Ocena brak

Teleskopy zwierciadlane

Autor /Albinos Dodano /05.06.2013

Pierwsze lunety nie były tak doskonałe jak dziś, gdyż ówczesne soczewki miały poważne wady optyczne. Dopiero w roku 1644 fizyk i filozof francuski Rene Descartes, zwany Kartezjuszem (1596-1650), odkrył i ogłosił prawo załamywania się światła, dając tym samym podstawę do obliczania dokładnych parametrów soczewek. Lecz wciąż nie znano sposobu usuwania zniekształceń obrazu, jakie wywołuje aberracja sferyczna i chromatyczna. Oba zjawiska znacznie zmniejszają ostrość obrazu dawanego przez lunetę. W pierwszym przypadku promienie padające na obiektyw ogniskują się w różnej odległości od jego osi optycznej, w drugim zaś - promienie poszczególnych barw nie ogniskują się w tym samym miejscu.

Wpływ aberracji sferycznej i chromatycznej znacznie się jednak zmniejsza, gdy ogniskowa obiektywu jest dostatecznie długa. Spowodowało to wyścig w konstruowaniu coraz dłuższych lunet. Początkowo miały one najwyżej 4-5 m długości, ale wkrótce zaczęto budować o wiele dłuższe. Największa luneta znanego astronoma gdańskiego Jana Heweliusza (1611-1687) osiągnęła aż 45 m długości. Rekord ten został pobity przez francuskiego astronoma Adriana Auzouta (1622-1691), którego luneta osiągnęła prawie 200 m ogniskowej. Posługiwanie się nią było nie tylko trudne, ale wręcz niemożliwe, gdyż pole widzenia było bar-dze małe i luneta nie dawała się skierować na jakieś ciało niebieskie. Gdyby się to zresztą nawet udało, tak długiej lunety w żaden sposób nie można było prowadzić za ruchem obserwowanego obiektu. Zawiodła więc nadzieja na poprawę jakości obrazu drogą zwiększania długości ogniskowej lunety.

Sytuacja uległa poprawie dopiero w roku 1733, gdy optyk angielski Chester Moor Hall (1704—1770) .za soczewką skupiającą obiektywu umieścił dodatkową soczewkę rozpraszającą. Soczewka ta załamywała promienie o różnych barwach odwrotnie niż soczewka skupiająca i usuwała aberrację chromatyczną. Obiektyw taki, zwany obiektywem achromatycznym, skupia promienie o różnych barwach w pobliżu wspólnego ogniska, toteż obrazy dawane przez tę lunetę były już dostatecznie ostre. Wynalazkiem tym zainteresował się angielski optyk i przemysłowiec John Dollond (1706—1761), który wprowadził drobne ulepszenia i wyprodukował wiele doskonałych obiektywów achromatycznych.

Dla astronomii wynalazek ten miał ogromne znaczenie. Obrazy uzyskiwane przez lunetę z obiektywem achromatycznym tak się poprawiły, że nawet mały przyrząd dawał większe powiększenie niż luneta ze zwykłym obiektywem o kilkumetrowej ogniskowej. Od razu też wzrosło zainteresowanie obserwacjami powierzchni planet i Księżyca. Odżyły również nadzieje na zbudowanie lunety, która umożliwiłaby osiągnięcie powiększenia do 20-30 tysięcy razy, co pozwoliłoby dostrzec domniemanych mieszkańców innych światów. Już jednak wkrótce się przekonano, że są to tylko marzenia. Po prostu powiększenie lunety ograniczają ruchy powietrza i nawet w najlepszych warunkach nie uzyskuje się większych niż 1000 razy.

Aberracja chromatyczna była największą wadą lunet soczewkowych, zwanych refraktorami, natomiast produkcja obiektywów achromatycznych pociągała znaczne koszty i była trudna, ponieważ potrzebne są do tego odpowiednie gatunki szkła optycznego i szlifowane są nie dwie, a cztery powierzchnie. Dlatego też przez długi jeszcze czas refraktory były małe, astronomowie zaś na coraz większą skalę zaczęli posługiwać się teleskopami zwierciadlanymi, w których rolę obiektywów spełniają zwierciadła wklęsłe. Teleskopy takie, zwane reflektorami, pozbawione są zupełnie aberracji chromatycznej i, co waż- [21] ne - wymagają szlifowania tylko jednej powierzchni.

Próby budowy teleskopu zwierciadlanego czynione były już na początku XVII wieku, ale dopiero w 1663 roku matematyk i astronom szkocki James Gregory (1638-1675) podał konkretny projekt takiego układu optycznego. Składał się on z głównego zwierciadła o kształcie paraboloidalnym i mniejszego o kształcie elipsoidalnym, kierującym wiązkę światła odbitą od głównego zwierciadła w. kierunku znajdującego się w nim otworu, gdzie umieszczony był zwykły okular. Ten typ teleskopu zwierciadlanego nie znalazł jednak większego uznania u astronomów.

Inny typ teleskopu zwierciadlanego zaprojektował w roku 1668 Izaak Newton i nawet sam go skonstruował. Główne zwierciadło teleskopu Newtona ma zaledwie 30 mm średnicy i kilkadziesiąt centymetrów ogniskowej. W układzie tym na drodze wiązki światła odbitej od głównego zwierciadła umieszczono pod kątem 45° małe zwiercia-dełko płaskie, kierujące wiązkę światła w bok, gdzie obraz ciała niebieskiego można wygodnie obserwować przez okular. Ten typ teleskopu zwierciadlanego znalazł licznych zwolenników i z powodzeniem stosowany jest do dziś, zwłaszcza przez miłośników astronomii - amatorów. Jego budowa jest mało kosztowna i stosunkowo łatwa do wykonania.

Przyjął się również układ optyczny, który w roku 1672 zaproponował astronom francuski Gio-vanni D. Cassegrain (1625-1712). Na osi optycznej głównego zwierciadła umieścił on małe zwierciadło pomocnicze o powierzchni hiperboloidal-nej, które kierowało odbitą od zwierciadła głównego wiązkę światła ku wywierconemu w jego środku otworowi. Ognisko teleskopu wypadało więc na zewnątrz zwierciadła głównego i przez umieszczony tam okular obserwowało się dane ciało niebieskie.

A zatem teleskop w układzie Cassegraina różni się od teleskopu w układzie Gregory’ego głównie tym, że małe zwierciadło pomocnicze nie jest wklęsłe, lecz wypukłe. Konstrukcja ta jest dużo dogodniejsza i dziś bardzo rozpowszechniona.

Mimo to pierwszy teleskop zwierciadlany powstał w układzie zaproponowanym przez Newtona. Było to dzieło angielskiego konstruktora Johna Hadleya (1682-1744), który w 1721 roku zbudował teleskop ze zwierciadłem o średnicy 15 cm i ogniskowej ponad 1,5 m. Pół wieku później astronom angielski Frederick William Herschel (1738-1822) posiada teleskop zwierciadlany już o średnicy 96 cm i ogniskowej 12 m. Rekord ten pobił w roku 1844 astronom irlandzki William W. Parsons, znany jako lord Rossę (1800-1867), który skonstruował teleskop ze zwierciadłem o średnicy 183 cm i ogniskowej 16 m.

Zwierciadła ówczesnych teleskopów były wykonywane ze specjalnego stopu miedzi z cyną, dającego się bardzo dobrze polerować. W drugiej połowie XIX wieku wynaleziono chemiczny sposób osadzania na powierzchni szkła cienkiej warstwy srebra. Od tego też czasu przestano stosować do teleskopów zwierciadła metalowe, gdyż srebro osadzone na szkle lepiej odbija światło.

Dziś wypolerowaną powierzchnię szklanego zwierciadła powleka się w próżni cienką warstwą aluminium. Jest ona znacznie trwalsza od warstwy srebra, a ponadto ma większą zdolność odbijania promieni nadfioletowych.

Podobne prace

Do góry