Tất cả về kính thiên văn khúc xạ

Hầu hết mọi người có liên tưởng nào với từ "kính thiên văn"? Rất có thể, họ tưởng tượng ra một khúc xạ thấu kính - một ống dài và một thấu kính. Đó là lý do tại sao hôm nay chúng ta sẽ đi sâu hơn vào loại công nghệ quang học này.

Đầu tiên, một lý thuyết nhỏ. Mục đích của kính thiên văn là tối đa hóa và hình dung rõ ràng đối tượng quan sát. Tất cả các thiết bị được chia thành các bộ phản xạ và khúc xạ. Kỹ thuật đơn giản nhất là một khúc xạ. Nguyên lý hoạt động của chúng dựa trên hiện tượng khúc xạ ánh sáng tại thời điểm các tia đi qua thấu kính.

Các mô hình đơn giản nhất bao gồm một cặp ống kính. Một trong số chúng hoạt động như một thấu kính, chịu trách nhiệm cho sự khúc xạ của các tia và sự cố định sau đó của chúng tại một điểm duy nhất. Thị kính kia không hơn gì một thị kính thông thường, cho phép bạn xem hình ảnh thu được.

Do đó, ống kính của một thiết bị kính thiên văn làm giảm hình ảnh một vật thể ở xa rất nhiều. Từ đó, hình ảnh đi vào thị kính, hoạt động giống như một kính lúp. Trong một số kiểu máy, thị kính không được định vị dọc theo trục của ống mà được lắp vuông góc. Trong trường hợp này, ảnh từ thấu kính đi đến thị kính qua thấu kính khúc xạ.

Bạn cần hiểu sự khác biệt giữa kính thiên văn khúc xạ và kính thiên văn phản xạ. Thành phần chính của gương phản xạ là một gương cầu lõm. Nó kết hợp tất cả các chùm tia thành một chùm tia duy nhất, sau đó, sử dụng một hệ thống gương và lăng kính bổ sung, chuyển hướng nó đến thị kính. Một số kiểu máy ở đây cũng cung cấp thị kính vuông góc với thấu kính khúc xạ.

Các mô hình như vậy không cần cấu hình bổ sung. Tất cả những gì được yêu cầu của người dùng là tập trung. Đồng thời, khẩu độ quang học bị hạn chế nên khó quan sát các thiên thể phát sáng yếu. Tốt nhất là bạn nên xem Mặt trăng, các cặp sao và hành tinh thông qua một vật liệu khúc xạ vào một đêm quang đãng.

Một số yếu tố được cho là do lợi ích của khúc xạ.

• Khả năng truyền phần tử của các tia sáng thu được tới thị kính. Điều này so sánh thuận lợi với gương phản xạ.

• Với cùng một đường kính thấu kính, hình ảnh trong vật khúc xạ rõ ràng và sáng hơn trong vật phản xạ. Điều này là do độ truyền ánh sáng cao hơn.

• Khúc xạ không cung cấp cho một gương thứ cấp, nó che một phần không gian hữu ích của thấu kính... Hơn nữa, đường truyền của tia sáng chiếu thẳng vào thị kính. Nó không phản chiếu nhiều lần từ gương, do đó, độ rõ nét và độ tương phản của hình ảnh không bị suy giảm.

• Tất cả các bộ phận đều ở vị trí chắc chắn, vì vậy ống kính không cần phải điều chỉnh. Vỏ được đóng chắc chắn - điều này tạo ra một lớp bảo vệ chống bụi hiệu quả. Những người phản ánh bị tước đi một lợi thế như vậy.

Đồng thời, vật liệu khúc xạ có những mặt hạn chế của chúng.

Trước hết, đây là cái gọi là sắc sai - sắc sai, tức là sự biến dạng. Hiệu ứng thể hiện ở sự xuất hiện của một vầng sáng màu xung quanh đối tượng được đề cập. Thiên thể càng tỏa sáng bao nhiêu thì ánh hào quang này càng cao bấy nhiêu. Ngoài ra, độ sắc tăng tỷ lệ thuận với đường kính của ống kính, và nó cũng tăng khi giảm độ dài tiêu cự.

Hiện tượng này đã dẫn đến thực tế là độ phóng đại cao không có trên các mẫu khúc xạ giá rẻ. Các nhà thiên văn học đầu tiên đã cố gắng chống lại hiện tượng quang sai màu bằng cách tạo ra các kính thiên văn trong đó tiêu cự là vài mét.

Chất khúc xạ được đặc trưng bởi một khẩu độ hạn chế. Do đó, bạn nên mua mô hình có đường kính bắt đầu từ 120 mm trở lên. Tuy nhiên, bắt đầu từ ngưỡng này, chi phí quang học tăng mạnh. Và nếu khẩu độ nhỏ, các vật thể không gian sâu sẽ trông buồn tẻ. Đó là lý do tại sao phạm vi của khúc xạ bị giới hạn trong các vật thể sáng, chẳng hạn như mặt trăng.

Mô hình đầu tiên của khúc xạ kính thiên văn được tạo ra vào năm 1609 bởi nhà khoa học nổi tiếng Galileo. Nhà thiên văn học nổi tiếng đã biết về việc người Hà Lan tạo ra kính thiên văn, có thể tính được bí mật của thiết bị, và trên cơ sở đó đã phát minh ra mẫu kính thiên văn đầu tiên mà con người bắt đầu sử dụng để làm quen với các thiên thể. Khẩu độ của thiết bị này là 4 cm, hệ số phóng đại là 3 và tiêu cự là khoảng 50 cm.

Tất nhiên, mô hình đó không thể được gọi là hoàn hảo. Xét về các thông số kỹ thuật của nó, nó thua xa các loại quang học hiện đại. Nhưng, bất chấp điều này, trong hai năm đầu tiên quan sát bầu trời, Galileo đã có thể tìm thấy các điểm trên Mặt trời, các ngọn núi trên Mặt trăng, cũng như 4 vệ tinh của Sao Mộc. Ông cũng nhìn thấy một vài "phần phụ" của hành tinh Sao Thổ. Đúng như vậy, nhà khoa học không thể thiết lập bản chất của một hiện tượng kỳ thú như vậy - sau này người ta đã chứng minh rằng đây là những vòng bao quanh hành tinh.

Trong 4 thế kỷ, kính thiên văn khúc xạ đã nhiều lần được cải tiến và hiện đại hóa. Các thiết bị hiện đại rất khác so với các mô hình đầu tiên. Hãy cùng làm quen với những phiên bản nổi tiếng nhất.

Thiết kế kính thiên văn của Galileo dựa trên việc sử dụng hai thấu kính. Bộ khuếch tán hoạt động như một thị kính, bộ thu được sử dụng như một vật kính. Cấu trúc này giúp bạn có thể có được hình ảnh thẳng đứng ngược. Tuy nhiên, nó đã bị bóp méo nghiêm trọng. Ngày nay, mô hình như vậy không còn là nhu cầu nữa, mặc dù nó có thể được tìm thấy trong ống nhòm nhà hát.

Năm 1611, Johannes Kepler cải tiến một chút về phát minh của Galileo. Để làm điều này, ông đã thay đổi thấu kính khuếch tán trong thị kính thành thấu kính thu - do đó trường nhìn được tăng lên, nhưng hình ảnh bị truyền ngược lại. Các ưu điểm của khúc xạ Kepler bao gồm sự hiện diện của hình ảnh trung gian, mặt phẳng của nó giúp bạn có thể đặt thang đo trong thiết bị.

Về cốt lõi, tất cả các mẫu kính thiên văn hiện đại đều được xây dựng trên loại ống Kepler. Nhược điểm của chúng chỉ bao gồm ảnh hưởng của quang sai màu, trong nhiều năm họ đã cố gắng khắc phục bằng cách giảm khẩu độ tương đối của đường ống.

Tình hình đã thay đổi vào năm 1758, khi máy đo khúc xạ-achromats được tạo ra ở Anh.... Đề án Galileo được lấy làm cơ sở, nhưng các thấu kính đã được thay thế - thiết kế quang học tiêu sắc cung cấp một thấu kính ghép nối đặc biệt với các thông số khúc xạ khác nhau. Điều này làm cho nó có thể loại bỏ phần lớn quang sai màu.

Các công cụ hiện đại nhất là kính thiên văn apochromatic.... Chúng đắt hơn nhiều so với achromat, vì vậy không ai sử dụng chúng cho đến thế kỷ 20. Chúng cung cấp hình ảnh chất lượng cao, hiệu ứng này đạt được thông qua việc sử dụng các vật liệu đặc biệt đắt tiền. Các kỹ thuật cải tiến đã giảm thiểu hiện tượng nhiễm sắc thể. Chỉ con mắt được đào tạo của một người thường xuyên quan sát không gian mới có thể nhìn thấy một viền mỏng - và sau đó, chỉ trong những điều kiện quan sát không thuận lợi.

Hãy để chúng tôi đi sâu vào chi tiết hơn về các đặc điểm của các mô hình phổ biến nhất của kính thiên văn khúc xạ.

Kính thiên văn này sẽ là một món quà tuyệt vời cho những người đang bước những bước đầu tiên trong lĩnh vực thiên văn học.... Nó cung cấp một hình ảnh không bị đảo ngược và gắn vào một giá đỡ phương vị dễ sử dụng. Mô hình phù hợp để khám phá các hành tinh trong hệ mặt trời, nghiên cứu các miệng núi lửa trên Mặt Trăng và làm quen với các cảnh quan trên cạn. Cho phép bạn nhìn thấy không gian sâu, nhưng hình ảnh ít chi tiết hơn.

Một mô hình khác dành cho trẻ em hoặc những người mới làm quen với thiên văn học, tối ưu cho lần đầu tiên làm quen với các thiên thể. Kính thiên văn rất dễ lắp ráp, bao gồm tất cả các phụ kiện điều khiển khúc xạ cơ bản và ngay cả trẻ em cũng có thể học cách vận hành. Quang học mạnh mẽ cho phép bạn quan sát các hành tinh, Mặt trăng và các vật thể trên mặt đất.

Tròng kính được làm bằng thủy tinh. Do đó, hình ảnh, ngay cả ở độ phóng đại đáng kể, vẫn tương phản và rõ ràng. Để nghiên cứu các vật thể trong không gian, một công cụ tìm quang học được sử dụng với giá trị xấp xỉ gấp năm lần. Khúc xạ này làm bức tranh lộn ngược. Do đó, bộ phụ kiện này còn bao gồm một gương điện chéo, cho phép bạn chỉnh sửa độ méo hình ảnh.

Giá đỡ phương vị dễ vận hành và cho phép hướng khúc xạ vào đối tượng nghiên cứu nhanh nhất có thể. Thiết bị quang học được cố định trên một giá ba chân kim loại có chân điều chỉnh, vì vậy người quan sát ở bất kỳ độ cao nào cũng có thể điều chỉnh kính thiên văn cho chính mình. Ngoài giá ba chân, một khối phụ kiện được đính kèm; nó có thể chứa la bàn, bản đồ bầu trời đầy sao, cũng như thị kính bổ sung và các vật dụng khác cần thiết cho công việc.

Kính thiên văn dễ sử dụng có thể được sử dụng như một ống soi thông thường. Cho phép bạn nhìn rõ Mặt trăng và các vật thể trên mặt đất. Ưu điểm của mô hình là số lượng lớn ván lạng và các phụ kiện khác nên không cần phải mua thêm.

Mô hình PolarStar II 700 / 80AZ rất phổ biến.

Người giữ kỷ lục về kích thước trong số tất cả các kính thiên văn khúc xạ là mô hình được lắp ráp tại Paris vào năm 1900 cho Triển lãm Thế giới... Đường kính của vật kính là 1,25 m và chiều dài của ống vượt quá 60 m, tuy nhiên, do trọng lượng nặng và kích thước khổng lồ, thiết bị quang học được cố định theo chiều ngang và tĩnh - điều này không cho phép quan sát sau 9 năm, sản phẩm đã được tháo rời.

Kính thiên văn hiện đại lớn nhất là một mô hình được đặt tại Đài quan sát Yerkes ở Chicago. Kích thước của vật kính tương ứng với 1,1 m, kỹ thuật này cho phép bạn nghiên cứu ngay cả các vật thể của hệ mặt trời rất xa Trái đất. Khúc xạ được sản xuất vào năm 1897, cùng thời điểm Đài thiên văn Yerkes được khai trương.

Các kính thiên văn chịu lửa lớn cũng được đặt tại: Viện Vật lý Thiên văn Potsdam, Đài quan sát Lick, Pulkovo, Greenwich, cũng như ở Nice, Archenhold và Allegheny. Kính viễn vọng James Clark Maxwell đặt tại Hawaii, Hoa Kỳ, ở độ cao 4200 m, được nhiều người biết đến.