Бывают ситуации, когда по разным причинам мы не можем приблизиться к изучаемому объекту и рассмотреть его в необходимых подробностях. Наши глаза — это инструмент общего назначения: их чувствительность и разрешающая способность ограничены, а увеличение минимально. Чтобы усилить свои возможности, мы используем телескопы. Телескоп — это оптический прибор, предназначенный для наблюдения удаленных объектов. Параллельные лучи света, попадающие в телескоп, собираются объективом в точке фокуса. Затем они проходят через окуляр — систему линз, действие которой противоположно действию объектива. Окуляр преобразует расходящиеся из точки фокуса лучи в параллельные, обеспечивая увеличение построенного объективом изображения.
Рефракторы (линзовые телескопы)
Есть два основных метода фокусировки световых лучей в телескопе. В первом методе лучи фокусируются стеклянным объективом, который состоит из одной или нескольких линз. Работающие таким образом телескопы называют рефракторами.
Рефракторы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими конструкциями телескопов. Во-первых, в них не проникает пыль и влага, так как труба закрыта объективом. Во-вторых, оптические элементы рефрактора фиксируются на фабрике и не требуют юстировки — тонкой настройки оптической системы. В-третьих, в отличие от других систем, в рефракторах нет экранирования объектива, которое уменьшает количество собираемого света и искажает дифракционную картину. В результате получается высококонтрастное, с прекрасным разрешением изображение, идеально подходящее для наблюдений Луны и планет.
Одним же из основных недостатков рефракторов является окрашивание ярких объектов цветными ореолами (этот дефект называется хроматической аберрацией). Причина появления ореолов заключается в том, что лучи разных длин волны преломляются линзой по-разному. Этот недостаток можно исправить практически полностью, если сделать объектив из нескольких очень точно выполненных линз, изготовленных из специально подобранных сортов стекла. Однако стоимость таких объективов очень высока.
Рефлекторы (зеркальные телескопы)
Второй способ фокусировки света — отражение входящих лучей вогнутой зеркальной поверхностью. Так устроены телескопы, называемые рефлекторами. Наиболее распространенные на сегодняшний день рефлекторы называют рефлекторами Ньютона, потому что первым такую конструкцию создал Исаак Ньютон.
Зеркало представляет собой стеклянный диск, одна из сторон которого имеет сферическую или параболическую форму и покрыта отражающим слоем. При этом окрашивания предметов, как в рефракторе, не происходит, т.к. попадающий в телескоп свет не проходит через стекло, а отражается от зеркальной поверхности объектива. Наиболее просты в производстве зеркала сферической формы. Однако если сделать такое зеркало достаточно светосильным (f/7 и менее), лучи с его краев и лучи из центра будут сходиться в разных точках, что приведет к падению четкости изображения. Чтобы устранить этот дефект, называемый сферической аберрацией, поверхность зеркала делают параболической.
Поскольку собранный главным зеркалом свет отражается обратно, его нужно перенаправить, чтобы вывести из трубы. Это делается с помощью небольшого плоского зеркала эллиптической формы (называемого вторичным), расположенного под углом в 45 градусов к оптической оси главного зеркала. К сожалению, вторичное зеркало и система его крепления неизбежно будут экранировать главное зеркало, уменьшая количество собираемого им света и снижая общий контраст изображения.
Вследствие того, что для изготовления рефлектора требуется отполировать всего две оптические поверхности (главное и вторичное зеркала), причем качество каждой из них можно проконтролировать отдельно, производство телескопов этой системы является наиболее дешевым, по сравнению с телескопами других конструкций. С другой стороны, длинная оптическая труба рефлектора Ньютона делает его более чувствительным к колебаниям от ветра, по сравнению с более компактными системами. Еще одним недостатком рефлекторов является необходимость периодически производить юстировку (настройку) его оптических элементов.
Катадиоптрические (зеркально-линзовые) телескопы
Третья группа телескопов, называемых катадиоптрическими (зеркально-линзовыми), представляет собой гибрид двух предыдущих систем — для того чтобы управлять ходом лучей в них используются и линзы, и зеркала. Примерами таких инструментов являются катадиоптрические телескопы Ньютона, телескопы Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена.
Катадиоптрический рефлектор Ньютона — это классический рефлектор, в который добавлена корректирующая линза, расположенная на пути световых лучей перед точкой фокуса. Этот корректор увеличивает эффективное фокусное расстояние объектива, позволяя значительно укоротить длину трубы. Например, сочетание главного зеркала с фокусом 500 мм и 2-кратного корректора дает результирующее фокусное расстояние 1000 мм, но длина трубы остается такой же, как и у обычного ньютоновского рефлектора с фокусом 500 мм! Катадиоптрические рефлекторы более компактны и меньше подвержены колебаниям от ветра, чем простые Ньютоны, но имеют большее экранирование и могут быть более сложными в юстировке.
В телескопах Шмидта-Кассегрена световые лучи вначале проходят через тонкую асферическую пластину, подобранную таким образом, чтобы она исправляла сферическую аберрацию главного зеркала. Отразившись от главного, а затем и вторичного зеркала, лучи вновь отправляются в сторону главного зеркала и выходят из трубы через отверстие в нем. Прямо за этим отверстием устанавливается окуляр или диагональное зеркало. Фокусировка осуществляется перемещением окуляра или главного зеркала. Основное достоинство Шмидта-Кассегрена — компактность (труба получается в три раза короче рефлектора Ньютона с тем же фокусным расстоянием). Основной недостаток — относительно большое вторичное зеркало, которое уменьшает количество собираемого света и приводит к небольшому падению контраста изображения.
Телескопы Максутова-Кассегрена схожи с телескопами Шмидта-Кассегрена, только вместо корректирующей пластины Шмидта в них используется выпукло-вогнутая линза (мениск), обе поверхности которой имеют сферическую форму. Роль вторичного зеркала в этих телескопах играет небольшой центральный "пятачок", расположенный с внутренней стороны мениска и покрытый отражающим материалом. Проходя через мениск, свет попадает на главное зеркало, отражается от него, попадает на зеркальный "пятачок" на внутренней стороне мениска, вновь отражается и, так же как и в телескопах Шмидта-Кассегрена, выходит из трубы через отверстие в главном зеркале. Такая конструкция проще в изготовлении по сравнению с телескопами Шмидта-Кассегрена, но имеет больший вес за счет более тяжелого мениска.
два основных метода фокусировки световых лучей в телескопе. В первом методе лучи фокусируются стеклянным объективом, который состоит из одной или нескольких линз. Работающие таким образом телескопы называют рефракторами.
способ фокусировки света — отражение входящих лучей вогнутой зеркальной поверхностью. Так устроены телескопы, называемые рефлекторами. Наиболее распространенные на сегодняшний день рефлекторы называют рефлекторами Ньютона, потому что первым такую конструкцию создал Исаак Ньютон.
группа телескопов, называемых катадиоптрическими (зеркально-линзовыми), представляет собой гибрид двух предыдущих систем — для того чтобы управлять ходом лучей в них используются и линзы, и зеркала. Примерами таких инструментов являются катадиоптрические телескопы Ньютона, телескопы Шмидта-Кассегрена и Максутова-Кассегрена.
вначале проходят через тонкую асферическую пластину, подобранную таким образом, чтобы она исправляла сферическую аберрацию главного зеркала. Отразившись от главного, а затем и вторичного зеркала, лучи вновь отправляются в сторону главного зеркала и выходят из трубы через отверстие в нем. Прямо за этим отверстием устанавливается окуляр или диагональное зеркало. Фокусировка осуществляется перемещением окуляра или главного зеркала. Основное достоинство Шмидта-Кассегрена — компактность (труба получается в три раза короче рефлектора Ньютона с тем же фокусным расстоянием). Основной недостаток — относительно большое вторичное зеркало, которое уменьшает количество собираемого света и приводит к небольшому падению контраста изображения.
