למרות שטלסקופים מחזירי אור מייצרים סוגים אחרים של סטייות אופטיות, זהו עיצוב שיכול להשיג מטרות בקוטר גדול. כמעט כל הטלסקופים העיקריים המשמשים במחקר אסטרונומי הם כאלה. טלסקופים מחזירי אור מגיעים במגוון עיצובים ועשויים להשתמש באלמנטים אופטיים נוספים כדי לשפר את איכות התמונה או למקם את התמונה במיקום מועיל מבחינה מכנית.
מאפיינים של טלסקופים מחזירי אור
הרעיון שמראות מעוקלות מתנהגות כמו עדשות חוזר לפחות לחיבורו של אלפאזן מהמאה ה-11 על אופטיקה, יצירה שנפוצה בהרחבה בתרגומים ללטיניים באירופה המודרנית המוקדמת. זמן קצר לאחר המצאת הטלסקופ השבירה על ידי גלילאו, ג'ובאני פרנצ'סקו סגרדו ואחרים, בהשראת הידע שלהם על עקרונות המראות המעוקלות, דנו ברעיון של בניית טלסקופ באמצעות מראה בככלי הדמיה. דווח כי בולונז צ'זארה קאראווג'י בנה את הטלסקופ המשקף הראשון בסביבות 1626. הפרופסור האיטלקי ניקולו זוצ'י, בעבודה מאוחרת יותר, כתב שהוא ערך ניסוי במראה ברונזה קעורה ב-1616, אך אמר שזה לא נותן תמונה מספקת.
היסטוריית הבריאה
היתרונות הפוטנציאליים של שימוש במראות פרבוליות, בעיקר הפחתת סטייה כדורית ללא סטייה כרומטית, הובילו לעיצובים מוצעים רבים עבור טלסקופים עתידיים. הבולט ביותר היה ג'יימס גרגורי, שפרסם עיצוב חדשני לטלסקופ "משקף" בשנת 1663. עברו עשר שנים (1673) עד שהמדען הניסיוני רוברט הוק הצליח לבנות טלסקופ מסוג זה, שנודע בשם הטלסקופ הגרגוריאני.
אייזק ניוטון יוחס בדרך כלל בבניית הטלסקופ המשקף-שביר הראשון בשנת 1668. הוא השתמש במראה ראשונית מתכת כדורית ובמראה אלכסונית קטנה בתצורה אופטית, הנקראת טלסקופ ניוטוני.
פיתוח נוסף
למרות היתרונות התיאורטיים של עיצוב מחזירי אור, המורכבות העיצובית והביצועים הגרועים של מראות המתכת ששימשו באותה תקופה גרמו לכך שלקח יותר מ-100 שנים עד שהן הפכו פופולריות. רבות מההתקדמות בטלסקופים מחזירי אור כללו שיפורים בייצור מראות פרבוליות במאה ה-18.המאה, מראות זכוכית מצופות כסף במאה ה-19, ציפויי אלומיניום עמידים במאה ה-20, מראות מפולחות כדי לספק קטרים גדולים יותר, ואופטיקה אקטיבית לפיצוי על עיוות כבידה. חידוש של אמצע המאה ה-20 היה טלסקופים קטדיאופטיים כמו מצלמת שמידט, המשתמשים גם במראה כדורית וגם בעדשה (המכונה לוחית מתקן) כאלמנטים אופטיים ראשוניים, המשמשים בעיקר להדמיה בקנה מידה גדול ללא סטייה כדורית.
בסוף המאה ה-20, הפיתוח של אופטיקה אדפטיבית והדמיה מוצלחת כדי להתגבר על הבעיות הקשורות בתצפית והשתקפות טלסקופים נמצא בכל מקום בטלסקופי חלל וסוגים רבים של כלי הדמיה של חלליות.
המראה הראשונית העקומה היא האלמנט האופטי העיקרי של הטלסקופ, והיא יוצרת תמונה במישור המוקד. המרחק מהמראה למישור המוקד נקרא אורך המוקד. ניתן למקם כאן חיישן דיגיטלי כדי להקליט תמונה, או להוסיף מראה נוספת כדי לשנות את המאפיינים האופטיים ו/או להפנות את האור אל הסרט, החיישן הדיגיטלי או העינית לצורך התבוננות ויזואלית.
תיאור מפורט
המראה הראשית ברוב הטלסקופים המודרניים מורכבת מגליל זכוכית מוצק שהמשטח הקדמי שלו טחון לצורה כדורית או פרבולית. שכבה דקה של אלומיניום מתפנה אל העדשה, ונוצרתמראה משטח ראשון רעיוני.
כמה טלסקופים משתמשים במראות ראשיות שעשויות אחרת. הזכוכית המותכת מסתובבת כדי להפוך את פני השטח שלה לפרבולואידים, היא מתקררת ומתמצקת. צורת המראה המתקבלת מתקרבת לצורה הפרבולואידית הרצויה, הדורשת שחיקה וליטוש מינימליים כדי להשיג נתון מדויק.
איכות תמונה
טלסקופים מחזירי אור, כמו כל מערכת אופטית אחרת, אינם יוצרים תמונות "אידיאליות". הצורך לצלם אובייקטים ממרחקים עד אינסוף, לצפות בהם באורכי גל שונים של אור, ולדרוש דרך כלשהי של צפייה בתמונה שהמראה הראשונית מייצרת פירושו שתמיד יש פשרה כלשהי בעיצוב האופטי של טלסקופ מחזיר.
מכיוון שהמראה הראשית ממקדת את האור לנקודה משותפת מול המשטח הרפלקטיבי שלה, כמעט לכל עיצובי הטלסקופים הרפלקטיביים יש מראה משנית, מחזיק סרט או גלאי ליד נקודת המוקד הזו, ומונעים חלקית מאור להגיע לראשי. מַרְאָה. זה לא רק גורם להפחתה מסוימת בכמות האור שהמערכת אוספת, אלא גם גורם לאובדן ניגודיות בתמונה עקב השפעות של חסימה עקיפה, כמו גם קוצים עקיפים הנגרמים על ידי רוב מבני התמיכה המשניים.
השימוש במראות מונע סטייה כרומטית,אבל הם יוצרים סוגים אחרים של סטייות. מראה כדורית פשוטה אינה יכולה להעביר אור מעצם מרוחק למוקד משותף, מכיוון שהשתקפות קרני האור הפוגעות במראה בקצה שלה אינה מתכנסת עם אלו המשתקפות ממרכז המראה, פגם הנקרא סטייה כדורית. כדי להימנע מבעיה זו, העיצובים המתקדמים ביותר של טלסקופים מחזירי אור משתמשים במראות פרבוליות שיכולות להביא את כל האור למוקד משותף.
הטלסקופ הגרגוריאני
הטלסקופ הגרגוריאני מתואר על ידי האסטרונום והמתמטיקאי הסקוטי ג'יימס גרגורי בספרו Optica Promota משנת 1663 כמשתמש במראה משנית קעורה המשקפת את התמונה דרך חור במראה הראשית. זה יוצר תמונה אנכית שימושית לתצפיות יבשתיות. ישנם מספר טלסקופים מודרניים גדולים המשתמשים בתצורה הגרגוריאנית.
Newton's Reflector Telescope
המכשיר של ניוטון היה הטלסקופ המשקף המוצלח הראשון, שנבנה על ידי אייזק ב-1668. בדרך כלל יש לו פרבולואיד ראשוני, אך ביחסי מוקד של f/8 או יותר, ראשוני כדורי, שעשוי להספיק לרזולוציה חזותית גבוהה. משני שטוח מחזיר אור במישור המוקד בצד העליון של צינור הטלסקופ. זהו אחד העיצובים הפשוטים והפחות יקרים עבור גודל חומר גלם נתון, והוא נפוץ בקרב חובבים. נתיב הקרניים של טלסקופים מחזירי אור היה ראשוןעובד בדיוק על המדגם הניוטוני.
Cassegrain Apparatus
טלסקופ Cassgrain (המכונה לפעמים "קסגריין הקלאסי") נבנה לראשונה בשנת 1672, מיוחס ללורן קאסגריין. יש לו ראשי פרבולי ומשני היפרבולי שמחזיר אור בחזרה ולמטה דרך חור בראשי.
העיצוב של טלסקופ Dall-Kirkham Cassgrain נוצר על ידי הוראס דאל בשנת 1928, ונקרא במאמר שפורסם ב-Scientific American בשנת 1930 לאחר דיון בין האסטרונום החובב אלן קירקהאם ואלברט ג'י אינגלס, (עורך המגזין באותה עת). הוא משתמש בראשי אליפטי קעור ובמשני קמור. מערכת זו אמנם קלה יותר לטחינה מאשר מערכת Cassgrain או Ritchey-Chrétien הקלאסית, אך היא אינה מתאימה לתרדמת מחוץ לציר. עקמומיות השדה למעשה פחותה מזו של הקאסגריין הקלאסי. כיום, עיצוב זה משמש ביישומים רבים של מכשירים נפלאים אלה. אבל זה מוחלף על ידי עמיתים אלקטרוניים. עם זאת, סוג זה של מכשיר נחשב לטלסקופ המשקף הגדול ביותר.
