Structura telescopului. telescoape optice. Opțiuni de selecție a telescopului

Centrul educațional GOU nr. 548 „Tsaritsyno”

Stepanova Olga Vladimirovna

Eseu despre astronomie

Subiect abstract: „Principiul de funcționare și scopul telescopului”

Profesor: Zakurdaeva S.Yu

1. Introducere

2. Istoria telescopului

3. Tipuri de telescoape. Principalele scopuri și principiul de funcționare al telescopului

4. Telescoape refractoare

5. Telescoape reflectorizante

6. Telescoape cu lentilă oglindă (catadioptrice)

7. Radiotelescoape

8 Telescopul spațial Hubble

9. Concluzie

10. Lista literaturii folosite

1. Introducere

Cerul înstelat este foarte frumos, atrage mare interes și atenție. Din cele mai vechi timpuri, oamenii au încercat să știe ce se află în afara planetei Pământ. Dorința de a cunoaște și de a studia i-a determinat pe oameni să caute oportunități de a studia spațiul, așa că a fost inventat telescopul. Telescopul este unul dintre principalele instrumente care a ajutat și ajută la studiul spațiului, stelelor, planetelor. Consider că este important să știm despre acest dispozitiv, pentru că fiecare dintre noi s-a uitat vreodată sau cu siguranță se va uita printr-un telescop cândva. Și asigurați-vă că descoperiți ceva de nedescris frumos și nou.

Astronomia este una dintre cele mai vechi științe, ale cărei origini datează din epoca de piatră (mileniul VI-III î.Hr.). Astronomia studiază mișcarea, structura, originea și dezvoltarea corpurilor cerești și a sistemelor lor.

Omul a început să studieze Universul din ceea ce a văzut pe cer. Și timp de multe secole astronomia a rămas o știință pur optică.

Ochiul uman este un dispozitiv optic foarte perfect creat de natură. El este capabil să capteze chiar și cuante individuale de lumină. Cu ajutorul viziunii, o persoană percepe mai mult de 80% din informațiile despre lumea exterioară. Academicianul S.I. Vavilov a ajuns la concluzia că ochiul uman este capabil să capteze porțiuni nesemnificative de lumină - doar aproximativ o duzină de fotoni. Pe de altă parte, ochiul poate rezista la impactul unor fluxuri de lumină puternice, de exemplu, de la Soare, un reflector sau un arc electric. În plus, ochiul uman este un sistem optic cu unghi larg foarte avansat, cu un unghi mare de vizualizare. Cu toate acestea, ochiul are deficiențe foarte semnificative din punct de vedere al cerințelor observațiilor astronomice. Principalul este că adună prea puțină lumină. Prin urmare, privind cerul cu ochiul liber, vedem departe de toate. Deosebim, de exemplu, doar puțin mai mult de două mii de stele, în timp ce acestea sunt miliarde de miliarde.

Prin urmare, o adevărată revoluție a avut loc în astronomie când telescopul a venit în ajutorul ochiului. Telescopul este principalul instrument folosit în astronomie pentru a observa corpurile cerești, a primi și a analiza radiațiile provenite de la acestea. Telescoapele sunt, de asemenea, folosite pentru a studia radiațiile spectrale, fotografii cu raze X, fotografii ale obiectelor cerești în ultraviolete etc. Cuvântul „telescop” provine din două cuvinte grecești: tele - departe și skopeo - mă uit.

2. Istoria telescopului

Este greu de spus cine a inventat primul telescopul. Se știe că până și anticii foloseau lupe. Ne-a ajuns și o legendă potrivit căreia, se presupune, Iulius Caesar, în timpul unui raid în Marea Britanie de pe țărmurile Galiei, considerat în ochean pământ britanic cețos. Roger Bacon, unul dintre cei mai remarcabili oameni de știință și gânditori ai secolului al XIII-lea, a inventat o astfel de combinație de lentile, cu ajutorul căreia obiectele îndepărtate, atunci când sunt privite, par aproape.

Nu se știe dacă acesta a fost de fapt cazul. Este de netăgăduit însă că în începutul XVII secolului în Olanda, aproape simultan, trei optici au anunțat inventarea unui telescop - Liperschey, Meunus, Jansen. Până la sfârșitul anului 1608, s-au fabricat primii ochelari, iar vestea despre aceste noi instrumente optice s-a răspândit rapid în toată Europa.

Primul telescop a fost construit în 1609 de astronomul italian Galileo Galilei.Galileo. Galileo s-a născut în 1564 în oraș italian Pisa. Fiu al unui nobil, Galileo a fost educat la o mănăstire și în 1595 a devenit profesor de matematică la Universitatea din Padova, una dintre cele mai importante universități europene din acea vreme, situată pe teritoriul Republicii Venețiane. Conducerea universității i-a permis să facă cercetări, iar descoperirile sale despre mișcarea corpurilor au câștigat o largă recunoaștere. În 1609, a primit informații despre invenția unui dispozitiv optic care a făcut posibilă observarea obiectelor cerești îndepărtate. În scurt timp, Galileo a inventat și construit mai multe telescoape proprii. Telescopul avea dimensiuni modeste (lungimea tubului 1245 mm, diametrul obiectivului 53 mm, ocular 25 dioptrii), o schemă optică imperfectă și o mărire de 30x. A folosit telescoape pentru a studia corpurile cerești, iar numărul de stele pe care le-a observat a fost de 10 ori mai mare decât numărul de stele care pot fi văzute cu ochiul liber. Pe 7 ianuarie 1610, Galileo și-a îndreptat telescopul spre cer pentru prima dată. El a descoperit că suprafața Lunii este acoperită dens de cratere și a descoperit 4 dintre cei mai mari sateliți ai lui Jupiter. Când a fost observată cu ajutorul unui telescop, planeta Venus s-a dovedit a fi ca o lună mică. Și-a schimbat fazele, ceea ce a mărturisit circulația sa în jurul Soarelui. Pe Soare însuși (punându-și o sticlă întunecată în fața ochilor), omul de știință a văzut pete negre, respingând astfel învățătura general acceptată a lui Aristotel despre „puritatea inviolabilă a cerului”. Aceste pete au fost deplasate în raport cu marginea Soarelui, din care a făcut concluzia corectă despre rotația Soarelui în jurul axei sale. În nopțile întunecate, când cerul era senin, în câmpul vizual al telescopului galileian erau vizibile multe stele, inaccesibile cu ochiul liber. Descoperirile lui Galileo au marcat începutul astronomiei telescopice. Dar telescoapele sale, care au aprobat în cele din urmă noua viziune asupra lumii copernican, erau foarte imperfecte.

Telescopul lui Galileo

Figura 1. Telescopul lui Galileo

Lentila A, îndreptată spre obiectul de observație, se numește Obiectiv, iar lentila B, pe care observatorul își pune ochiul, se numește Ocular. Dacă lentila este mai groasă la mijloc decât la margini, se numește convergent sau pozitiv, în caz contrar se numește divergent sau negativ. În telescopul lui Galileo, o lentilă plan-convexă a servit ca obiectiv, iar o lentilă plan-concavă a servit ca ocular.

Imaginează-ți cea mai simplă lentilă biconvexă, ale cărei suprafețe sferice au aceeași curbură. Linia dreaptă care leagă centrele acestor suprafețe se numește axa optică a lentilei. Dacă razele care cad paralel cu axa optică cad pe o astfel de lentilă, acestea sunt refractate în lentilă și sunt colectate într-un punct de pe axa optică, numit Focalizarea lentilei. Distanța de la centrul unui obiectiv până la focalizarea acestuia se numește distanță focală. Cu cât curbura suprafețelor lentilei convergente este mai mare, cu atât distanța focală este mai mică. La focalizarea unui astfel de obiectiv se obține întotdeauna o imagine reală a obiectului.

Lentilele difuze, negative se comportă diferit. Ele împrăștie un fascicul de lumină care cade asupra lor paralel cu axa optică și nu razele în sine converg în focarul unei astfel de lentile, ci continuările lor. Prin urmare, se spune că lentilele divergente au o focalizare virtuală și oferă o imagine virtuală. (Fig. 1) arată calea razelor în telescopul galileian. Întrucât corpurile cerești, practic vorbind, sunt „la infinit”, imaginile lor sunt obținute în planul focal, adică. în planul care trece prin focarul F şi perpendicular pe axa optică. Între focalizare și obiectiv, Galileo a plasat o lentilă divergentă care a oferit o imagine virtuală, verticală și mărită a MN. Principalul dezavantaj al telescopului galileian a fost un câmp vizual foarte mic (așa-numitul diametru unghiular al cercului corpului vizibil prin telescop). Din această cauză, îndreptarea telescopului către corpul ceresc și observarea acestuia este foarte dificilă. Din același motiv, telescoapele galileene nu au fost folosite în astronomie după moartea creatorului lor.

Calitatea foarte slabă a imaginii din primele telescoape i-a forțat pe optici să caute modalități de a rezolva această problemă. S-a dovedit că mărirea distanței focale a obiectivului îmbunătățește semnificativ calitatea imaginii. Drept urmare, în secolul al XVII-lea s-au născut telescoape cu o distanță focală de aproape 100 de metri (telescopul lui A. Ozu avea o lungime de 98 de metri). În același timp, telescopul nu avea tub, lentila era amplasată pe un stâlp la o distanță de aproape 100 de metri de ocular, pe care observatorul îl ținea în mâini (așa-numitul telescop „aer). Era foarte incomod să observăm cu un astfel de telescop și Ozu nu a făcut o singură descoperire. Cu toate acestea, Christian Huygens, observând cu un telescop „aer” de 64 de metri, a descoperit inelul lui Saturn și satelitul lui Saturn - Titan și a observat și dungile de pe discul lui Jupiter. Un alt astronom din acea vreme, Jean Cassini, folosind telescoape aeriene, a descoperit încă patru sateliți ai lui Saturn (Iapet, Rhea, Dione, Tethys), un gol în inelul lui Saturn (cassini gap), „mări” și calote polare de pe Marte.

3. Tipuri de telescoape. Principalele scopuri și principiul de funcționare al telescopului

Telescoapele, după cum știți, sunt de mai multe tipuri. Printre telescoapele pentru observare vizuală (optică) există 3 tipuri:

1. Refractare

Se folosește un sistem de lentile. Razele de lumină de la obiectele cerești sunt colectate folosind o lentilă și, prin refracție, intră în ocularul telescopului și oferă o imagine mărită a unui obiect spațial.

2. Reflectori

Componenta principală a unui astfel de telescop este o oglindă concavă. Este folosit pentru a focaliza razele reflectate.

3. Lentila-oglindă

ÎN acest tip Telescoapele optice folosesc un sistem de oglinzi și lentile.

Telescoapele optice sunt de obicei folosite de astronomii amatori.

Oamenii de știință folosesc tipuri suplimentare de telescoape pentru observațiile și analizele lor. Radiotelescoapele sunt folosite pentru a recepționa unde radio. De exemplu, binecunoscutul program de căutare a inteligenței extraterestre numit HRMS, care însemna ascultarea simultană a zgomotului radio al cerului la milioane de frecvențe. Oamenii din spatele acestui program au fost NASA. Acest program a început în 1992. Dar acum ea nu face nicio percheziție. În cadrul acestui program, s-au făcut observații cu radiotelescopul de 64 de metri de la Parax (Australia), la Observatorul Național de Radioastronomie din Statele Unite și la Radiotelescopul de 305 de metri de la Arecibo, dar nu au dat rezultate. .

Telescopul are trei scopuri principale:

Colectați radiațiile de la corpurile cerești către un dispozitiv receptor (ochi, placă fotografică, spectrograf etc.);
A construi în planul său focal o imagine a unui obiect sau a unei anumite secțiuni a cerului;
Ajută la distingerea obiectelor situate la o distanță unghiulară apropiată unele de altele și, prin urmare, imposibil de distins cu ochiul liber.

Principiul unui telescop nu este de a mări obiectele, ci de a colecta lumina. Cu cât dimensiunea elementului principal de colectare a luminii - lentile sau oglinzi - este mai mare, cu atât mai multa lumina el adună. Este important ca cantitatea totală de lumină colectată să determină în cele din urmă nivelul de detaliu vizibil – fie că este vorba despre un peisaj îndepărtat sau despre inelele lui Saturn. Deși mărirea sau puterea telescopului este de asemenea importantă, nu este esențială pentru atingerea nivelului de detaliu.

4. Telescoape refractoare

Telescoapele refractoare sau refractoarele folosesc un obiectiv mare ca element principal de colectare a luminii. Toate modelele de refractoare includ lentile obiective acromatice (cu două elemente) - acest lucru reduce sau elimină practic culoarea falsă care afectează imaginea rezultată atunci când lumina trece prin lentilă. Există o serie de dificultăți în crearea și montarea lentilelor de sticlă mari; în plus, lentilele groase absorb prea multă lumină. Cel mai mare refractor din lume, care are o lentilă cu diametrul lentilei de 101 cm, aparține Observatorului Yerkes.

La crearea unui refractor, două circumstanțe au determinat succesul: calitatea înaltă a sticlei optice și arta de a o lustrui. La inițiativa lui Galileo, mulți dintre astronomi înșiși s-au angajat în fabricarea lentilelor. Pierre Guinant, un om de știință al XVIII-lea, a decis să învețe cum să facă refractori. În 1799, Guinan a reușit să turneze câteva discuri excelente cu un diametru de 10 până la 15 cm - un succes nemaiauzit la acea vreme. În 1814, Guinan a inventat o metodă ingenioasă de distrugere a structurii cu jet în lingouri de sticlă: semifabricatele turnate au fost tăiate și, după îndepărtarea căsătoriei, lipite din nou. Astfel, deschizând calea spre crearea de lentile mari. În cele din urmă, Guinan a reușit să turneze un disc de 18 inchi (45 cm). Acesta a fost ultimul succes al lui Pierre Guinant. Celebrul optician american Alvan Clark a lucrat la dezvoltarea în continuare a refractorilor. Lentilele au fost fabricate în Cambridge, SUA, iar calitățile lor optice au fost testate pe o stea artificială într-un tunel lung de 70 m. Deja în 1853, Alvan Clark a obținut un succes semnificativ: în refractoarele pe care le-a realizat, au fost observate un număr de stele duble necunoscute anterior.

În 1878, Observatorul Pulkovo a abordat firma lui Clark cu o comandă pentru fabricarea unui refractor de 30 de inci, cel mai mare din lume. Guvernul rus a alocat 300.000 de ruble pentru fabricarea acestui telescop. Comanda a fost finalizată într-un an și jumătate, iar obiectivul a fost realizat chiar de Alvan Clark din ochelarii companiei pariziene Feil, iar partea mecanică a telescopului a fost realizată de compania germană Repsald.

Noul refractor Pulkovo s-a dovedit a fi excelent, unul dintre cei mai buni refractori din lume. Dar deja în 1888, Observatorul Lick, echipat cu refractorul de 36 de inci al lui Alvan Clark, și-a început activitatea pe Muntele Hamilton din California. Condițiile atmosferice excelente au fost combinate aici cu calitățile excelente ale instrumentului.

Refractorii lui Clark au jucat un rol uriaș în astronomie. Ei au îmbogățit astronomia planetară și stelară cu descoperiri de o importanță capitală. Lucrările de succes la aceste telescoape continuă până în prezent.

Figura 2. Telescop refractor

Figura 3. Telescop refractor

5. Telescoape reflectorizante

Toate telescoapele astronomice mari sunt reflectoare. Telescoapele reflectorizante sunt, de asemenea, populare în rândul pasionaților, deoarece nu sunt la fel de scumpe ca refractoarele. Sunt telescoape reflectorizante și folosesc o oglindă primară concavă pentru a colecta lumina și a forma o imagine. În reflectoarele de tip newtonian, o oglindă secundară mică și plată reflectă lumina pe peretele tubului principal.

Principalul avantaj al reflectoarelor este absența aberației cromatice în oglinzi. Aberatie cromatica - distorsiunea imaginii datorata faptului ca razele de lumina de diferite lungimi de unda sunt colectate dupa ce trec prin lentila la distante diferite de acesta; ca urmare, imaginea este neclară, iar marginile ei sunt colorate. A face oglinzi este mai ușor decât șlefuirea lentilelor uriașe, iar acest lucru a predeterminat și succesul reflectorilor. Datorită absenței aberațiilor cromatice, reflectoarele pot fi făcute foarte luminoase (până la 1:3), ceea ce este complet de neconceput pentru refractori. La fabricarea reflectoarelor sunt mult mai ieftine decât refractoarele de diametru egal.

Desigur, telescoapele cu oglindă au și dezavantaje. Tuburile lor sunt deschise, iar curenții de aer din interiorul tubului creează neomogenități care strica imaginea. Suprafețele reflectorizante ale oglinzilor se estompează relativ repede și trebuie restaurate. Imaginile excelente necesită o formă aproape perfectă a oglinzii, care este dificil de realizat deoarece forma oglinzilor se modifică ușor în timpul funcționării din cauza solicitărilor mecanice și a fluctuațiilor de temperatură. Cu toate acestea, reflectoarele s-au dovedit a fi cel mai promițător tip de telescoape.

În 1663, Gregory a proiectat un telescop reflectorizant. Grigore a fost primul care a sugerat utilizarea unei oglinzi în loc de lentilă într-un telescop.

În 1664, Robert Hooke a realizat un reflector după designul lui Gregory, dar calitatea telescopului a lăsat mult de dorit. Abia în 1668 Isaac Newton a construit în sfârșit primul reflector funcțional. Acest telescop mic era mai mic ca dimensiune chiar și tuburilor galileene. Concav principal oglindă sferică realizata din bronz lustruit oglinda, avea doar 2,5 cm in diametru, iar distanta sa focala era de 6,5 cm.Razele din oglinda principala erau reflectate de un mic oglindă platăîn ocularul lateral, care era o lentilă plan-convexă. Inițial, reflectorul lui Newton a mărit de 41 de ori, dar schimbând ocularul și scăzând mărirea la 25 de ori, omul de știință a descoperit că corpurile cerești păreau mai strălucitoare și mai convenabil de observat.

În 1671, Newton a construit un al doilea reflector, puțin mai mare decât primul (diametrul oglinzii principale era de 3,4 cm cu o distanță focală de 16 cm). Sistemul lui Newton s-a dovedit a fi foarte convenabil și a fost folosit cu succes până acum.

Figura 4. Telescop reflector

Figura 5. Telescop reflector (sistem Newton)

6. Telescoape cu lentilă oglindă (catadioptrice)

Dorința de a minimiza toate aberațiile posibile ale telescoapelor reflectorizante și refractoare a condus la crearea telescoapelor combinate cu lentile oglindă. Telescoapele cu lentilă oglindă (catadioptrice) folosesc atât lentile, cât și oglinzi, datorită cărora designul lor optic permite obținerea unei calități excelente a imaginii cu rezoluție înaltă, în ciuda faptului că întreaga structură este formată din tuburi optice portabile foarte scurte.

În aceste instrumente, funcțiile oglinzilor și lentilelor sunt separate în așa fel încât oglinzile să formeze imaginea, iar lentilele corectează aberațiile oglinzilor. Primul telescop de acest tip a fost creat de opticianul B. Schmidt, care a locuit în Germania în 1930. La telescopul Schmidt, oglinda principală are o suprafață sferică reflectorizante, ceea ce înseamnă că dificultățile asociate cu parabolizarea oglinzilor sunt eliminate. Desigur, o oglindă sferică cu diametru mare are aberații foarte vizibile, în primul rând sferice. Aberația sferică este o distorsiune în sistemele optice datorită faptului că razele de lumină dintr-o sursă punctiformă situată pe axa optică nu se adună într-un punct cu razele care au trecut prin părți ale sistemului îndepărtate de axă. Pentru a reduce cât mai mult posibil aceste aberații, Schmidt a plasat o lentilă subțire de corecție din sticlă în centrul curburii oglinzii primare. Pentru ochi, pare a fi o sticlă plată obișnuită, dar de fapt suprafața sa este foarte complexă (deși abaterile de la plan nu depășesc câteva sutimi de mm.). Este calculat pentru a corecta aberația sferică, coma și astigmatismul oglinzii principale. În acest caz, parcă, are loc compensarea reciprocă a aberațiilor oglinzii și ale obiectivului. Deși aberațiile minore rămân necorectate în sistemul Schmidt, telescoapele de acest tip sunt considerate pe bună dreptate cele mai bune pentru fotografiarea corpurilor cerești. Principala problemă cu telescopul Schmidt este că, datorită formei complexe a plăcii de corectare, fabricarea acestuia este plină de mari dificultăți. Prin urmare, crearea unor camere Schmidt mari este un eveniment rar în tehnologia astronomică.

În 1941, celebrul optician sovietic D. D. Maksutov a inventat un nou tip de telescop cu lentilă oglindă, lipsit de principalul dezavantaj al camerelor Schmidt. În sistemul Maksutov, precum și în sistemul Schmidt, oglinda principală are o suprafață sferică concavă. Cu toate acestea, în locul unei lentile corective complexe, Maksutov a folosit un menisc sferic, o lentilă difuză convex-concava slabă a cărei aberație sferică compensează complet aberația sferică a oglinzii primare. Și deoarece meniscul este ușor curbat și diferă puțin de o placă plată-paralelă, aproape că nu creează aberații cromatice. În sistemul Maksutov, toate suprafețele oglinzii și meniscului sunt sferice, ceea ce facilitează foarte mult fabricarea lor.

Figura 5. Telescop cu lentilă oglindă

7. Radiotelescoape

Emisia radio din spațiu ajunge la suprafața Pământului fără o absorbție semnificativă. Pentru a-l primi, au fost construite cele mai mari instrumente astronomice, radiotelescoape. Un radiotelescop este un instrument astronomic conceput pentru a studia corpurile cerești din domeniul undelor radio. Principiul de funcționare al unui radiotelescop se bazează pe recepția și procesarea undelor radio și a undelor din alte game ale spectrului electromagnetic din diverse surse de radiație. Astfel de surse sunt: Soarele, planetele, stelele, galaxiile, quasarii și alte corpuri ale Universului, precum și gazele. Oglinzile cu antenă metalică, care ating un diametru de câteva zeci de metri, reflectă undele radio și le adună ca un telescop optic reflector. Receptoarele radio sensibile sunt utilizate pentru a înregistra emisiile radio.

Datorită conectării telescoapelor individuale, a fost posibilă creșterea semnificativă a rezoluției acestora. Interferometrele radio sunt mult mai „vizionate” decât radiotelescoapele convenționale, deoarece răspund la deplasări unghiulare foarte mici ale stelei, ceea ce înseamnă că permit studierea obiectelor cu dimensiuni unghiulare mici. Uneori, interferometrele radio constau nu din două, ci din mai multe radiotelescoape.

8 Telescopul spațial Hubble

Odată cu lansarea telescopului spațial Hubble (HST), astronomia a făcut un salt uriaș înainte. Fiind situat în afara atmosferei pământului, HST poate înregistra astfel de obiecte și fenomene care nu pot fi înregistrate de instrumentele de pe Pământ. Imaginile obiectelor observate cu telescoapele de la sol apar neclare din cauza refracției atmosferice, precum și din cauza difracției din oglinda lentilei. Telescopul Hubble permite observații mai detaliate. Proiectul HST a fost dezvoltat de NASA cu participarea Agenției Spațiale Europene (ESA). Acest telescop reflectorizant, de 2,4 m (94,5 inchi) în diametru, este lansat pe o orbită joasă (610 kilometri) de către naveta spațială americană (SPACIE SHUTTLE) Proiectul prevede întreținerea periodică și înlocuirea echipamentelor de la bordul telescopului. Durata de viață a telescopului este de 15 ani sau mai mult.

Cu ajutorul telescopului spațial Hubble, astronomii au reușit să măsoare mai precis distanțele până la stele și galaxii, clarificând relația dintre magnitudinea medie absolută a Cefeidelor și perioada de schimbare a luminozității lor. Această conexiune a fost apoi folosită pentru mai mult definiție exactă distanțe față de alte galaxii prin observarea unor Cefeide individuale în aceste galaxii. Cefeidele sunt stele variabile pulsatorii a căror luminozitate se schimbă fără probleme în anumite limite pe o perioadă constantă de 1 până la 50 de zile. Marea surpriză pentru astronomii care foloseau telescopul Hubble a fost descoperirea unor grupuri de galaxii în direcții despre care se credea anterior a fi spațiu gol.

9. Concluzie

Lumea noastră se schimbă foarte rapid. Există progrese în domeniul studiilor și științei. Fiecare noua invenție este începutul studiului ulterior al oricărei zone și al creării a ceva nou sau mai îmbunătățit. Așa este și în astronomie - odată cu crearea telescopului, s-au descoperit multe lucruri noi și totul a început odată cu crearea telescopului lui Galileo, ceea ce este simplu, din punctul de vedere al timpului nostru. Până în prezent, omenirea a reușit chiar să ducă telescopul în spațiu. S-ar fi putut gândi Galileo la asta când și-a creat telescopul?

Ca urmare, telescopul are trei scopuri principale: colectează radiațiile de la corpurile cerești către un dispozitiv de recepție; construiește în planul său focal o imagine a unui obiect sau a unei anumite zone a cerului; ajută la distingerea obiectelor situate la o distanță unghiulară apropiată unele de altele și, prin urmare, imposibil de distins cu ochiul liber.

În zilele noastre este imposibil să ne imaginăm studiul astronomiei fără telescoape.

Lista literaturii folosite

B.A.Vorontsov-Velyaminov, E.K.Straut, Astronomie nota 11; 2002
V.N.Komarov, Astronomie fascinantă, 2002
Jim Breitot, 101 idei cheie: astronomie; M., 2002
http://mvaproc.narod.ru
http://infra.sai.msu.ru
http://www.astrolab.ru
http://referat.ru; eseu de Yuri Kruglov despre fizica pe această temă

„Designul, scopul, principiul de funcționare, tipurile și istoricul telescopului”.

8. http://referat.www4.com; eseu de Vitaly Fomin pe tema „Principiul

munca și scopul telescopului.

Centrul de educație GOU nr. 548 „Tsaritsyno” Stepanova Olga Vladimirovna Eseu despre astronomie Subiect eseu: „Principiul de funcționare și scopul telescopului” Profesor: Zakurdaeva S.Yu Ludza 2007 Problema 31

În următoarea sa lecție video de astronomie, profesorul va vorbi despre structura telescopului, precum și despre structura planetei Neptun.

Structura telescopului

Un telescop este un instrument folosit pentru a observa corpurile cerești. Toate telescoapele din lume au același principiu de structură și funcționare. Ei colectează lumina slabă care vine de la stelele îndepărtate și o concentrează în ochiul observatorului. Orice telescop optic, conform principiului structurii sale, constă dintr-o țeavă, un trepied sau o fundație pe care este instalată țeava, o montură cu axe de îndreptare către obiect și, desigur, optica în sine - ocularul și lentilele. În funcție de schema optică, toate telescoapele pot fi împărțite în trei grupuri mari: telescoape cu oglindă, lentile și lentile oglindă. În structura telescoapelor cu oglindă, oglinzile sunt folosite ca element de colectare a luminii. Telescoapele cu lentile folosesc lentile ca elemente de colectare a luminii. Și, în sfârșit, telescoapele cu lentile de oglindă au oglinzi și lentile.

Structura lui Neptun

Neptun este a opta și cea mai îndepărtată planetă sistem solar. Neptun este, de asemenea, a patra planetă ca mărime după diametru și a treia ca mărime după masă. Masa lui Neptun este de 17,2 ori, iar diametrul ecuatorului este de 3,9 ori cel al Pământului. Planeta a fost numită după zeul roman al mărilor. Culoarea albastră a planetei se datorează metanului, care se află în atmosfera superioară a lui Neptun. Pe lângă metan, în structura atmosferei lui Neptun s-au găsit hidrogen și heliu. O proporție mare din compoziția și structura atmosferei planetei este formată din gheață: apă, amoniac, metan. Miezul lui Neptun, ca și Uranus, este compus în principal din gheață și stânci. În atmosfera lui Neptun, cel mai mult Vânturi puternice printre planetele sistemului solar, conform unor estimări, vitezele acestora pot ajunge la 2100 km/h. Neptun are un sistem de inele, deși mult mai puțin semnificativ decât, de exemplu, Saturn. Inelele lui Neptun au o structură specială - sunt particule de gheață acoperite cu silicați sau material pe bază de carbon - cel mai probabil, acest lucru le conferă o nuanță roșiatică.

Conceput pentru a-l folosi pentru a observa obiecte cerești îndepărtate. Dacă traducem acest cuvânt din greacăîn rusă, ar însemna „vizionați departe”.

Astronomii amatori începători sunt cu siguranță interesați de modul în care funcționează un telescop și de ce tipuri de aceste instrumente optice există. Un începător, care a venit la un magazin de optică, îl întreabă adesea pe vânzător: „De câte ori mărește acest telescop?” Pentru unii, următoarea afirmație poate părea surprinzătoare, dar însăși formularea întrebării este incorectă.

Nu este o chestiune de mărire?

Sunt oameni care cred că, cu cât telescopul mărește mai mult, cu atât este mai „rece”. Cineva crede că aduce obiectele îndepărtate mai aproape de noi. Ambele opinii sunt greșite. Sarcina principală a acestui instrument optic este de a colecta radiația undelor din spectrul electromagnetic, care includ lumina pe care o vedem. Apropo, în concept radiatie electromagnetica intră și alte unde (radio, infraroșu, ultraviolete, raze X etc.). Telescoapele moderne pot captura toate aceste distanțe.

Deci, esența funcțiilor telescopului nu este de câte ori mărește, ci câtă lumină poate colecta. Cu cât obiectivul sau oglinda colectează mai multă lumină, cu atât imaginea de care avem nevoie va fi mai clară.

Pentru a crea o imagine bună, sistemul optic al telescopului concentrează razele de lumină într-un punct. Se numește focalizare. Dacă lumina nu este focalizată în ea, vom obține o imagine neclară.

Ce sunt telescoapele?

Cum se face un telescop? Există mai multe tipuri principale:

. În proiectarea refractorului, sunt utilizate numai lentile. Opera sa se bazează pe refracția razelor de lumină;
. Ele constau în întregime din oglinzi, în timp ce aspectul telescopului arată astfel: lentila este oglinda principală și există și una secundară;
sau tip mixt. Acestea constau atât din lentile, cât și din oglinzi.

Cum funcționează refractorii

Lentila oricărui refractor arată ca o lentilă biconvexă. Sarcina sa este de a colecta razele de lumină și de a le concentra la un moment dat (focalizare). Obținem o creștere a imaginii originale prin ocular. Lentilele folosite în modelele moderne de telescoape sunt sisteme optice complexe. Dacă ne limităm la utilizarea unei singure lentile mari, convexe pe ambele părți, aceasta este plină de erori puternice în imaginea rezultată.

În primul rând, inițial, razele de lumină nu se pot aduna clar la un moment dat. Acest fenomen se numește aberație sferică, drept urmare este imposibil să se obțină o imagine cu aceeași claritate în toate zonele sale. Când folosim hover, putem ascuți centrul imaginii, dar obținem margini neclare - și invers.

Pe lângă sferici, refractorii „păcătuiesc” și cu aberație cromatică. Distorsiunea percepției culorilor are loc deoarece compoziția luminii emanate de obiectele spațiale include raze cu un spectru de culori diferit. Când trec prin lentilă, nu pot fi refractate în același mod, prin urmare, sunt împrăștiate de-a lungul diferitelor părți ale axei optice a instrumentului. Rezultatul este o distorsiune puternică a culorii imaginii rezultate.

Opticienii au învățat bine cum să „combate” diferitele tipuri de aberații. În acest scop, ei fac sisteme optice refractoare, formate din diferite lentile. Astfel, corectarea imaginii devine reală, dar o astfel de muncă necesită un efort considerabil.

Cum funcționează reflectoarele

Apariția telescoapelor reflectorizante în astronomie nu este întâmplătoare, deoarece aberația cromatică a „camerelor reflex” este complet absentă, iar distorsiunile sferice pot fi corectate prin realizarea oglinzii principale în formă de parabolă. O astfel de oglindă se numește parabolică. Oglinda secundară, care este, de asemenea, inclusă în designul său, este concepută pentru a devia razele de lumină reflectate de oglinda principală și pentru a afișa imaginea în direcția corectă.

Este oglinda principală, care are forma unei parabole, care are proprietatea unică de a aduce în mod clar toate razele de lumină într-un singur focus.

Telescoape cu lentilă oglindă

Designul optic al telescoapelor cu lentile de oglindă include atât lentile, cât și oglinzi în același timp. Lentila de aici este o oglindă sferică, iar lentilele sunt concepute pentru a elimina toate aberațiile posibile. Dacă comparați telescoapele cu lentile de oglindă cu refractoare și reflectoare, puteți acorda imediat atenție faptului că catadioptria are un tub scurt și compact. Acest lucru se datorează sistemului de reflexii multiple ale razelor de lumină. Dacă se utilizează colocvial astronomi amatori, focalizarea unor astfel de telescoape pare să fie într-o „stare pliată”. Datorită compactității și ușurinței catadioptrei, acestea sunt foarte populare în mediul astronomic, dar astfel de telescoape sunt mult mai scumpe decât un simplu refractor sau obișnuita „camera reflex” newtoniană.

În prezent, o varietate de telescoape pot fi găsite pe rafturile magazinelor. Producătorii moderni au grijă de clienții lor și încearcă să îmbunătățească fiecare model, eliminând treptat deficiențele fiecăruia și ale acestora.

În general, astfel de dispozitive sunt încă aranjate conform unei scheme similare. Care este aranjamentul general al telescopului? Mai multe despre asta mai târziu.

țeavă

Partea principală a instrumentului este țeava. În ea este plasată o lentilă, în care razele de lumină cad mai departe. Lentilele se întâlnesc imediat tipuri diferite. Acestea sunt reflectoare, lentile catadioptrice și refractoare. Fiecare tip are argumentele sale pro și contra, pe care utilizatorii le studiază înainte de a cumpăra și, bazându-se pe ele, fac o alegere.

Principalele componente ale fiecărui telescop: tub și ocular

Pe lângă țeavă, instrumentul are și un găsitor. Putem spune că acesta este o lunetă în miniatură care se conectează la conducta principală. În acest caz, se observă o creștere de 6-10 ori. Această parte a dispozitivului este necesară pentru țintirea prealabilă a obiectului observației.

Ocular

O altă parte importantă a oricărui telescop este ocularul. Utilizatorul observă prin această parte interschimbabilă a instrumentului. Cu cât această parte este mai scurtă, cu atât mărirea poate fi mai mare, dar cu atât unghiul de vedere este mai mic. Din acest motiv, cel mai bine este să achiziționați simultan mai multe oculare diferite cu dispozitivul. De exemplu, cu focalizare fixă și variabilă.

Montaj, filtre si alte detalii

Montarea vine și în mai multe tipuri. De regulă, telescopul este montat pe un trepied, care are două axe de rotație. Și există și „monturi” suplimentare pe telescop, care merită menționate. În primul rând, acestea sunt filtre. Ele sunt necesare de către astronomi pentru o varietate de scopuri. Dar pentru începători, nu este necesar să le achiziționeze.

Adevărat, dacă utilizatorul intenționează să admire luna, atunci veți avea nevoie de un filtru lunar special care vă va proteja ochii de o imagine prea strălucitoare. Există și filtre speciale care sunt capabile să elimine lumina interferentă a luminilor orașului, dar sunt destul de scumpe. Pentru a vizualiza obiectele în poziția corectă sunt utile și oglinzile diagonale care, în funcție de tip, sunt capabile să devieze razele cu 45 sau 90 de grade.

Este incredibil de interesant să observați frumusețea corpurilor cerești, mai ales noaptea, când stelele, planetele și diverse galaxii sunt deschise ochiului. Dacă doriți să vă alăturați celor care iubesc astronomia și să vadă toate stelele, atunci trebuie să cumpărați un telescop. Unde sa încep? Cum să alegi un telescop pentru începători? Pentru a face acest lucru, nu aveți nevoie atât de mult - un dispozitiv optic potrivit, o hartă stelară și un interes nebun pentru această știință misterioasă. Astăzi veți învăța ce este un telescop, luați în considerare varietățile sale, la ce parametri ar trebui să fiți atenți atunci când alegeți un instrument care vă va deschide lumea stele strălucitoareși constelații.

Întrebări principale

Cum să alegi un telescop? Înainte de a cumpăra un telescop, încercați să înțelegeți ce doriți să obțineți din această achiziție. Vă recomandăm să faceți o listă de întrebări și să încercați să răspundeți la ele înainte de a merge la magazin. Trebuie să răspundeți la următoarele întrebări:

Ce obiecte ai vrea să vezi pe cer?
Unde intenționați să utilizați dispozitivul - acasă sau în aer liber?
Ești interesat de astrofotografie în viitor?
Cât ești dispus să cheltuiești pentru hobby-ul tău?
Ce fel de corpuri cerești ați dori să observați - cele mai apropiate planete ale sistemului solar sau cele mai îndepărtate galaxii și nebuloase?

Este foarte important să oferiți răspunsul corect la aceste întrebări. Instrumentul costă mulți bani și trebuie să alegi modelul potrivit pentru a cumpăra un telescop care se potrivește pe deplin experienței și preferințelor tale personale.

Principiul de funcționare și dispozitivul telescopului

Un astfel de dispozitiv optic este un dispozitiv destul de complex, datorită căruia chiar și cele mai îndepărtate obiecte (terestre sau astronomice) pot fi văzute într-o lupă multiplă. Designul său constă dintr-un tub, unde la un capăt (mai aproape de cer) o lentilă de colectare a luminii sau o oglindă concavă - un obiectiv este încorporat. Pe de altă parte este așa-numitul ocular, prin care vedem imaginea îndepărtată. Vom vorbi despre ce telescop este mai bun puțin mai târziu.

Designul telescopului este echipat cu următoarele echipamente suplimentare:

Motor de căutare pentru detectarea anumitor obiecte astronomice.
Filtre de lumină care blochează strălucirea puternică a corpurilor cerești.
Plăci de corectare sau oglinzi diagonale capabile să rotească imaginea vizibilă pe care o transmite obiectivul „cu susul în jos”.

Telescoapele de uz profesional, care sunt echipate cu capabilități de astrofotografie și înregistrare video, pot fi echipate cu următoarele echipamente:

Sistem de căutare GPS.
Echipamente electronice sofisticate.
Motor electric.

Tipuri de telescoape

Acum vă vom prezenta principalele tipuri de instrumente optice, care sunt diferite între ele în tipul de design, prezența componentelor și elementelor suplimentare.

Refractori (cu lentile)

Acest tip de telescop este ușor de recunoscut după designul său destul de simplu, care seamănă cu o lunetă. Lentila și ocularul sunt pe aceeași axă, iar obiectul de mărire este transmis în spectru direct - la fel ca în primele telescoape produse cu mulți ani în urmă.

Astfel de dispozitive optice de refracție pot colecta lumina reflectată a obiectelor cerești cu ajutorul a 2-5 lentile de mărire-convexe situate la două capete ale unui tub lung al structurii.

Cum să alegi un telescop pentru un iubitor de astrologie?

Aparatul lentilelor este perfect pentru începători pentru a observa viața obiectelor cerești. Telescoape cu lentile permit o vedere bună atât a obiectelor terestre, cât și a celor cerești care trec dincolo de sistemul nostru solar. Când utilizați un telescop refractor, puteți observa că atunci când lumina este captată de lentilă, claritatea imaginii se poate pierde și, cu măriri multiple, pot fi observate obiecte ușor neclare.

Important! Este mai bine să utilizați un astfel de dispozitiv într-o zonă deschisă, în mod ideal în afara orașului, unde nu există iluminare a cerului cu raze străine.

Avantaje:

Ușor de utilizat și nu necesită întreținere suplimentară costisitoare.
Designul sigilat al dispozitivului protejează dispozitivul de praf și umiditate.
Rezistent la schimbările de temperatură
Ele pot produce o imagine clară și luminoasă a obiectelor astronomice din apropiere.
Au o durată lungă de viață.

Defecte:

Foarte mari si grele (greutatea unor telescoape ajunge la 20 kg).
Diametrul maxim al lentilei de mărire este de 150 mm.
Nu este potrivit pentru observații urbane.

În funcție de tipul de lentile optice, telescoapele sunt împărțite în următoarele tipuri:

Acromatic - echipat cu mărire optică mică și medie, dar arată o imagine plată.
Apocromatic - produce o imagine convexă, dar exclude defecte de contur neclare și apariția unui spectru de lumină secundar.

Reflectori (oglinda)

Cum să alegi un telescop pentru observații? Munca unui astfel de telescop este de a capta și transmite un fascicul de lumină folosind două oglinzi concave: prima se află în interiorul tubului, a doua refractă imaginea într-un unghi, direcționând-o către lentila laterală.

Spre deosebire de un aparat reflector, un astfel de telescop poate studia regiunea profundă a spațiului și poate obține o imagine mai bună a galaxiilor îndepărtate. Deoarece oglinzile sunt mai ieftine decât lentilele, prețul va fi adecvat - scăzut.

Important! Nu va fi ușor pentru un utilizator începător să gestioneze setările și ajustările tehnice complexe ale unui astfel de telescop. De aceea, vă recomandăm să exersați mai întâi pe un reflector, iar ulterior să treceți la un mai mult nivel inalt profesional.

Pro:

Simplitatea designului telescopului.
Dimensiune compactă și greutate redusă.
Captează bine lumina slabă a celor mai îndepărtate obiecte spațiale.
Diafragma de mărire cu diametru mare (de la 250-400 mm), care transmit o imagine mai contrastantă și mai luminoasă, fără defecte.
Preț accesibil în comparație cu refractoarele scumpe

Minusuri:

Necesită experiență specială și timp pentru a configura sistemul optic.
Particulele de praf și murdărie pot pătrunde în interiorul structurii.
Nu-i plac schimbările de temperatură.
Nu este potrivit pentru vizualizarea obiectelor din sistemul solar terestre și din apropiere.

Catadioptria (lentila oglinda)

Lentilele și oglinzile sunt elementele constitutive ale lentilelor telescoapelor catadioptrice. Acest dispozitiv include toate avantajele și corectează maxim defectele cu ajutorul plăcilor speciale. Cu un astfel de dispozitiv, nu numai că poți obține cea mai clară imagine a corpurilor cerești apropiate și îndepărtate, dar și să faci fotografii de înaltă calitate obiect văzut.

Pro:

Dimensiuni mici și portabilitate.
Ele transmit imaginea de cea mai înaltă calitate dintre toate telescoapele existente.
Echipat cu deschidere de până la 400 mm.

Minusuri:

Scump.
Acumularea de aer în interiorul tubului telescopic.
Proiectare și control complexe.

Opțiuni de selecție a telescopului

Este timpul să ne uităm la principalele caracteristici ale instrumentelor optice moderne pentru a înțelege cum să alegeți un telescop pentru începători și nu numai.

Diafragma (diametrul lentilei)

Este principalul criteriu de alegere a oricărui telescop. Capacitatea unei oglinzi sau a unui obiectiv de a capta lumina depinde de deschiderea lentilei: cu cât această caracteristică este mai mare, cu atât mai multe raze reflectate vor pătrunde în obiectiv. Datorită acestui lucru, puteți vedea o imagine de înaltă calitate și chiar puteți surprinde vizibilitatea slabă a obiectelor spațiale cele mai îndepărtate.

Atunci când alegeți o deschidere în funcție de obiectivele dvs., ghidați-vă de următoarele numere:

Pentru a vedea detaliile clare ale imaginii planetelor sau sateliților din apropiere, este suficient un telescop cu un diametru de până la 150 mm. Pentru condițiile urbane, această cifră poate fi redusă la 70-90 mm.
Un aparat cu o deschidere mai mare de 200 mm va putea lua în considerare obiecte cerești mai îndepărtate.
Dacă doriți să vedeți corpuri cerești aproape și îndepărtate în afara orașului, puteți încerca cea mai mare dimensiune a lentilelor optice - până la 400 mm.

Distanta focala

Distanța de la corpurile cerești până la punctul din ocular se numește distanță focală. Aici toate razele de lumină formează un fascicul de o singură strălucire. Acest indicator dictează gradul de mărire și claritate a imaginii vizibile - cu cât este mai mare, cu atât mai bine vom vedea corpul ceresc de interes. Cu cât focalizarea este mai mare, cu atât telescopul în sine este mai lung, astfel încât astfel de dimensiuni pot afecta compactitatea depozitării și transportului său.

Important! Un dispozitiv cu focalizare scurtă poate fi păstrat acasă, dar un dispozitiv cu focalizare lungă poate fi păstrat într-o cameră mai spațioasă, de exemplu, în curtea unei case sau într-o casă de țară.

Mărire

Acest indicator este ușor de determinat prin împărțirea distanței focale la caracteristica ocularului dumneavoastră. Deci, dacă diametrul telescopului este de 800 mm, iar ocularul este de 16, atunci puteți obține o mărire optică de 50x.

Important! Dacă instalați un ocular mai slab sau mai puternic, puteți regla independent mărirea diferitelor obiecte.

Astăzi, producătorii oferă o varietate de optice - de la cea mai joasă (4-40 mm) la cea mai înaltă, care poate dubla focalizarea unui dispozitiv optic.

Tip montură

Acesta nu este altceva decât un suport pentru un telescop. Scopul său direct este confortul utilizării telescopului.

Setul amator și semi-profesional constă din 3 tipuri principale de astfel de suporturi mobile:

Azimuthal - un suport destul de simplu care mută dispozitivul pe orizontală și pe verticală. Refractoarele și catadioptria sunt echipate cu un astfel de suport. Pentru astrofotografie, o montură azimutală nu este potrivită, deoarece nu este capabilă să surprindă o imagine clară a obiectului.
Ecuatorial - are o greutate și dimensiuni impresionante, dar găsește perfect luminatorul potrivit la coordonatele date. Acest tip de montură este potrivit pentru reflectoarele care captează cele mai îndepărtate galaxii. Montura ecuatorială este foarte populară în rândul astrofotografilor.
Sistemul Domson este o încrucișare între o bază azimutală ieftină obișnuită și un design ecuatorial puternic. Foarte des este adăugat la pachet cu reflectoare puternice.

Nu plătiți în exces pentru dimensiunile telescopului. Ar trebui să fie astfel încât să îl puteți transporta și transporta singur. Cel mai bun telescop pentru casă ar trebui să fie cât mai compact posibil și ușor de utilizat.
Dacă veți transporta dispozitivul într-o mașină, atunci trebuie să vă asigurați că dimensiunile conductei permit plasarea acestuia în habitaclu sau în portbagaj. În caz contrar, va trebui să reparați nu numai telescopul, ci și camionul.
Alegeți un loc în avans pentru a vizualiza obiectele cerești. Cea mai bună opțiune va fi un loc care se află în afara orașului. Dacă nu aveți transport, atunci opriți-vă la cea mai apropiată punte de observație cu absența zonelor rezidențiale din apropiere și a altor clădiri.
Dacă sunteți începător, atunci nu cheltuiți întregul buget acumulat deodată. Achiziționarea de oculare, filtre puternice și alte echipamente este un proces foarte costisitor.
Încercați să observați corpurile cerești cât mai des posibil. Deci, dacă folosiți un telescop în fiecare zi și priviți aceleași obiecte, atunci în timp puteți vedea noile lor schimbări și mișcări.
Dacă scopul tău este să studiezi cele mai îndepărtate galaxii și nebuloase, atunci cumpără un reflector cu un diametru de 250 mm sau mai mult, complet cu un suport de azimut.
Fanii astrofotografiei nu pot face fără un dispozitiv optic catadioptric cu o deschidere puternică (400 mm) și cea mai lungă focalizare de la 1000 mm. Puteți adăuga o montură ecuatorială automată la kit.
Ii poti oferi copilului tau un telescop refractor de buget si usor de folosit din seria pentru copii, dotat cu deschidere de 70 mm pe suport azimutal. Și un adaptor suplimentar vă va ajuta să faceți fotografii spectaculoase ale Lunii și ale obiectelor de la sol.

filmare

Sperăm cu adevărat că după ce ai citit articolul nostru, ai devenit un expert în domeniul telescoapelor, iar alegerea unui telescop bun pentru casa ta nu va fi o problemă pentru tine. Vizionarea Lunii, stelelor, planetelor, galaxiilor, nebuloaselor interesante este extrem de interesantă și extrem de interesantă! Vă dorim noi descoperiri și viață lungă a telescopului dumneavoastră!