Telescop optic
Telescopul optic este un instrument optic pentru observarea astronomică în domeniul radiațiilor electromagnetice vizibile.
Telescopul optic constă în esență din unul sau mai multe elemente optice care colectează și focalizează lumina și dintr-un al doilea grup de elemente care pot fi un ocular , dacă observarea are loc direct cu ochiul , sau un element sensibil care poate fi o placă fotografică sau un senzor electronic.
Telescopul optic poate fi realizat prin utilizarea lentilelor , iar în acest caz vorbim despre un telescop refractant sau prin utilizarea oglinzilor , iar în acest caz vorbim despre un telescop reflectorizant ; sau cu schemă mixtă.
Telescopul diferă de telescop prin faptul că oferă imagini care nu sunt răsturnate și este conceput pentru observații terestre, adesea cu mâna liberă.
Tipuri de telescoape optice
Telescoapele optice sunt împărțite în principal în două clase, refractoare și reflectoare , pe baza tipului de elemente optice utilizate.
- Telescopul refractar, datorită unui set de lentile , exploatează fenomenul refracției pentru a focaliza imaginea.
- Telescopul reflectorizant, datorită unui set de oglinzi , exploatează fenomenul de reflexie pentru a focaliza imaginea.
Cu toate acestea, există multe scheme optice mixte, numite reflectoare reflexe care, în timp ce utilizează o oglindă ca element principal ( oglindă primară ) și din acest motiv sunt, în orice caz, adesea considerate telescoape reflectorizante, sunt de asemenea echipate cu lentile corective. Elementele corective de acest tip sunt, de exemplu, placa Schmidt sau obiectivul Barlow . Telescoapele mixte au de obicei caracteristici mai compacte decât tubul optic.
Dimensiunile telescoapelor optice variază de la câțiva centimetri în diametru ale telescoapelor amatoare de nivel inferior la telescoapele mari ale observatoarelor astronomice care au diametre de câțiva metri. Deschiderile mari de peste doi metri sunt domeniul incontestabil al telescoapelor reflectorizante. Dincolo de o anumită dimensiune, de fapt, lentilele devin atât de scumpe și grele încât să facă utilizarea lor impracticabilă din punct de vedere tehnic și economic.
Refractori
Refractorii sunt primele instrumente optice care au fost folosite pentru astronomie și se caracterizează printr-un obiectiv cu lentile.
Refractorii pot fi de tip acromatic , semi-apocromatic sau apocromatic, în funcție de capacitatea de a focaliza lumina de diferite culori în același punct.
În refractori, imaginile astronomice posedă o claritate foarte mare, din acest motiv, ele sunt în general preferate de amatori care observă detaliile evazive ale planetelor, adesea cu un contrast redus.
În utilizarea amatorilor, telescopul obiectivului găsește cele mai bune aplicații în observarea planetelor , chiar dacă, datorită costurilor ridicate de producție, pentru un astronom amator este posibil să cumpere un reflector semnificativ mai mare la același cost și, prin urmare, echipat în general cu o putere de rezolvare mai mare.
Reflectoare
Telescoape newtoniene
„Newtonienii” sunt primele telescoape oglindă care au fost construite și poartă numele inventatorului lor, Isaac Newton . Sunt considerați telescoape deosebit de economice și convenabile și în funcție de greutatea lor (mult mai mică decât un refractor). Deși cu unele modele este posibil să se facă astrofotografie , poziția ocularului face dificilă poziționarea camerei și echilibrarea instrumentului (în multe modele comerciale, chiar și focuserul nu este potrivit). O altă problemă este legată de colimarea opticii care suferă cu ușurință nealinieri cauzate de șocuri sau vibrații.
Configurația newtoniană este utilizată și pentru modelele numite dobsonieni : telescoape formate dintr-un tub optic newtonian, care se sprijină pe o montură altazimut formată dintr-o furcă și o platformă rotativă sprijinită pe sol. Dobsonienii sunt ieftini, deoarece suporturile lor sunt alcătuite doar din elemente esențiale, iar configurația optică newtoniană este relativ ieftină și mai ușor de construit decât alte tipuri de telescoape reflectorizante. În timp ce în alte monturi mai complexe mișcările de precizie pentru îndreptarea și urmărirea cerului se produc prin așa-numitele mișcări micrometrice (un sistem de angrenaje, mișcat de un buton în anumite telescoape amatori) sau prin intermediul motoarelor gestionate de un computer, în Montarea dobsoniană mișcările se fac prin împingerea telescopului cu mâna. Prin urmare, este un montaj altazimut care nu este foarte precis în urmărirea cerului și, prin urmare, nu este foarte potrivit pentru astrofotografie, cu toate acestea simplitatea extremă a construcției și rentabilitatea vă permit să creați telescoape foarte mari la costuri reduse, făcându-le foarte potrivite pentru entuziaști.observații vizuale ale obiectelor slabe precum nebuloase și galaxii.
Deși sunt populare în rândul amatorilor, la observatorii profesioniști este preferată utilizarea configurațiilor mai compacte: pentru telescoapele cu diametru mare, acestea se traduc într-o reducere considerabilă a dimensiunii și greutății, prin urmare, în structuri mai simple pentru a le adăposti și a le susține, ceea ce îl face mai puțin dificil. și mai puțin costisitoare pentru construcția firmelor de inginerie.
Telescoape catadioptrice
Alte telescoape foarte populare printre astronomii amatori sunt Schmidt-Cassegrain și Maksutov-Cassegrain, variante ale configurației Cassegrain și echipate cu o placă de corecție, datorită căreia se numesc catadioptrice . Aceste telescoape sunt ușor de transportat (la modelele mai mici), fiind caracterizate printr-un tub optic deosebit de scurt, fără a trebui să sacrifice distanța focală . Pe de altă parte, obstrucția secundarului este, în general, mai mare decât newtonienii și complexitatea mai mare îi face de obicei mai scumpi. În ciuda acestui fapt, Maksutov-urile se disting în egală măsură prin claritate bună și oferă performanțe bune pentru observarea planetară.
Aceste telescoape sunt în general potrivite pentru astrofotografie și pentru utilizare cu camere sau CCD-uri . De fapt, multe obiective fotografice nu sunt altceva decât acest tip de optică și invers, obiectivele Maksutov au fost transformate în telescoape mici (sau uneori în binocluri mari [1] ). Datorită compactității acestor configurații, multe telescoape computerizate portabile au acest tip de optică.
Construirea unei plăci corectoare în telescoape profesionale mai mari este mai puțin rentabilă, astfel încât acestea folosesc configurații non-catadriotice Cassegrain sau Ritchey-Chrétien .
Ritchey-Chrétien este un telescop aplanatic, adică lipsit de aberații sferice și de comă . Are un domeniu normal util între 0,8 și 1,5 grade și necesită un obiectiv numit aplatizator de câmp.
Părți ale unui telescop optic
Tub optic
Termenul de tub optic , uneori menționat prin acronimul OTA ( Optical Tube Assembly ), se referă atât la suportul mecanic al diferitelor părți optice ale telescopului, cât și la optica principală și secundară asamblată ca un întreg în tub.
În telescoapele astronomice moderne moderne, în comparație cu un tub real, utilizarea unui spalier mai ușor și mai rigid este din ce în ce mai răspândită.
- Oglinda principală principală: este plasată în partea din spate a tubului; este în general parabolică, acoperită cu un strat subțire de aluminiu reflectorizant. Colectează lumina, o reflectă către oglinda secundară care, la rândul ei, o trimite către ocular.
- Oglindă secundară: este plasată în partea din față a tubului, are o formă plană și eliptică; reflectă lumina colectată de oglinda principală către ocular.
- Dispozitive pentru adăpostirea și adaptarea ocularelor, filtre, lentile suplimentare, spectroscopuri, suporturi pentru plăci, adaptoare pentru fotografiere cu CCD etc.
Căutător
Finderul este un mic telescop refractar cu dimensiuni considerabil mai mici decât telescopul primar la care este integrat și a cărui singură funcție este de a facilita indicarea unui obiect ceresc: pentru a realiza acest lucru, acesta se caracterizează printr-un câmp vizual considerabil (chiar și de 30 ° - 40 °) și mărire redusă pentru a se putea conforma cu diametrul pupilei ochiului uman (între 6 și 8 mm) datorită nivelurilor foarte scăzute de iluminare nocturnă. La telescoapele profesionale, diametrul obiectivului depășește rareori 50-60 milimetri; la cei amatori cel mai frecvent obiectiv este de 30 sau 50 de milimetri. De asemenea, pe piață sunt găsiți particulari cu intersecții iluminate, deoarece cel standard are o puternică tendință de a se amesteca cu fundalul cerului întunecat.
Oculare
- (H) Huygens: Sunt compuse din două lentile plan-convexe, ieftine, este foarte frecvent.
- (K) Kellner: Sunt compuse din trei lentile pentru corectarea aberației cromatice , datorită refracției diferite a diferitelor lungimi de undă ale luminii.
- (Pl) Plossl: Acestea constau din 4 lentile în două perechi valabile pentru toate tipurile de observații; necesită o distanță mai mare a ochiului, având o ușurare mai strânsă a ochilor.
- (SP) Super Plossl: ocular plossl cu adăugarea unui obiectiv de aplatizare a câmpului pentru a lărgi câmpul aparent.
- (R) Ramsden: ocular similar cu Huygens. Potrivit pentru optica mai strălucitoare, are defectul de a face vizibile fiecare fir de praf pe cele două obiective, deoarece planul focal este foarte aproape de ocular.
- (Sau) Ortoscopic: este cel mai bun ocular din circulație, echipat cu 4 lentile, este foarte scump.
Accesorii
Lentila Barlow
Termenul de lentilă Barlow indică în mod corespunzător un sistem de lentile cu curbură negativă, care divergă razele de lumină îndreptate spre focalizare. Acest sistem dublează distanța focală a obiectivului și, prin urmare, măririle care pot fi obținute. Cu toate acestea, reduce atât luminozitatea, cât și calitatea imaginii. Este folosit pentru observarea obiectelor foarte luminoase, a stelelor duble și, în general, atunci când este necesar să aveți o imagine cu dimensiuni unghiulare considerabile, fără a recurge la oculare cu o distanță focală excesiv de mică.
Filtre
Filtrele sunt plăci plate paralele de sticlă optică colorată în pastă sau gelatină (cum ar fi Kodak-Wratten) care permit trecerea luminii culorii lor aproape exclusiv.
- Filtru solar : are o grosime de 19 microni (19 miimi de milimetru); împiedică trecerea razelor infraroșii și ultraviolete, scăzând foarte mult luminozitatea Soarelui.
- Filtru verde : este indicat pentru observarea Lunii.
- Filtre roșu și portocaliu : sunt potrivite pentru planete, în special pentru Marte
- Filtru albastru : potrivit pentru Jupiter, Saturn și Venus
Filtrele astronomice de cea mai bună calitate sunt filtrele de interferență .
Redresor de imagine
Are caracteristica de a îndrepta imaginea și, prin urmare, permite utilizarea telescopului ca telescop terestru. Mărește imaginea de 1,5 ori.
Caracteristicile tehnice ale telescoapelor optice
Diametru
Diametrul unui telescop înseamnă diametrul diafragmei obiectivului optic, este măsurat în milimetri sau inci . Importanța diametrului constă nu numai în cantitatea de lumină pe care o colectează, ci mai ales în rezoluția imaginii produse; pe măsură ce diametrul crește, aceste caracteristici cresc, dar, în consecință, crește sensibilitatea la turbulența atmosferică.
Distanta focala
Distanța focală este măsura căii optice a luminii din interiorul tubului optic , de la intrarea sa în obiectiv până la focalizarea ocularului .
Relația dintre distanța focală și diametrul
Raportul focal la diametru, sau „f /”, este o valoare numerică importantă în determinarea utilizării unui telescop. La fel ca în cazul obiectivelor fotografice , raportul focal al unui telescop identifică luminozitatea și, prin urmare, capacitatea sa de a primi informații despre lumină.
Puterea rezoluției
Fenomenul difracției optice pune o limită asupra rezoluției pe care o poate obține un telescop. Fenomenul este legat de așa-numitul disc Airy și pune o limită la distanța minimă (unghiulară) la care pot fi găsite două „puncte” observate pentru a le distinge între ele. Această limită absolută se numește limita de rezoluție Sparrow sau, mai frecvent , limita de difracție . Această distanță minimă este direct proporțională cu lungimea de undă a luminii observate și invers proporțională cu diametrul obiectivului telescopului. Aceasta înseamnă că un telescop cu un anumit diametru poate rezolva până la un anumit punct obiectele observate într-o anumită lungime de undă. Dacă doriți o rezoluție mai mare (distanță minimă mai mică) la aceeași lungime de undă, trebuie să utilizați un telescop mai mare.
În astronomie, puterea de rezolvare este practic cel mai mic unghi de separare rezolvabil între două stele din apropiere măsurat în secunde de arc .
Puterea rezolvatoare a ochiului uman este un minut de arc [ fără sursă ] . Pentru un telescop cu diametrul de 114 mm, rezoluția este de aproximativ 1 ", în timp ce un telescop de 200 mm are o rezoluție de 0,6". Cu toate acestea, turbulența atmosferică, stabilitatea instrumentului și calitatea obiectivului scad valoarea teoretică obținută.
Mărirea
Mărirea unei imagini depinde practic de distanța focală a telescopului și de ocularul folosit. Prin împărțirea distanței focale la cea a ocularului, se obțin măririle. De exemplu, dacă telescopul are o distanță focală de 1000 mm și se utilizează un ocular de 12 mm, se obține o mărire de 83.
Într-un telescop, ca în orice instrument optic, există limite practice în ceea ce privește utilizarea măririlor mari, atât pentru că câmpul vizual se restrânge, cât și pentru că nivelul de detaliu care poate fi perceput este fixat de puterea de rezoluție, mărind astfel excesiv va obține doar o imagine neclară și „neclară”. Efectul este comparabil cu mărirea excesivă a unei imagini (a cărei rezoluție este fixă) pe ecranul computerului.
Procentul de obstrucție
Așa-numita obstrucție într-un telescop este o valoare calculată numai pentru modelele de reflexie în care se utilizează o oglindă de reflecție secundară. Dimensiunea secundarului constituie o suprafață de obstrucție a luminii primite, prin urmare, în funcție de modele, este posibil să existe o obstrucție între 10 și 45% [2] Obstrucția afectează contrastul imaginii, precum și capacitatea de a dobândi lumină, care pentru obstrucții mari va fi cu siguranță mai mică.
Accesorii fotografice
Printre accesoriile fotografice, principalul este evident camera. Cei care folosesc film preferă vechile camere reflex manuale, care pot menține obturatorul deschis pentru toate orele de expunere, fără pericolul închiderii acestuia din cauza epuizării bateriei. Pentru cei care se concentrează pe digital, tehnologia se îmbunătățește în fiecare an: în prezent puteți începe cu camere digitale obișnuite și camere web, pentru a ajunge la CCD-uri dedicate (adesea echipate cu sisteme de răcire), care au o sensibilitate și o calitate foarte ridicate. Acestea sunt însoțite de diferitele accesorii și adaptoare necesare, dar mai presus de toate sistemul de ghidare, care poate fi bazat pe un telescop de ghidare montat în paralel cu cel principal sau poate fi un ghid în afara axei, care interceptează o parte din lumina care se îndreaptă către cameră, redirecționând-o spre ocularul de ghidare. Există mai multe modele de ocular de ghidare, toate unite printr-un reticul iluminat, cu funcția de vizor și referință.
Optică activă și adaptivă
Creșterea tot mai mare a dimensiunii oglinzilor primare în telescoapele moderne amplifică problemele de deformare a opticii datorate îndoirii structurii telescopului în sine. În acest fel, în funcție de poziția de indicare, oglinda primară suferă flexiuni care scad performanța instrumentului. Din acest motiv, a fost dezvoltată o tehnologie constând dintr-o serie de pistoane pneumatice capabile să acționeze asupra diferitelor puncte ale oglinzii, pentru a contracara deformările statice. Acest sistem se numește optică activă . Unele sisteme utilizează actuatoare gravitaționale, printr-o contragreutate, altele printr-un sistem computerizat de control al imaginii.
Același principiu este aplicat și opticii adaptive , de această dată aplicată problemelor de turbulență atmosferică. Deformațiile imaginii cauzate de atmosferă sunt corectate de un senzor care acționează asupra dispozitivelor de acționare plasate în oglinda primară, pe baza comparației fronturilor de undă optică ale imaginilor. Cu această corecție, imaginea corectată continuu devine calitativ mai contrastată și mai clară.
Sistemul optic adaptiv, deși foarte scump și complex în implementarea sa, este foarte eficient în practică. Un număr tot mai mare de observatoare astronomice adoptă acest sistem în instrumentele lor, a căror dezvoltare determină treptat o scădere a costurilor acestei noi tehnologii.
Notă
- ^ Massimo D'Apice, Realizarea de binocluri de 100 mm cu două MTO-1000 , pe astroemagazine.astrofili.org . Adus la 23 iunie 2007 (arhivat din original la 28 septembrie 2007) .
- ^ detaliu al telescopului , pe telescopios.it . Adus la 13 septembrie 2016 (Arhivat din original la 30 august 2016) .
Elemente conexe
Alte proiecte
linkuri externe
- ( EN )Telescop optic , pe Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
