Kırılma teleskopu - Refracting telescope

Poznan Gözlemevinde 200 mm'lik bir kırılma teleskopu

Bir kırılma teleskop (aynı zamanda adı verilen refrakter ) bir tür optik teleskop bir kullanan lens onun kadar amacı bir görüntü oluşturmak için (aynı zamanda bir ifade dioptri teleskop ). Kırıcı teleskop tasarımı, orijinal olarak casus gözlüklerinde ve astronomik teleskoplarda kullanıldı, ancak aynı zamanda uzun odaklı kamera lensleri için de kullanılıyor . Büyük kırılma teleskopları 19. yüzyılın ikinci yarısında çok popüler olmasına rağmen, çoğu araştırma amacıyla, daha büyük açıklıklara izin veren yansıtıcı teleskop , kırılma teleskopunun yerini almıştır . Bir refraktör en büyütme bu tarafından objektif merceğinin odak uzunluğuna bölünmesiyle hesaplanır mercek .

Kırılma teleskoplarının tipik olarak önde bir lensi, ardından uzun bir tüp , daha sonra teleskop görüntüsünün odaklandığı arkada bir mercek veya enstrümantasyon bulunur. Başlangıçta teleskopların amacı bir elementti, ancak bir asır sonra iki ve hatta üç element lensi yapıldı.

Kırılma teleskopu, dürbün ve yakınlaştırma lensleri / telefoto lens / uzun odaklı lens gibi diğer optik cihazlara sıklıkla uygulanan bir teknolojidir .

Buluş

Refrakterler en eski optik teleskop tipiydi . Bir kırılma teleskobunun ilk kaydı, Hollanda'da 1608'de, Middelburg'dan Hans Lippershey adlı bir gözlük yapımcısı başarısız bir şekilde patent almaya çalıştığında ortaya çıktı . Patent haberi hızla yayıldı ve Mayıs 1609'da Venedik'te bulunan Galileo Galilei , icadı duydu, kendisinin bir versiyonunu yaptı ve astronomik keşifler yapmak için uyguladı.

Kırılma teleskop tasarımları

Kepschem.png

Tüm kırılma teleskopları aynı prensipleri kullanır. Objektif lens 1 ve bir tür oküler 2 kombinasyonu , insan gözünün kendi başına toplayabildiğinden daha fazla ışık toplamak, odaklamak 5 ve izleyiciye daha parlak , daha net ve büyütülmüş bir sanal görüntü 6 sunmak için kullanılır. .

Kırıcı bir teleskoptaki amaç ışığı kırar veya büker . Bu kırılma, paralel ışık ışınlarının bir odak noktasında birleşmesine neden olur ; paralel olmayanlar bir odak düzleminde birleşirler . Teleskop, optik eksen ile bir α açısı yapmak için bir paralel ışın demetini, β açısına sahip ikinci bir paralel demete dönüştürür. β/α oranına açısal büyütme denir. Teleskop ile ve teleskopsuz elde edilen retina görüntü boyutları arasındaki orana eşittir.

Kırılma teleskopları, görüntü oryantasyonu ve sapma türlerini düzeltmek için birçok farklı konfigürasyonda gelebilir. Görüntü ışığın bükülmesi veya kırılması ile oluşturulduğundan, bu teleskoplara kırılma teleskopları veya refraktörler denir .

Galile teleskopu

Galile teleskopunun optik diyagramı y – Uzak nesne; y′ – Objektiften gerçek görüntü; y″ – Mercekten büyütülmüş sanal görüntü; D – Giriş göz bebeği çapı; d – Sanal çıkış göz bebeği çapı; L1 – Objektif lens; L2 – Mercek merceği e – Sanal çıkış gözbebeği – Teleskop eşittir

Galileo Galilei'nin kullandığı tasarım c.  1609'a yaygın olarak Galile teleskopu denir . Bir yakınsak (plano-dışbükey) objektif lens ve bir ıraksak (plano-içbükey) mercek merceği kullandı (Galileo, 1610). Bir Galile teleskopu, tasarımın bir ara odağı olmadığı için, ters çevrilmemiş ve bazı cihazların yardımıyla dik bir görüntü ile sonuçlanır.

Galileo'nun toplam uzunluğu 980 milimetre (3 ft 3 inç) olan en güçlü teleskopu, nesneleri yaklaşık 30 kat büyüttü . Lensin şekli ve dar görüş alanı gibi tasarımındaki kusurlar nedeniyle görüntüler bulanık ve bozuktu. Bu kusurlara rağmen, teleskop Galileo'nun gökyüzünü keşfetmesi için hala yeterince iyiydi. O görüntülemek için kullandı kraterleri üzerinde Ay , dört Jüpiter'in büyük uyduları ve Venüs'ün evrelerini .

Uzak bir nesneden ( y ) gelen paralel ışık ışınları , objektif merceğin ( F' L1 / y' ) odak düzleminde bir odak noktasına getirilir . (Iraksak) mercek ( L2 ) bu ışınları yakalar ve onları bir kez daha paralel hale getirir. Optik eksene α1 açıyla hareket eden nesneden gelen paralel olmayan ışık ışınları , göz merceğinden geçtikten sonra daha büyük bir açıyla ( α2 > α1 ) hareket eder. Bu, görünen açısal boyutta bir artışa yol açar ve algılanan büyütmeden sorumludur.

Nihai görüntü ( y″ ), sonsuzda bulunan ve nesneyle aynı şekilde yukarı doğru olan sanal bir görüntüdür.

Kepler teleskopu

Johannes Hevelius tarafından inşa edilen 46 m (150 ft) odak uzaklığına sahip Kepler astronomik kırılma teleskobunun oyulmuş illüstrasyonu.

Kepler teleskopu tarafından icat, Johannes Kepler 1611 yılında, Galileo'nun tasarımı bir gelişmedir. Mercek olarak Galileo'nun içbükey mercek yerine dışbükey bir mercek kullanır. Bu düzenlemenin avantajı, göz merceğinden çıkan ışık ışınlarının bir araya gelmesidir. Bu, çok daha geniş bir görüş alanı ve daha fazla göz rahatlığı sağlar , ancak izleyici için görüntü ters çevrilir. Bu tasarımla önemli ölçüde daha yüksek büyütmelere ulaşılabilir, ancak sapmaların üstesinden gelmek için basit objektif lensin çok yüksek bir f-oranına sahip olması gerekir ( Johannes Hevelius , 46 metre (150 ft) odak uzaklığına ve hatta daha uzun tüpsüz " antene sahip bir lens inşa etti. teleskoplar "inşa edildi). Tasarım aynı zamanda odak düzleminde bir mikrometre kullanımına da izin verir (gözlenen nesneler arasındaki açısal boyutu ve/veya mesafeyi belirlemek için).

Huygens , Royal Society of London için 19 cm (7,5 inç) tek elemanlı bir lense sahip bir hava teleskopu yaptı .

akromatik refrakterler

Alvan Clark, 1896'da, 1 metrenin üzerindeki büyük Yerkes akromatik objektif lensini parlatıyor.
Bu 12 inçlik refrakter kubbeye monte edilmiştir ve Dünya'nın dönüşü ile dönen bir montaj

Kırıcı teleskopların evrimindeki bir sonraki büyük adım, renk sapmaları ile ilgili sorunları çözmeye yardımcı olan ve daha kısa odak uzunluklarına izin veren çok sayıda elemana sahip bir mercek olan akromatik merceğin icadıydı . 1733'te Chester Moore Hall adında bir İngiliz avukat tarafından icat edildi , ancak bağımsız olarak 1758 civarında John Dollond tarafından icat edildi ve patenti alındı . Tasarım, iki parça camdan yapılmış bir objektif kullanarak kırılma teleskoplarında çok uzun odak uzunluklarına duyulan ihtiyacın üstesinden geldi. kromatik ve küresel sapmayı azaltmak için farklı dağılım , ' taç ' ve ' çakmaktaşı cam ' ile . Her parçanın her bir tarafı taşlanır ve parlatılır ve daha sonra iki parça birbirine monte edilir. Akromatik lensler , aynı düzlemde iki dalga boyunu (tipik olarak kırmızı ve mavi) odaklayacak şekilde düzeltilir .

Chester More Hall'un 1730'da ilk ikiz renk düzeltmeli lensi yaptığı kaydedildi.

Dollond akromatları 18. yüzyılda oldukça popülerdi. Önemli bir itiraz, daha kısa hale getirilebilmeleriydi. Bununla birlikte, cam yapımıyla ilgili sorunlar, cam hedeflerin çapının yaklaşık dört inçten fazla yapılmadığı anlamına geliyordu.

19. yüzyılın sonlarında, cam üreticisi Guinand, dört inçten daha yüksek kaliteli cam boşlukları yapmanın bir yolunu geliştirdi. Bu teknolojiyi, bu teknolojiyi daha da geliştiren ve aynı zamanda Fraunhofer çift lens tasarımını geliştiren çırağı Fraunhofer'e de aktardı. Cam yapım tekniklerindeki atılım, 19. yüzyılın büyük refraktörlerine yol açtı, bu on yıl boyunca giderek daha büyük hale geldi ve sonunda astronomide gümüş renkli cam yansıtıcı teleskopların yerini almadan önce o yüzyılın sonunda 1 metreyi aştı.

19. yüzyılın tanınmış lens üreticileri şunları içerir:

Greenwich 28 inçlik refrakter, 21. yüzyıl Londra'sında popüler bir turistik cazibe merkezidir.

Bazı ünlü 19. yüzyıl ikili refraktörleri James Lick teleskobu (91 cm/36 inç) ve Greenwich 28 inç refraktördür (71 cm). Daha eski bir refrakter örneği, Shuckburgh teleskopudur (1700'lerin sonlarına tarihlenir). Ünlü bir refraktör, Londra'daki 1851 Büyük Sergisinde sunulan "Kupa Teleskobu" idi . 19. yüzyıldaki ' büyük refrakterler ' dönemi, büyük renksiz mercekler gördü ve şimdiye kadar yapılmış en büyük renksiz ışık kırıcı , 1900'deki Büyük Paris Sergi Teleskobu ile doruğa ulaştı .

In Kraliyet Gözlemevi, Greenwich adlı bir 1838 enstrüman Sheepshanks teleskop Cauchoix tarafından objektif içerir. Sheepshanks, 6.7 inç (17 cm) genişliğinde bir merceğe sahipti ve yaklaşık yirmi yıldır Greenwich'teki en büyük teleskoptu.

Gözlemevi'nden 1840 tarihli bir rapor, o zamanlar yeni olan Sheepshanks teleskopunun Cauchoix çiftli ile ilgili olduğunu kaydetti:

Bu teleskopun gücü ve genel iyiliği, onu gözlemevinin cihazlarına çok hoş bir ek yapar.

1900'lerde tanınmış bir optik üreticisi Zeiss idi. Refraktörlerin başlıca başarılarına bir örnek, 1935'teki açılışından bu yana 7 milyondan fazla insan Griffith Gözlemevi'ndeki 12 inçlik Zeiss refraktörünü görebildi; bu, herhangi bir teleskopla en çok insan görüntüledi.

Akromatlar astronomide yıldız katalogları yapmak için popülerdi ve metal aynalardan daha az bakım gerektiriyorlardı. Akromatların kullanıldığı bazı ünlü keşifler, Neptün gezegeni ve Mars'ın Aylarıdır .

Uzun akromatlar, daha büyük reflektörlerden daha küçük açıklığa sahip olmalarına rağmen, genellikle "prestij" gözlemevleri için tercih edildi. 18. yüzyılın sonlarında, birkaç yılda bir, daha büyük ve daha uzun bir refraktör piyasaya çıkacaktı.

Örneğin, Nice Gözlemevi, o zamanın en büyüğü olan 77 santimetre (30.31 inç) refrakter ile giriş yaptı, ancak sadece birkaç yıl içinde aşıldı.

apokromatik refraktörler

Apokromat lens.svg
Apokromatik lens genellikle üç farklı frekanstaki ışığı ortak bir odak noktasına getiren üç elemandan oluşur.

Apokromatik refraktörler , özel, ekstra düşük dağılımlı malzemelerle oluşturulmuş hedeflere sahiptir. Aynı düzlemde üç dalga boyunu (tipik olarak kırmızı, yeşil ve mavi) odaklamak için tasarlanmıştır. Artık renk hatası (üçüncül spektrum), akromatik bir lensinkinden daha düşük bir büyüklük sırasına kadar düşebilir. Bu tür teleskoplar , objektifte florit veya özel, ekstra düşük dağılımlı (ED) cam elementleri içerir ve neredeyse renk sapması olmayan çok net bir görüntü üretir. Üretimde ihtiyaç duyulan özel malzemeler nedeniyle, akromatik refraktörler, genellikle benzer bir açıklığa sahip diğer tipteki teleskoplardan daha pahalıdır.

18. yüzyılda, popüler bir ikili teleskop üreticisi olan Dollond, iki elementli teleskoplar kadar popüler olmasalar da bir üçlü yaptı.

Ünlü üçlü hedeflerden biri , Seidal sapmalarını düzeltebildiği belirtilen Cooke üçlüsüdür. Fotoğraf alanındaki en önemli objektif tasarımlardan biri olarak kabul edilmektedir . Cooke üçlüsü, bir dalga boyu, küresel sapma , koma , astigmatizma , alan eğriliği ve bozulma için yalnızca üç unsurla düzeltebilir .

Teknik hususlar

Yerkes Gözlemevi'ndeki 102 santimetre (40 inç) refrakter, şimdiye kadar astronomik kullanıma sunulan en büyük akromatik refrakter (6 Mayıs 1921'de Einstein ziyaret ederken çekilmiştir)

Refrakterler artık kromatik ve küresel sapmalardan muzdariptir . Bu, daha kısa odak oranlarını uzun olanlardan daha fazla etkiler . 100 mm (4 inç) f /6 akromatik refraktörün önemli ölçüde renk saçakları (genellikle parlak nesnelerin etrafında mor bir hale) göstermesi muhtemeldir. 100 mm (4 inç) f /16'da çok az renk saçağı vardır.

Çok büyük diyaframlarda, yerçekimi ile deforme olan camın bir sonucu olarak, lens sarkması sorunu da vardır . Bir mercek yalnızca kenarından yerinde tutulabildiğinden, büyük bir merceğin merkezi yerçekimi nedeniyle sarkarak ürettiği görüntüleri bozar. Bir kırılma teleskopundaki en büyük pratik lens boyutu yaklaşık 1 metredir (39 inç).

Camın içinde sıkışmış cam kusurları, çizgiler veya küçük hava kabarcıkları sorunu daha vardır . Ek olarak, cam belirli dalga boylarına karşı opaktır ve görünür ışık bile hava-cam ara yüzeylerini geçtiğinde ve camın içinden geçtiğinde yansıma ve soğurma ile karartılır. Bu problemlerin çoğu , çok daha büyük açıklıklarda yapılabilen ve astronomik araştırmalar için refraktörlerin yerini alan ancak hepsini değiştirmiş olan yansıtıcı teleskoplarda önlenir veya azaltılır .

Voyager 1 / 2'deki ISS-WAC, 1970'lerin sonlarında uzaya fırlatılan 6 cm'lik (2,36") bir lens kullandı, uzayda refraktör kullanımına bir örnek.

Uygulamalar ve Başarılar

80 cm (31,5") ve 50 cm (19,5") lensleri olan çift teleskop "Große Refraktor", 1904'te yıldızlararası bir ortam olarak kalsiyumu keşfetmek için kullanıldı.
Büyük lensli kameralı astronot trenleri

Kırılma teleskopları, astronomide ve karasal görüntülemede kullanımları için not edildi. Güneş Sisteminin birçok erken keşfi singlet refraktörlerle yapılmıştır.

Kırıcı teleskopik optiklerin kullanımı fotoğrafçılıkta her yerde bulunur ve ayrıca Dünya yörüngesinde de kullanılır.

Kırıcı teleskopun en ünlü uygulamalarından biri Galileo'nun 1609'da Jüpiter'in en büyük dört ayını keşfetmek için kullandığı zamandı. Ayrıca, birkaç on yıl sonra, Satürn'ün en büyük ayı olan Titan'ı ve üç diğer uyduyu keşfetmek için erken refraktörler de kullanıldı. Satürn'ün uydularından.

19. yüzyılda, astrofotografi ve spektroskopi konusunda öncü çalışmalar için kırılma teleskopları kullanıldı ve ilgili alet, heliometre, ilk kez başka bir yıldıza olan mesafeyi hesaplamak için kullanıldı. Mütevazı açıklıkları o kadar çok keşfe yol açmadı ve tipik olarak açıklıkta o kadar küçüktü ki, birçok astronomik nesne, uzun pozlamalı fotoğrafçılığın ortaya çıkışına kadar gözlemlenemezdi; bu sırada, yansıtıcı teleskopların ünü ve tuhaflıkları, teleskoplarınkileri aşmaya başlamıştı. refrakterler. Buna rağmen, bazı keşifler arasında Mars'ın Ayları, Jüpiter'in beşinci Ayı ve Sirius (Köpek yıldızı) dahil olmak üzere birçok çift yıldız keşfi yer alıyor. Refactors, fotoğrafçılık ve karasal görüntülemedeki diğer kullanımların yanı sıra, konumsal astronomi için sıklıkla kullanıldı.

tekli

Galilean uyduları ve güneş sisteminin diğer birçok uydusu, tek elementli hedefler ve hava teleskopları ile keşfedildi.

Galileo Galilei 1610 yılında bir kırılma teleskopu ile Jüpiter'in Galilean uydularını keşfetti .

Satürn'ün uydusu Titan , 25 Mart 1655'te Hollandalı gökbilimci Christiaan Huygens tarafından keşfedildi .

Çiftler 1861'de, gece göğündeki en parlak yıldız olan Sirius'un, 18 ve yarım inçlik Dearborn kırılma teleskobu kullanılarak daha küçük yıldız yoldaşına sahip olduğu bulundu.

18. yüzyıla gelindiğinde, refraktörler, oldukça büyük yapılabilen ve normalde renk sapması ile aynı doğal problemden muzdarip olmayan reflektörlerle büyük rekabete girmeye başladı. Bununla birlikte, astronomi topluluğu, modern enstrümanlara kıyasla mütevazı açıklığa sahip çift refraktörleri kullanmaya devam etti. Kaydedilen keşifler arasında Mars'ın Ayları ve Jüpiter'in beşinci uydusu Amalthea yer alıyor .

Asaph Hall keşfedilen Deimos 07:48 yaklaşık Ağustos 1877 12 UTC ve Phobos de, 18 Ağustos 1877 tarihinde US Naval Observatory in Washington, DC 9:14 yaklaşık olarak, GMT öncesi 1925 kullanılarak, (çağdaş kaynaklardan astronomik kongre başladı gün öğlen, keşif zamanını sırasıyla 11 Ağustos 14:40 ve 17 Ağustos 16:06 Washington ortalama zamanı olarak verin).

Keşif için kullanılan teleskop, daha sonra Foggy Bottom'da bulunan 26 inçlik (66 cm) refraktör (mercekli teleskop) idi . 1893'te lens yeniden monte edildi ve 21. yüzyılda kaldığı yeni bir kubbeye yerleştirildi.

Jüpiter ay Amelteya tarafından, 9 Eylül 1892 keşfedilmiştir Edward Emerson Barnard'a kullanılarak 36 inç (91 cm) refraktör teleskop de Lick Observatory . Çift lensli refraktör ile doğrudan görsel gözlemle keşfedildi.

1904'te Potsdam'ın Büyük Refraktörü (iki çiftli çift teleskop) kullanılarak yapılan keşiflerden biri yıldızlararası ortamdı . Gökbilimci Profesör Hartmann , Orion'daki ikili yıldız Mintaka'nın gözlemlerinden , aradaki boşlukta kalsiyum elementinin bulunduğunu belirledi.

üçüzler

Plüton Gezegeni , 3 elementli 13 inç lensli bir astrograf olan bir kırılma teleskopuyla çekilen göz kırpma karşılaştırıcısında fotoğraflara (yani astronomi dilindeki 'plakalara') bakılarak keşfedildi.

En büyük kırılma teleskoplarının listesi

Chicago'daki 1893 Dünya Fuarı'nda monte edilen Yerkes Great refraktörü; o zamana kadarki en uzun, en uzun ve en büyük diyafram reaktörü.
Viyana Üniversitesi Gözlemevi'ndeki 68  cm (27 inç) refraktör

60 cm (24 inç) çapındaki en büyük akromatik kırılma teleskoplarından bazılarına örnekler.

Ayrıca bakınız

daha fazla okuma

Referanslar

Dış bağlantılar