Přestože odrazné dalekohledy produkují jiné typy optických aberací, je to konstrukce, která umožňuje dosáhnout cílů s velkým průměrem. Téměř všechny velké dalekohledy používané v astronomickém výzkumu jsou takové. Odrazové dalekohledy se dodávají v různých provedeních a mohou používat další optické prvky ke zlepšení kvality obrazu nebo umístění obrazu do mechanicky výhodné polohy.
Charakteristiky odrazných dalekohledů
Myšlenka, že se zakřivená zrcadla chovají jako čočky, sahá přinejmenším do pojednání Alphazen z 11. století o optice, což je dílo, které se v latinských překladech široce šířilo v raně novověké Evropě. Krátce po vynálezu refrakčního dalekohledu Galileem, Giovanni Francesco Sagredo a další, inspirováni svými znalostmi principů zakřivených zrcadel, diskutovali o myšlence sestrojit dalekohled pomocí zrcadla vjako zobrazovací nástroj. Boloňský Cesare Caravaggi údajně sestrojil první odrazový dalekohled kolem roku 1626. Italský profesor Niccolo Zucci v pozdější práci napsal, že v roce 1616 experimentoval s konkávním bronzovým zrcadlem, ale řekl, že neposkytovalo uspokojivý obraz.
Historie stvoření
Potenciální výhody použití parabolických zrcadel, především snížení sférické aberace bez chromatické aberace, vedly k mnoha navrhovaným návrhům budoucích dalekohledů. Nejpozoruhodnější byl James Gregory, který v roce 1663 publikoval inovativní návrh "odrazového" dalekohledu. Trvalo deset let (1673), než mohl experimentální vědec Robert Hooke postavit tento typ dalekohledu, který se stal známým jako Gregoriánský dalekohled.
Isaac Newton byl obecně připisován postavení prvního dalekohledu s odrazem a lomem v roce 1668. Používalo kulové kovové primární zrcadlo a malé diagonální zrcadlo v optické konfiguraci, nazývané Newtonův dalekohled.
Další vývoj
Navzdory teoretickým výhodám designu reflektoru, složitost designu a špatný výkon kovových zrcadel používaných v té době znamenaly, že trvalo více než 100 let, než se stala populární. Mnoho z pokroků v odrazových dalekohledech zahrnovalo zlepšení ve výrobě parabolických zrcadel v 18. století.století, skleněná zrcadla postříbřená v 19. století, odolné hliníkové povlaky ve 20. století, segmentová zrcadla poskytující větší průměry a aktivní optika pro kompenzaci gravitační deformace. Inovací v polovině 20. století byly katadioptické dalekohledy, jako je Schmidtova kamera, které používají jak sférické zrcadlo, tak čočku (nazývanou korekční deska) jako primární optické prvky, používané hlavně pro zobrazování ve velkém měřítku bez sférické aberace.
Na konci 20. století je vývoj adaptivní optiky a úspěšného zobrazování k překonání problémů spojených s pozorováním a odrazem dalekohledů všudypřítomný na vesmírných dalekohledech a mnoha typech zobrazovacích nástrojů kosmických lodí.
Křivočaré primární zrcadlo je hlavním optickým prvkem dalekohledu a vytváří obraz v ohniskové rovině. Vzdálenost od zrcadla k ohniskové rovině se nazývá ohnisková vzdálenost. Zde lze umístit digitální snímač pro záznam obrazu nebo lze přidat další zrcadlo pro změnu optických charakteristik a/nebo přesměrování světla na film, digitální snímač nebo okulár pro vizuální pozorování.
Podrobný popis
Primární zrcadlo ve většině moderních dalekohledů sestává z pevného skleněného válce, jehož přední plocha je vybroušena do kulového nebo parabolického tvaru. Tenká vrstva hliníku je evakuována na čočku a tvoří sereflexní první povrchové zrcadlo.
Některé teleskopy používají primární zrcadla, která jsou vyrobena jinak. Roztavené sklo se otáčí, aby byl jeho povrch paraboloidní, ochlazuje a tuhne. Výsledný tvar zrcadla se blíží požadovanému tvaru paraboloidu, který vyžaduje minimální broušení a leštění pro dosažení přesného tvaru.
Kvalita obrázku
Reflektorové dalekohledy, stejně jako jakýkoli jiný optický systém, nevytvářejí "ideální" obrazy. Potřeba fotografovat objekty na vzdálenosti do nekonečna, prohlížet si je při různých vlnových délkách světla a vyžadovat určitý způsob prohlížení obrazu, který vytváří primární zrcadlo, znamená, že v optickém designu odrazného dalekohledu vždy existuje určitý kompromis.
Vzhledem k tomu, že primární zrcadlo soustřeďuje světlo do společného bodu před svým vlastním odrazným povrchem, mají téměř všechny konstrukce reflexních dalekohledů v blízkosti tohoto ohniska sekundární zrcadlo, držák filmu nebo detektor, což částečně brání světlu v dosažení primárního zrcadlo. To vede nejen k určitému snížení množství světla, které systém shromažďuje, ale také ke ztrátě kontrastu v obraze v důsledku difrakčních obstrukčních efektů, stejně jako difrakčních špiček způsobených většinou sekundárních podpůrných struktur.
Použití zrcadel zabraňuje chromatické aberaci,ale vytvářejí jiné typy aberací. Jednoduché kulové zrcadlo nemůže přenášet světlo ze vzdáleného předmětu do společného ohniska, protože odraz světelných paprsků dopadajících na zrcadlo na jeho okraji se nesbližuje s těmi, které se odrážejí od středu zrcadla, což je vada zvaná sférická aberace. Aby se tomuto problému předešlo, používají nejpokročilejší konstrukce odrazných dalekohledů parabolická zrcadla, která dokážou přivést veškeré světlo do společného ohniska.
Gregoriánský dalekohled
Gregoriánský dalekohled popsal skotský astronom a matematik James Gregory ve své knize Optica Promota z roku 1663 jako použití konkávního sekundárního zrcadla, které odráží obraz skrz otvor v primárním zrcadle. To vytváří vertikální obraz užitečný pro pozemská pozorování. Existuje několik velkých moderních dalekohledů, které používají gregoriánskou konfiguraci.
Newtonův reflektorový dalekohled
Newtonův přístroj byl prvním úspěšným odrazovým dalekohledem, který postavil Isaac v roce 1668. Obvykle má primární paraboloid, ale při ohniskových poměrech f/8 nebo více sférický primár, který může být dostatečný pro vysoké vizuální rozlišení. Plochý sekundární prvek odráží světlo v ohniskové rovině na straně horní části tubusu dalekohledu. Toto je jeden z nejjednodušších a nejlevnějších návrhů pro danou velikost suroviny a je běžný mezi fandy. První byla dráha paprsků odrážejících dalekohledůpřesně vypracované na newtonském vzorku.
Přístroj Cassegrain
Cassegrainův dalekohled (někdy nazývaný „klasický Cassegrain“) byl poprvé zkonstruován v roce 1672, připisován Laurentu Cassegrainovi. Má parabolické primární a hyperbolické sekundární, které odráží světlo zpět a dolů skrz otvor v primární části.
Návrh dalekohledu Dall-Kirkham Cassegrain vytvořil Horace Dall v roce 1928 a byl pojmenován v článku publikovaném v Scientific American v roce 1930 po diskusi mezi amatérským astronomem Allanem Kirkhamem a Albertem G. Ingallsem, tehdejší redaktor časopisu). Využívá konkávní eliptický primární a konvexní sekundární. I když je tento systém snadněji brousitelný než klasický systém Cassegrain nebo Ritchey-Chrétien, není vhodný pro mimoosové kóma. Zakřivení pole je ve skutečnosti menší než u klasického Cassegraina. Dnes se tento design používá v mnoha aplikacích těchto úžasných zařízení. Ale nahrazují ho elektronické protějšky. Přesto je to právě tento typ přístroje, který je považován za největší odrazový dalekohled.
