapgrieztu attēlu, kura kvalitāti lielā mērā ietekmē hromatiskā aberācija. Hromatiskās aberācijas efektu var uzskatīt par nepatiesu objekta detaļu un malu krāsojumu.

Keplera refraktors ir progresīvāka sistēma, kas tika izveidota 1611. gadā. Šeit kā okulārs tika izmantots izliekts objektīvs, kurā priekšējais fokuss tika apvienots ar objektīva objektīva aizmugurējo fokusu. Rezultātā gala attēls bija apgriezts otrādi, kas nav svarīgi astronomiskajai izpētei. Galvenā jaunās sistēmas priekšrocība ir iespēja uzstādīt mērrežģi caurules iekšpusē fokusa punktā.

Šim dizainam bija raksturīga arī hromatiskā aberācija, taču efektu varēja neitralizēt, palielinot fokusa attālumu. Tāpēc tā laika teleskopiem bija milzīgs fokusa attālums ar atbilstoša izmēra cauruli, kas radīja nopietnas grūtības, veicot astronomiskos pētījumus.

18. gadsimta sākumā parādījās tā, kas ir populāra arī mūsdienās. Šīs ierīces objektīvs ir izgatavots no divām lēcām, kas izgatavotas no dažāda veida stikla. Viens objektīvs saplūst, otrs novirzās. Šī struktūra var ievērojami samazināt hromatisko un sfērisko aberāciju. Un teleskopa korpuss joprojām ir ļoti kompakts. Mūsdienās ir radīti apohromatiskie refraktori, kuros hromatiskās aberācijas ietekme ir samazināta līdz iespējamajam minimumam.

Refraktoru priekšrocības:

• Vienkāršs dizains, ērta darbība, uzticamība;
• Ātra termiskā stabilizācija;
• Neprasīga pret profesionālu apkalpošanu;
• Ideāli piemērots planētu, Mēness, dubultzvaigžņu izpētei;
• Lieliska krāsu atveide apohromatiskā versijā, laba ahromatiskā versijā;
• Sistēma bez centrālā ekrāna no diagonālā vai sekundārā spoguļa. Līdz ar to attēla augstais kontrasts;
• Nav gaisa plūsmas caurulē, aizsargājot optiku no netīrumiem un putekļiem;
• Viengabala objektīva dizains, kas neprasa astronoma pielāgojumus.

Refraktoru trūkumi:

• Augsta cena;
• Liels svars un izmēri;
• Mazs praktiskas diafragmas diametrs;
• Ierobežojumi blāvu un mazu objektu izpētē dziļā kosmosā.

Spoguļteleskopu nosaukums - atstarotāji nāk no latīņu vārda reflectio — atspoguļot. Šī ierīce ir teleskops ar lēcu, kas kalpo kā ieliekts spogulis. Tās uzdevums ir savākt zvaigžņu gaismu vienā punktā. Novietojot okulāru šajā vietā, jūs varat redzēt attēlu.

Viens no pirmajiem atstarotājiem ( Gregorija teleskops) tika izgudrots 1663. gadā. Šis teleskops ar parabolisko spoguli bija pilnīgi brīvs no hromatiskām un sfēriskām aberācijām. Spoguļa savāktā gaisma tika atstarota no maza ovāla spoguļa, kas bija nostiprināts galvenā spoguļa priekšā, kurā bija neliels caurums gaismas stara izvadei.

Ņūtons bija pilnībā vīlies refrakcijas teleskopos, tāpēc viens no viņa galvenajiem jauninājumiem bija atstarojošais teleskops, kas izveidots uz metāla primārā spoguļa bāzes. Tas vienādi atstaroja dažādu viļņu garumu gaismu, un spoguļa sfēriskā forma padarīja ierīci pieejamāku pat pašražošanai.

1672. gadā astronoms Lorāns Kasegrēns ierosināja teleskopa dizainu, kas izskatījās pēc Gregorija slavenā atstarotāja. Taču uzlabotajam modelim bija vairākas nopietnas atšķirības, no kurām galvenā bija izliekts hiperbolisks sekundārais spogulis, kas padarīja teleskopu kompaktāku un samazināja centrālo ekranējumu. Tomēr tradicionālais Cassegrain atstarotājs izrādījās zemu tehnoloģiju masveida ražošanai. Spoguļi ar sarežģītām virsmām un nekoriģētu komas aberāciju ir galvenie šīs nepopularitātes iemesli. Tomēr šī teleskopa modifikācijas mūsdienās tiek izmantotas visā pasaulē. Piemēram, Ritchie-Chretien teleskops un daudzi optiskie instrumenti, kuru pamatā ir sistēma Schmidt-Cassegrain un Maksutov-Cassegrain.

Mūsdienās nosaukumu “atstarotājs” parasti saprot kā Ņūtona teleskopu. Tās galvenie raksturlielumi ir neliela sfēriska aberācija, jebkāda hromatisma neesamība, kā arī neizoplanātisms - komas izpausme tuvu asij, kas saistīta ar apertūras atsevišķu gredzenveida zonu nevienlīdzību. Šī iemesla dēļ zvaigzne teleskopā neizskatās kā aplis, bet gan kā kāda veida konusa projekcija. Tajā pašā laikā tā neasā apaļā daļa tiek pagriezta no centra uz sāniem, bet asā daļa ir pagriezta, gluži pretēji, uz centru. Lai koriģētu komas efektu, tiek izmantoti objektīva korektori, kas jānostiprina kameras vai okulāra priekšā.

"Ņūtonus" bieži veic uz Dobsona stiprinājuma, kas ir praktisks un kompakts. Tas padara teleskopu par ļoti pārnēsājamu ierīci, neskatoties uz diafragmas lielumu.

Atstarotāju priekšrocības:

Pieejama cena;

• Mobilitāte un kompaktums;
• Augsta efektivitāte, novērojot blāvus objektus dziļā kosmosā: miglājus, galaktikas, zvaigžņu kopas;

Maksimāls attēlu spilgtums un skaidrība ar minimāliem kropļojumiem.

Hromatiskā aberācija tiek samazināta līdz nullei.

Atstarotāju trūkumi:

• Sekundārā spoguļa stiepšanās, centrālais ekranējums. Līdz ar to attēla zemais kontrasts;
• Liela stikla spoguļa termiskā stabilizācija aizņem ilgu laiku;
• Atvērta caurule bez aizsardzības pret karstumu un putekļiem. Līdz ar to zemā attēla kvalitāte;
• Nepieciešama regulāra kolimācija un izlīdzināšana, kas var tikt zaudēta lietošanas vai transportēšanas laikā.

Katadioptrijas teleskopi izmanto gan spoguļus, gan lēcas, lai koriģētu aberāciju un izveidotu attēlu. Mūsdienās vislielākais pieprasījums ir divu veidu šādiem teleskopiem: Schmidt-Cassegrain un Maksutov-Cassegrain.

Instrumentu dizains Šmits-Kasegrēns(SHK) sastāv no sfēriskiem primārajiem un sekundārajiem spoguļiem. Šajā gadījumā sfērisko aberāciju koriģē ar pilnas atvēruma Schmidt plāksni, kas tiek uzstādīta pie ieejas caurulē. Tomēr dažas atlikušās aberācijas šeit saglabājas komas un lauka izliekuma veidā. To korekcija iespējama, izmantojot objektīvu korektorus, kas ir īpaši aktuāli astrofotogrāfijā.

Galvenās šāda veida ierīču priekšrocības ir saistītas ar minimālu svaru un īsu cauruli, vienlaikus saglabājot iespaidīgu diafragmas diametru un fokusa attālumu. Tajā pašā laikā šiem modeļiem nav raksturīga sekundārā spoguļa stiprinājuma stiepšanās, un īpašais caurules dizains novērš gaisa un putekļu iekļūšanu iekšpusē.

Sistēmas izstrāde Maksutovs-Kasegrēns(MK) pieder padomju optiķim D. Maksutovam. Šāda teleskopa dizains ir aprīkots ar sfēriskiem spoguļiem, un par aberāciju koriģēšanu ir atbildīgs pilnas apertūras objektīva korektors, kura loma ir izliekta-ieliekta lēca - menisks. Tāpēc šādu optisko aprīkojumu bieži sauc par meniska atstarotāju.

MC priekšrocības ietver iespēju labot gandrīz jebkuru aberāciju, izvēloties galvenos parametrus. Vienīgais izņēmums ir augstākas kārtas sfēriskā aberācija. Tas viss padara shēmu populāru ražotāju un astronomijas entuziastu vidū.

Patiešām, ja visas pārējās lietas ir vienādas, MK sistēma nodrošina labākus un skaidrākus attēlus nekā ShK shēma. Tomēr lielākiem MK teleskopiem ir ilgāks termiskās stabilizācijas periods, jo biezs menisks daudz lēnāk zaudē temperatūru. Turklāt MK ir jutīgāki pret korektora stiprinājuma stingrību, tāpēc teleskopa konstrukcija ir smagāka. Tas ir saistīts ar MK sistēmu ar mazu un vidēju diafragmu un ShK sistēmu ar vidēju un lielu diafragmu lielo popularitāti.

Papildus ir izstrādātas Maksutova-Ņūtona un Šmita-Ņūtona katadioptriskās sistēmas, kuru dizains tika izveidots īpaši aberāciju koriģēšanai. Viņi saglabāja Ņūtona izmērus, bet to svars ievērojami palielinājās. Tas jo īpaši attiecas uz meniska korektoriem.

Priekšrocības

• Daudzpusība. Var izmantot gan novērojumiem uz zemes, gan kosmosā;
• Paaugstināts aberācijas korekcijas līmenis;
• Aizsardzība pret putekļiem un siltuma plūsmām;
• Kompakti izmēri;
• Pieejama cena.

Trūkumikatadioptiskie teleskopi:

• Ilgs termiskās stabilizācijas periods, kas ir īpaši svarīgi teleskopiem ar meniska korektoru;
• Dizaina sarežģītība, kas rada grūtības uzstādīšanas un pašregulācijas laikā.

GOU Izglītības centrs Nr. 548 “Tsaritsyno”

Stepanova Olga Vladimirovna

Abstrakts par astronomiju

Abstrakta tēma: “Teleskopa darbības princips un mērķis”

Skolotājs: Zakurdaeva S.Yu

1. Ievads

2. Teleskopa vēsture

3. Teleskopu veidi. Teleskopa pamatmērķi un darbības princips

4. Refraktora teleskopi

5. Reflektoru teleskopi

6. Spoguļlēcu teleskopi (katadioptri)

7. Radioteleskopi

8. Habla kosmiskais teleskops

9. Secinājums

10. Izmantotās literatūras saraksts

1. Ievads

Zvaigžņotās debesis ir ļoti skaistas, tās piesaista lielu interesi un uzmanību. Ilgu laiku cilvēki ir mēģinājuši saprast, kas pastāv ārpus planētas Zeme. Vēlme izzināt un izpētīt cilvēkus mudināja meklēt iespējas pētīt kosmosu, tāpēc tika izgudrots teleskops. Teleskops ir viens no galvenajiem instrumentiem, kas ir palīdzējis un joprojām palīdz pētīt kosmosu, zvaigznes un planētas. Uzskatu, ka ir svarīgi zināt par šo ierīci, jo katrs no mums kaut reizi ir skatījies vai noteikti kādreiz paskatīsies caur teleskopu. Un jūs noteikti atklāsiet kaut ko neaprakstāmi skaistu un jaunu.

Astronomija ir viena no senākajām zinātnēm, kuras pirmsākumi meklējami akmens laikmetā (VI – III tūkst.pmē.). Astronomija pēta debess ķermeņu un to sistēmu kustību, uzbūvi, izcelsmi un attīstību.

Cilvēks sāka pētīt Visumu no tā, ko viņš redzēja debesīs. Un daudzus gadsimtus astronomija palika tīri optiska zinātne.

Cilvēka acs ir ļoti attīstīts dabas radīts optiskais instruments. Tas spēj uztvert pat atsevišķus gaismas kvantus. Ar redzes palīdzību cilvēks uztver vairāk nekā 80% informācijas par ārpasauli. Akadēmiķis S. I. Vavilovs nonāca pie secinājuma, ka cilvēka acs spēj uztvert niecīgas gaismas daļiņas - tikai apmēram duci fotonu. No otras puses, acs var izturēt spēcīgu gaismas plūsmu, piemēram, no Saules, prožektora vai elektriskā loka, iedarbību. Turklāt cilvēka acs ir ļoti progresīva platleņķa optiskā sistēma ar lielu skata leņķi. Taču no astronomisko novērojumu prasību viedokļa acij ir arī ļoti būtiski trūkumi. Galvenais ir tas, ka tas savāc pārāk maz gaismas. Tāpēc, skatoties debesīs ar neapbruņotu aci, mēs neredzam visu. Mēs izšķiram, piemēram, tikai nedaudz vairāk par diviem tūkstošiem zvaigžņu, kamēr to ir miljardiem miljardu.

Tāpēc astronomijā notika īsta revolūcija, kad acij palīgā nāca teleskops. Teleskops ir galvenais instruments, ko astronomijā izmanto debess ķermeņu novērošanai, no tiem nākošā starojuma uztveršanai un analīzei. Teleskopus izmanto arī, lai pētītu spektrālo starojumu, rentgena fotogrāfijas, debess objektu ultravioletās fotogrāfijas utt. Vārds “teleskops” cēlies no diviem grieķu vārdiem: tele — tālu un skopeo — skatiens.

2. Teleskopa vēsture

Ir grūti pateikt, kurš pirmais izgudroja teleskopu. Ir zināms, ka pat senie cilvēki izmantoja palielināmo stiklu. Mūs sasniegusi arī leģenda, ka it kā Jūlijs Cēzars, veicot reidu Lielbritānijā no Gallijas krastiem, caur teleskopu skatījās uz miglaino britu zemi. Rodžers Bēkons, viens no ievērojamākajiem 13. gadsimta zinātniekiem un domātājiem, izgudroja lēcu kombināciju, ar kuras palīdzību attāli objekti, skatoties, šķiet tuvu.

Vai tas tā patiešām bija, nav zināms. Tomēr neapstrīdams ir fakts, ka 17. gadsimta pašā sākumā Holandē gandrīz vienlaikus trīs optiķi paziņoja par teleskopa izgudrošanu - Liperšejs, Meunuss, Jansens. Līdz 1608. gada beigām tika izgatavoti pirmie teleskopi, un baumas par šiem jaunajiem optiskajiem instrumentiem ātri izplatījās visā Eiropā.

Pirmo teleskopu 1609. gadā uzbūvēja itāļu astronoms Galileo Galilejs.Galileo. Galilejs dzimis 1564. gadā Itālijas pilsētā Pizā. Būdams muižnieka dēls, Galilejs ieguva izglītību klosterī un 1595. gadā kļuva par matemātikas profesoru Padujas Universitātē, vienā no tā laika vadošajām Eiropas universitātēm, kas atradās Venēcijas Republikā. Universitātes iestādes ļāva viņam veikt pētījumus, un viņa atklājumi par ķermeņu kustību ieguva plašu atzinību. 1609. gadā viņu sasniedza informācija par optiskās ierīces izgudrošanu, kas ļāva novērot tālus debess objektus. Īsā laikā Galileo izgudroja un uzbūvēja vairākus savus teleskopus. Teleskopam bija pieticīgi izmēri (caurules garums 1245 mm, objektīva diametrs 53 mm, okulārs 25 dioptrijas), nepilnīgs optiskais dizains un 30x palielinājums. Viņš izmantoja teleskopus, lai pētītu debess ķermeņus, un viņa novēroto zvaigžņu skaits bija 10 reizes lielāks nekā zvaigžņu skaits, ko var redzēt ar neapbruņotu aci. 1610. gada 7. janvārī Galilejs pirmo reizi pavērsa uz debesīm uzcelto teleskopu. Viņš atklāja, ka Mēness virsma ir blīvi klāta ar krāteriem, un atklāja 4 lielākos Jupitera pavadoņus. Vērojot caur teleskopu, planēta Venēra atgādināja mazu Mēnesi. Tas mainīja savas fāzes, kas norādīja uz tā apgriezienu ap Sauli. Uz pašas Saules (nolicis acu priekšā tumšu stiklu) zinātnieks ieraudzīja melnus plankumus, tādējādi atspēkojot vispārpieņemto Aristoteļa mācību par “debesu neaizskaramo tīrību”. Šie plankumi nobīdījās attiecībā pret Saules malu, no kā viņš pareizi secināja, ka Saule griežas ap savu asi. Tumšās naktīs, kad debesis bija skaidras, Galilejas teleskopa redzes laukā bija redzamas daudzas ar neapbruņotu aci nepieejamas zvaigznes. Galileja atklājumi iezīmēja teleskopiskās astronomijas sākumu. Taču viņa teleskopi, kas beidzot apstiprināja jauno Koperniķa pasaules uzskatu, bija ļoti nepilnīgi.

Galileo teleskops

1. attēls. Galileo teleskops

Objektīvu A, kas vērsts pret novērošanas objektu, sauc par Objektīvu, un objektīvu B, uz kuru novērotājs pievērš aci, sauc par okulāru. Ja objektīvs vidū ir biezāks nekā malās, to sauc par konverģējošu vai pozitīvu, pretējā gadījumā to sauc par izkliedējošu vai negatīvu. Galileo teleskopā lēca bija plakani izliekta lēca, un okulārs bija plakani ieliekts objektīvs.

Iedomāsimies vienkāršāko abpusēji izliekto lēcu, kuras sfēriskām virsmām ir vienāds izliekums. Taisno līniju, kas savieno šo virsmu centrus, sauc par objektīva optisko asi. Ja šādu objektīvu trāpa stari, kas virzās paralēli optiskajai asij, tie lēcā tiek lauzti un savākti optiskās ass punktā, ko sauc par objektīva fokusu. Attālumu no objektīva centra līdz tā fokusam sauc par fokusa attālumu. Jo lielāks ir saplūstošās lēcas virsmu izliekums, jo mazāks ir fokusa attālums. Šāda objektīva fokusā vienmēr tiek iegūts reāls objekta attēls.

Atšķirīgās, negatīvās lēcas uzvedas atšķirīgi. Tie izkliedē uz tiem krītošu gaismas kūli paralēli optiskajai asij, un šādas lēcas fokusā saplūst nevis paši stari, bet gan to paplašinājumi. Tāpēc atšķirīgiem objektīviem, kā saka, ir iedomāts fokuss un tie rada virtuālu attēlu. (1. att.) parāda staru ceļu Galilejas teleskopā. Tā kā debess ķermeņi, praktiski runājot, atrodas “bezgalībā”, to attēli tiek iegūti fokusa plaknē, t.i. plaknē, kas iet caur fokusu F un ir perpendikulāra optiskajai asij. Starp fokusu un objektīvu Galileo ievietoja atšķirīgu objektīvu, kas sniedza virtuālu, tiešu un palielinātu MN attēlu. Galvenais Galilejas teleskopa trūkums bija tā ļoti mazais redzes lauks (tā sauktais caur teleskopu redzamais ķermeņa apļa leņķiskais diametrs). Šī iemesla dēļ ir ļoti grūti pavērst teleskopu uz debess ķermeni un to novērot. Tā paša iemesla dēļ Galilejas teleskopi pēc to radītāja nāves netika izmantoti astronomijā.

Ļoti sliktā attēla kvalitāte pirmajos teleskopos lika optiķiem meklēt veidus, kā šo problēmu atrisināt. Izrādījās, ka objektīva fokusa attāluma palielināšana ievērojami uzlabo attēla kvalitāti. Tā rezultātā 17. gadsimtā radās teleskopi ar gandrīz 100 metru fokusa attālumu (A. Ozu teleskopa garums bija 98 metri). Teleskopam nebija caurules, objektīvs atradās uz staba gandrīz 100 metru attālumā no okulāra, kuru novērotājs turēja rokās (tā sauktais “gaisa” teleskops). Novērot ar šādu teleskopu bija ļoti neērti un Ozu neizdarīja nevienu atklājumu. Tomēr Kristians Huigenss, novērojot ar 64 metru “gaisa” teleskopu, atklāja Saturna gredzenu un Saturna pavadoni Titānu, kā arī pamanīja svītras uz Jupitera diska. Cits tā laika astronoms Žans Kasīni, izmantojot gaisa teleskopus, uz Marsa atklāja vēl četrus Saturna pavadoņus (Iapetus, Rhea, Dione, Tethys), spraugu Saturna gredzenā (Cassini sprauga), “jūras” un polāros vāciņus.

3. Teleskopu veidi. Teleskopa pamatmērķi un darbības princips

Teleskopi, kā jūs zināt, ir vairāku veidu. Starp teleskopiem vizuālai novērošanai (optiskajam) ir 3 veidi:

1. Ugunsizturīgs

Tiek izmantota lēcu sistēma. Gaismas stari no debess objektiem tiek savākti, izmantojot lēcu, un ar refrakcijas palīdzību iekļūst teleskopa okulārā un sniedz palielinātu kosmosa objekta attēlu.

2. Atstarotāji

Šāda teleskopa galvenā sastāvdaļa ir ieliekts spogulis. To izmanto, lai fokusētu atstarotos starus.

3. Spogulis-objektīvs

Šāda veida optiskais teleskops izmanto spoguļu un lēcu sistēmu.

Optiskos teleskopus parasti izmanto astronomi amatieri.

Zinātnieki saviem novērojumiem un analīzēm izmanto papildu teleskopu veidus. Radioteleskopi tiek izmantoti radio emisiju uztveršanai. Piemēram, plaši pazīstamā ārpuszemes intelekta meklēšanas programma ar nosaukumu HRMS, kas ietvēra vienlaicīgu debesu radio trokšņa klausīšanos miljoniem frekvenču. Šīs programmas vadītāji bija NASA. Šī programma sākās 1992. Bet tagad viņa vairs neveic kratīšanas. Šīs programmas ietvaros novērojumi tika veikti, izmantojot 64 metru Parax radioteleskopu (Austrālija), Nacionālo radioastronomijas observatoriju ASV un 305 metru Arecibo radioteleskopu, taču tie nedeva rezultātus.

Teleskopam ir trīs galvenie mērķi:

1. Savākt starojumu no debess ķermeņiem uz uztveršanas ierīci (acs, fotoplate, spektrogrāfs utt.);
2. Izveidojiet objekta vai noteiktas debess zonas attēlu tā fokusa plaknē;
3. Palīdz atšķirt objektus, kas atrodas tuvu leņķa attālumā viens no otra un tāpēc nav atšķirami ar neapbruņotu aci.

Teleskopa darbības princips ir nevis palielināt objektus, bet gan savākt gaismu. Jo lielāks ir tā galvenā gaismas savākšanas elementa - objektīva vai spoguļa - izmērs, jo vairāk gaismas tas savāc. Svarīgi, ka tas ir kopējais savāktās gaismas daudzums, kas galu galā nosaka redzamās detalizācijas līmeni - vai tā būtu attāla ainava vai Saturna gredzeni. Lai gan teleskopam ir svarīgs palielinājums vai jauda, ​​tas nav būtiski, lai sasniegtu detalizācijas līmeni.

4. Refraktora teleskopi

Refrakcijas teleskopos vai refraktoros kā galveno gaismas savākšanas elementu izmanto lielu objektīvu. Visos refraktora modeļos ir ahromatiskas (divu elementu) objektīva lēcas, tādējādi samazinot vai praktiski novēršot nepareizo krāsu, kas ietekmē iegūto attēlu, kad gaisma iet cauri objektīvam. Lielu stikla lēcu izveide un uzstādīšana ir saistīta ar vairākiem izaicinājumiem; Turklāt biezas lēcas absorbē pārāk daudz gaismas. Pasaulē lielākais refraktors ar objektīvu, kura diametrs ir 101 cm, pieder Jerkes observatorijai.

Veidojot refraktoru, panākumus noteica divi apstākļi: optiskā stikla augstā kvalitāte un tā pulēšanas māksla. Pēc Galileo iniciatīvas daudzi paši astronomi nodarbojās ar lēcu ražošanu. Pjērs Gvinans, zinātnieks XVIII, nolēma iemācīties izgatavot refraktorus. 1799. gadā Gvinanam izdevās uzliet vairākus izcilus diskus ar diametru no 10 līdz 15 cm – tolaik bija nedzirdēts panākums. 1814. gadā Gvinans izgudroja ģeniālu metodi, kā iznīcināt stikla sagataves svītraino struktūru: atlietās sagataves tika sazāģētas un pēc defektu novēršanas atkal pielodētas. Tādējādi paverot ceļu lielu lēcu izveidei. Beidzot Gvinans spēja izliet disku ar 18 collu (45 cm) diametru. Šis bija Pjēra Gvinana pēdējais panākums. Slavenais amerikāņu optiķis Alvans Klārks strādāja pie refraktoru turpmākās izstrādes. Lēcas tika ražotas Kembridžā, Amerikā, un to optiskās īpašības tika pārbaudītas uz mākslīgās zvaigznes 70 m garā tunelī. Jau 1853. gadā Alvans Klārks guva ievērojamus panākumus: izmantojot viņa ražotos refraktorus, bija iespējams novērot vairākas līdz šim nezināmas dubultzvaigznes.

1878. gadā Pulkovas observatorija vērsās pie Klārka uzņēmuma ar pasūtījumu izgatavot 30 collu refraktoru, kas ir lielākais pasaulē. Krievijas valdība šī teleskopa ražošanai piešķīra 300 000 rubļu. Pasūtījums tika izpildīts pusotra gada laikā, un objektīvu no Parīzes firmas Feil stikla izgatavoja pats Alvans Klārks, bet teleskopa mehānisko daļu – vācu uzņēmums Repsald.

Jaunais Pulkovo refraktors izrādījās izcils, viens no labākajiem refraktoriem pasaulē. Bet jau 1888. gadā Hamiltona kalnā Kalifornijā darbu sāka Lika observatorija, kas aprīkota ar Alvana Klārka 36 collu refraktoru. Lieliski atmosfēras apstākļi šeit tika apvienoti ar izcilām instrumenta īpašībām.

Klārka refraktoriem bija milzīga loma astronomijā. Viņi bagātināja planētu un zvaigžņu astronomiju ar ārkārtīgi svarīgiem atklājumiem. Veiksmīgs darbs pie šiem teleskopiem turpinās līdz pat šai dienai.

2. attēls. Refraktora teleskops

3. attēls. Refraktora teleskops

5. Reflektoru teleskopi

Visi lielie astronomiskie teleskopi ir atstarotāji. Atstarojošie teleskopi ir populāri arī hobiju vidū, jo tie nav tik dārgi kā refraktori. Tie ir atstarojoši teleskopi un izmanto ieliektu primāro spoguli, lai savāktu gaismu un veidotu attēlu. Ņūtona tipa reflektoros neliels plakans sekundārais spogulis atstaro gaismu uz galvenās caurules sienas.

Galvenā atstarotāju priekšrocība ir hromatiskās aberācijas neesamība spoguļos. Hromatiskā aberācija ir attēla izkropļojums, ko izraisa tas, ka dažādu viļņu garumu gaismas stari tiek savākti pēc tam, kad tie iziet cauri objektīvam dažādos attālumos no tā; Rezultātā attēls ir izplūdis un tā malas ir krāsainas. Spoguļu izgatavošana ir vienkāršāka nekā milzīgu lēcu slīpēšana, un tas arī noteica atstarotāju panākumus. Tā kā nav hromatisko aberāciju, atstarotājus var padarīt ļoti spilgtus (līdz 1:3), kas refraktoriem ir pilnīgi neiedomājami. Atstarotājus ir daudz lētāk ražot nekā vienāda diametra refraktorus.

Protams, spoguļteleskopiem ir arī trūkumi. To caurules ir atvērtas, un gaisa plūsmas caurules iekšpusē rada nelīdzenumus, kas sabojā attēlu. Spoguļu atstarojošās virsmas salīdzinoši ātri izbalē un ir jāatjauno. Lieliskiem attēliem nepieciešama gandrīz ideāla spoguļa forma, ko ir grūti sasniegt, jo spoguļu forma darbības laikā nedaudz mainās mehāniskās slodzes un temperatūras svārstību dēļ. Un tomēr atstarotāji izrādījās visdaudzsološākais teleskopu veids.

1663. gadā Gregorijs izveidoja atstarojoša teleskopa dizainu. Gregorijs bija pirmais, kurš ierosināja teleskopā izmantot spoguli, nevis objektīvu.

1664. gadā Roberts Huks izgatavoja atstarotāju pēc Gregorija projekta, taču teleskopa kvalitāte atstāja daudz vēlamo. Tikai 1668. gadā Īzaks Ņūtons beidzot uzbūvēja pirmo darbojošos atstarotāju. Šis mazais teleskops bija mazāks pat par Galilejas caurulēm. Galvenā ieliektā sfēriskā spoguļa, kas izgatavots no pulētas spoguļbronzas, diametrs bija tikai 2,5 cm, un tā fokusa attālums bija 6,5 ​​cm. Starus no galvenā spoguļa atstaroja neliels plakans spogulis sānu okulārā, kas bija plakaniski izliekts. objektīvs. Sākotnēji Ņūtona atstarotājs palielinājās 41 reizi, taču pēc okulāra maiņas un palielinājuma samazināšanas līdz 25 reizēm zinātnieks atklāja, ka debess ķermeņi izskatās gaišāki un tos ir ērtāk novērot.

1671. gadā Ņūtons uzbūvēja otru atstarotāju, nedaudz lielāku par pirmo (galvenā spoguļa diametrs bija 3,4 cm ar fokusa attālumu 16 cm). Ņūtona sistēma izrādījās ļoti ērta, un tā joprojām tiek veiksmīgi izmantota līdz šai dienai.

4. attēls. Atstarojošais teleskops

5. attēls. Atstarojošais teleskops (Ņūtona sistēma)

6. Spoguļlēcu teleskopi (katadioptri)

Vēlme samazināt visas iespējamās reflektoru un refraktoru teleskopu aberācijas noveda pie kombinētu spoguļlēcu teleskopu izveides. Spoguļlēcu (katadioptrijas) teleskopi izmanto gan lēcas, gan spoguļus, kā dēļ to optiskais dizains ļauj iegūt izcilu augstas izšķirtspējas attēla kvalitāti, neskatoties uz to, ka viss dizains sastāv no ļoti īsām, pārnēsājamām optiskām caurulēm.

Šajos instrumentos spoguļu un lēcu funkcijas ir atdalītas tā, lai spoguļi veidotu attēlu un lēcas koriģētu spoguļu aberācijas. Pirmo šāda veida teleskopu izveidoja optiķis B. Šmits, kurš 1930. gadā dzīvoja Vācijā. Šmita teleskopā galvenajam spogulim ir sfēriska atstarojoša virsma, kas nozīmē, ka tiek novērstas grūtības, kas saistītas ar spoguļu parabolizāciju. Protams, liela diametra sfēriskam spogulim ir ļoti pamanāmas aberācijas, galvenokārt sfēriskas. Sfēriskā aberācija ir optisko sistēmu kropļojums, ko izraisa tas, ka gaismas stari no punktveida avota, kas atrodas uz optiskās ass, netiek savākti vienā punktā, stariem šķērsojot sistēmas daļas, kas atrodas attālināti no ass. Lai samazinātu šīs novirzes, Šmits galvenā spoguļa izliekuma centrā novietoja plānu stikla korekcijas lēcu. Acīm tas šķiet parasts plakans stikls, taču patiesībā tā virsma ir ļoti sarežģīta (lai gan novirzes no plaknes nepārsniedz dažas simtdaļas mm). Tas ir paredzēts, lai koriģētu primārā spoguļa sfērisko aberāciju, komu un astigmatismu. Šajā gadījumā notiek savstarpēja spoguļa un objektīva aberāciju kompensācija. Lai gan Šmita sistēmā nelielas aberācijas paliek neizlabotas, šāda veida teleskopi pelnīti tiek uzskatīti par vislabākajiem debess ķermeņu fotografēšanai. Galvenā Šmita teleskopa problēma ir tā, ka korekcijas plāksnes sarežģītās formas dēļ tā izgatavošana ir saistīta ar milzīgām grūtībām. Tāpēc lielu Schmidt kameru izveide ir rets notikums astronomiskajā tehnoloģijā.

Slavenais padomju optiķis D. D. Maksutovs 1941. gadā izgudroja jauna veida spoguļlēcas teleskopu, kas ir brīvs no galvenā Šmita kameru trūkuma. Maksutova sistēmā, tāpat kā Šmita sistēmā, galvenajam spogulim ir sfēriska ieliekta virsma. Tomēr sarežģītās korekcijas lēcas vietā Maksutovs izmantoja sfērisku menisku - vāji novirzošu izliektu-ieliektu objektīvu, kura sfēriskā aberācija pilnībā kompensē galvenā spoguļa sfērisko aberāciju. Un tā kā menisks ir nedaudz izliekts un maz atšķiras no plakanparalēlas plāksnes, tas gandrīz nerada hromatisko aberāciju. Maksutova sistēmā visas spoguļa un meniska virsmas ir sfēriskas, kas ievērojami atvieglo to izgatavošanu.

5. attēls. Spoguļlēcas teleskops

7. Radioteleskopi

Radio emisija no kosmosa sasniedz Zemes virsmu bez ievērojamas absorbcijas. Tā uztveršanai tika uzbūvēti lielākie astronomiskie instrumenti — radioteleskopi. Radioteleskops ir astronomisks instruments, kas paredzēts debess ķermeņu pētīšanai radioviļņu diapazonā. Radioteleskopa darbības princips ir balstīts uz radioviļņu un citu elektromagnētiskā spektra diapazonu viļņu uztveršanu un apstrādi no dažādiem starojuma avotiem. Šādi avoti ir: Saule, planētas, zvaigznes, galaktikas, kvazāri un citi Visuma ķermeņi, kā arī gāze. Metāla spoguļantenas, kuru diametrs sasniedz vairākus desmitus metru, atstaro radioviļņus un savāc tos kā optiski atstarojošs teleskops. Radio emisiju reģistrēšanai tiek izmantoti jutīgi radio uztvērēji.

Savienojot atsevišķus teleskopus, to izšķirtspēja tika ievērojami palielināta. Radiointerferometri ir daudz “redzīgāki” nekā parastie radioteleskopi, jo tie reaģē uz ļoti maziem zvaigznes leņķiskajiem nobīdēm, kas nozīmē, ka tie ļauj pētīt objektus ar maziem leņķa izmēriem. Dažreiz radio interferometri sastāv nevis no diviem, bet gan no vairākiem radioteleskopiem.

8. Habla kosmiskais teleskops

Līdz ar Habla kosmiskā teleskopa (HST) palaišanu orbītā astronomija ir veikusi milzīgu lēcienu uz priekšu. Atrodoties ārpus Zemes atmosfēras, HST var ierakstīt objektus un parādības, kuras nevar ierakstīt ar instrumentiem uz Zemes. Objektu attēli, kas novēroti ar uz zemes izvietotiem teleskopiem, šķiet izplūduši atmosfēras refrakcijas, kā arī difrakcijas dēļ objektīva spogulī. Habla teleskops ļauj veikt detalizētākus novērojumus. HST projektu izstrādāja NASA, piedaloties Eiropas Kosmosa aģentūrai (ESA). Šis atstarojošais teleskops, kura diametrs ir 2,4 m (94,5 collas), tiek palaists zemā (610 kilometru) orbītā, izmantojot US Space Shuttle (SPACE SHUTTLE).Projekts ietver periodisku apkopi un teleskopa aprīkojuma nomaiņu. Teleskopa projektētais kalpošanas laiks ir 15 gadi vai vairāk.

Izmantojot Habla kosmisko teleskopu, astronomi varēja precīzāk izmērīt attālumus līdz zvaigznēm un galaktikām, noskaidrojot saistību starp cefeīdu vidējo absolūto lielumu un to spilgtuma izmaiņu periodu. Pēc tam šo savienojumu izmantoja, lai precīzāk noteiktu attālumus līdz citām galaktikām, novērojot atsevišķus cefeīdus šajās galaktikās. Cefeīdas ir pulsējošas mainīgas zvaigznes, kuru spilgtums vienmērīgi mainās noteiktās robežās nemainīgā laika posmā no 1 līdz 50 dienām. Lielais pārsteigums astronomiem, kuri izmantoja Habla teleskopu, bija galaktiku kopu atklāšana virzienos, kas iepriekš tika uzskatīti par tukšu vietu.

9. Secinājums

Mūsu pasaule mainās ļoti strauji. Studiju un zinātnes jomā ir progress. Katrs jauns izgudrojums ir sākums turpmākiem jebkuras jomas pētījumiem un kaut kā jauna vai vairāk uzlabota radīšanai. Tā tas ir astronomijā - līdz ar teleskopa izveidi tika atklātas daudzas jaunas lietas, un viss sākās ar vienkārša, no mūsu laika viedokļa, Galileo teleskopa izveidi. Mūsdienās cilvēce pat ir spējusi iznest kosmosā teleskopu. Vai Galileo varēja par to padomāt, kad viņš izveidoja savu teleskopu?

Teleskopa darbības princips ir nevis palielināt objektus, bet gan savākt gaismu. Jo lielāks ir tā galvenā gaismas savākšanas elementa - objektīva vai spoguļa - izmērs, jo vairāk gaismas tas savāc. Svarīgi, ka kopējais savāktās gaismas daudzums galu galā nosaka redzamās detalizācijas līmeni.

Tā rezultātā teleskopam ir trīs galvenie mērķi: tas savāc starojumu no debess ķermeņiem uz uztveršanas ierīci; konstruē objekta vai noteiktas debess zonas attēlu tā fokusa plaknē; palīdz atšķirt objektus, kas atrodas tuvu leņķiskā attālumā viens no otra un tāpēc nav atšķirami ar neapbruņotu aci.

Mūsdienās nav iespējams iedomāties astronomijas izpēti bez teleskopiem.

Izmantotās literatūras saraksts

1. B.A.Voroncovs-Veļiaminovs, E.K.Strouts, Astronomija 11.kl.; 2002. gads
2. V.N. Komarovs, aizraujošā astronomija, 2002
3. Džims Breitots, 101 galvenā ideja: astronomija; M., 2002. gads
4. http://mvaproc.narod.ru
5. http://infra.sai.msu.ru
6. http://www.astrolab.ru
7. http://referat.ru; Jurija Kruglova kopsavilkums par fiziku par šo tēmu

"Teleskopa dizains, mērķis, darbības princips, veidi un vēsture."

8. http://referat.wwwwww4.com; Vitālija Fomina kopsavilkums par tēmu “Princips

teleskopa darbs un mērķis."

GOU Izglītības centrs Nr. 548 “Tsaricino” Stepanova Olga Vladimirovna Abstrakts par astronomiju Abstrakta tēma: “Teleskopa darbības princips un mērķis” Skolotājs: Zakurdajeva S.Ju Ludza 2007