Jei pagalvoji, tai buvo laiko klausimas, kol buvo išrastas pirmasis teleskopas. Žmones tūkstantmečius žavėjo kristalai. Daugelis kristalų, pavyzdžiui, kvarco, yra visiškai skaidrūs. Kiti - rubinai - sugeria vienus šviesos dažnius ir praleidžia kitus. Kristalus į rutulius galima formuoti juos pjaustant, apklijuojant ir šlifuojant - taip pašalinami aštrūs kraštai ir apvalinamas paviršius. Kristalo išpjaustymas prasideda trūkumo radimu. Sukūrus pusinės sferos arba kristalų segmentą, sukuriami du skirtingi paviršiai. Šviesą surenka išgaubtas priekinis paviršius ir plokštuminis fonas projektuoja link susiliejimo taško. Kadangi kristalų segmentai turi griežtas kreives, fokusavimo taškas gali būti labai arti paties kristalo. Dėl trumpo židinio nuotolio, kristalų segmentai sukuria geresnius mikroskopus nei teleskopai.
Šiuolaikinius teleskopus padarė ne kristalų segmentas, o stiklo lęšis. Išgaubti lęšiai išėjo iš stiklinės žemės, kad būtų ištaisytas toliaregystė. Nors ir akiniai, ir krištolo segmentai yra išgaubti, toliaregystės lęšiai turi ne tokius griežtus posūkius. Šviesos spinduliai nuo lygiagretės šiek tiek sulenkti. Dėl šios priežasties vaizdas susidaro daug toliau nuo objektyvo. Tai sukuria pakankamai didelę vaizdo skalę, kad ją būtų galima išsamiai apžiūrėti.
Pirmasis lęšių panaudojimas regėjimui pagerinti gali būti atsektas Viduriniuose Rytuose XI amžiuje. Arabų kalbos tekste („Opticae Thesaurus“ parašė mokslininkas matematikas Al-hazenas) pažymima, kad krištolo rutulių segmentai gali būti naudojami mažiems objektams padidinti. Manoma, kad 13-ojo amžiaus pabaigoje anglas vienuolis (galbūt remdamasis 1267 m. Rogerio Bacono „Perspectiva“) sukūrė pirmuosius praktiškus akinius iš arti, kad padėtų skaityti Bibliją. Tik 1440 m. Nicoslas iš Cusa įžemino pirmąjį objektyvą, kad ištaisytų artimąjį regėjimą -1. Ir prireiks dar keturių šimtmečių, kol pačios lęšio formos defektams (astigmatizmas) bus padėti akinių rinkiniai. (Tai padarė 1827 m. Britų astronomas George'as Airy'as, praėjus maždaug 220 metų po kito - garsesnio astronomo - Johanas Kepleris pirmiausia tiksliai apibūdino lęšių poveikį šviesai.)
Ankstyviausi teleskopai susiformavo iškart po to, kai akinių šlifavimas tapo gerai žinomu kaip priemonė trumparegystei ir presbiopijai ištaisyti. Kadangi toliaregiai lęšiai yra išgaubti, jie daro gerą šviesos „kolekcionierių“. Išgaubtas objektyvas paima lygiagrečias sijas iš tolo ir sulenkia jas į bendrą fokusavimo tašką. Tai sukuria virtualų vaizdą erdvėje - tokį, kurį galima atidžiau patikrinti naudojant antrąjį objektyvą. Kolekcionavimo lęšio privalumas yra dvejopas: jis kartu sujungia šviesą (padidina jo intensyvumą) ir sustiprina vaizdo skalę - tiek, kad gali būti kur kas didesnis, nei vien akis gali.
Įgaubti lęšiai (naudojami artimajam matuoti) skleidžia šviesą į išorę ir daro daiktus akims mažesnius. Įgaubtas lęšis gali padidinti akies židinio nuotolį, kai tik pačios akies sistema (fiksuota ragena ir morfinis lęšis) nesugeba sufokusuoti vaizdo į tinklainę. Įgaubti lęšiai sukuria gerus okuliarus, nes jie leidžia akiai atidžiau apžiūrėti virtualų vaizdą, kurį išgaubia išgaubtas lęšis. Tai įmanoma todėl, kad susikaupiantys lęšiai sugretinami lygiagrečiai, įgaubtu lęšiu. Rezultatas yra parodyti netoliese esantį virtualų vaizdą tarsi per didelį atstumą. Vienintelis įgaubtas lęšis leidžia akies lęšiui atsipalaiduoti, tarsi būtų nukreiptas į begalybę.
Derinti išgaubtus ir įgaubtus lęšius buvo tik laiko klausimas. Galime įsivaizduoti pačią pirmąją progą, kai vaikai žaisdami žaislais susidūrė su objektyvo šlifuoklio dienos sunkumais - arba galbūt tada, kai optikas jautėsi pakviestas apžiūrėti vieną objektyvą kitu. Tokia patirtis turėjo atrodyti beveik stebuklinga: tolimas bokštas akimirksniu pakyla tarsi priartėjęs ilgo pasivaikščiojimo pabaigoje; neatpažįstami skaičiai staiga pastebimi kaip artimi draugai; natūralios ribos, tokios kaip kanalai ar upės, yra peržengtos taip, tarsi Merkurijaus sparnai būtų pritvirtinti prie gydomųjų ...
Kai tik atsirado teleskopas, atsirado dvi naujos optinės problemos. Šviesą surenkantys lęšiai sukuria išlenktus virtualius vaizdus. Ta kreivė yra šiek tiek „dubenio formos“, o apačia nukreipta į stebėtoją. Tai, žinoma, yra visiškai priešinga tam, kaip pati akis mato pasaulį. Akis mato, kad daiktai yra tarsi išdėstyti didelėje sferoje, kurios centras yra tinklainėje. Taigi reikėjo ką nors padaryti, kad perimetriniai spinduliai būtų nukreipti atgal į akis. Šią problemą iš dalies išsprendė astronomas Christiaan Huygens 1650-aisiais. Jis tai padarė sujungdamas kelis lęšius kaip vienetą. Naudojant du lęšius, daugiau periferinių spindulių atkeliavo nuo kolekcinio lęšio link lygiagretės. Naujasis Huygeno okuliaras efektyviai išlygino vaizdą ir leido akiai sufokusuoti platesnį regėjimo lauką. Bet tas laukas vis tiek sukels klaustrofobiją daugumoje šių dienų stebėtojų!
Paskutinė problema buvo labiau neišsprendžiama - refrakciniai lęšiai lenkia šviesą pagal bangos ilgį ar dažnį. Kuo didesnis dažnis, tuo labiau sulenkta tam tikra šviesos spalva. Dėl šios priežasties objektai, vaizduojantys įvairių spalvų šviesą (polichrominę šviesą), nėra matomi tame pačiame fokusavimo taške visame elektromagnetiniame spektre. Iš esmės lęšiai veikia panašiai kaip prizmės - sukuria spalvų sklaidą, kiekviena turi savo unikalų židinio tašką.
Pirmasis „Galileo“ teleskopas išsprendė problemą, kai reikia priartinti akis, kad padidintumėte virtualų vaizdą. Jo instrumentą sudarė du lęšiai, kuriuos galima atskirti kontroliuojamu atstumu, kad būtų galima sufokusuoti. Objektyvo objektyvas turėjo ne tokią griežtą kreivę, kad galėtų surinkti šviesą ir nukreipti ją į įvairius fokusavimo taškus, atsižvelgiant į spalvos dažnį. Mažesnis objektyvas, turintis sunkesnę trumpesnio židinio nuotolio kreivę, leido „Galileo“ stebinčiajai akiai priartėti prie vaizdo, kad būtų galima pamatyti padidintą detalę.
Bet „Galileo“ aprėptį būtų galima sutelkti tik prie okuliaro matymo lauko vidurio. O fokusavimą buvo galima nustatyti tik atsižvelgiant į dominuojančią spalvą, kurią skleidė ar atspindėjo tai, ką „Galileo“ tuo metu žiūrėjo. Paprastai „Galileo“ stebėjo ryškius tyrimus, tokius kaip Mėnulis, Venera ir Jupiteris, naudodamas diafragmos stotelę ir didžiuodamasis sugalvojo idėją!
Christiaan Huygens sukūrė pirmąjį - Huygenian - okuliarą po „Galileo“ laiko. Šį okuliarą sudaro du plokščiai išgaubti lęšiai, nukreipti priešais rinkimo objektyvą - ne vienas įgaubtas objektyvas. Židinio židinio plokštuma yra tarp objektyvo ir akies lęšio elementų. Naudojant du lęšius, vaizdo kreivė buvo išlyginta, tačiau tik per nemažą regimojo regėjimo lauko laipsnį. Nuo Huygeno laikų okuliarai tapo daug sudėtingesni. Pradėjus nuo šios originalios daugybos idėjos, šiandieniniai okuliarai gali pridėti dar apie pusšimtį optinių elementų, pertvarkytų tiek formos, tiek padėties atžvilgiu. Astronomijos mėgėjai dabar gali nusipirkti okuliarus nuo lentynos, sudarydami pagrįstus plokščius laukus, kurių tariamasis skersmuo –2 yra didesnis nei 80 laipsnių.
Trečioji problema, susijusi su chromatiniu atspalviu padarytais daugiaspalviais vaizdais, nebuvo išspręsta teleskopu, kol 1670-aisiais seras Izaokas Newtonas nesukūrė ir sukonstravo veikiantį reflektorinį teleskopą. Šis teleskopas visiškai pašalino kolekcinį lęšį - nors vis tiek reikėjo naudoti ugniai atsparų okuliarą (kuris žymiai mažiau prisideda prie „klaidingos spalvos“ nei objektyvas).
Tuo tarpu ankstyvieji refrakcijos šalinimo bandymai buvo tiesiog padaryti juos ilgesnius. Buvo sugalvotos plotis iki 140 pėdų ilgio. Nei vienas objektyvo skersmuo nebuvo ypač didelis. Tokiems verpstantiems dynasaurams reikėjo tikro nuotykių stebėtojo, tačiau jie „sušvelnino“ spalvų problemą.
Nepaisant pašalintų spalvų klaidų, ankstyvieji atšvaitai taip pat turėjo problemų. Niutono sferoje buvo naudojamas rutuliškai sumaltas spekuliacijos veidrodis. Palyginti su šiuolaikinių atspindinčių veidrodžių aliuminio danga, spekuliacija yra silpna. Maždaug trys ketvirtadaliai aliuminio gebėjimo kaupti šviesą spąstai praranda maždaug vieną stiprumą, kai sugriebia. Taigi Niutono sugalvotas šešių colių instrumentas elgėsi labiau kaip su šiuolaikiniu 4 colių modeliu. Tačiau ne dėl to Niutono instrumentą buvo sunku parduoti, jis tiesiog užtikrino labai prastą vaizdo kokybę. Taip buvo dėl to, kad buvo naudojamas tas rutuliškai įžemintas pirminis veidrodis.
Niutono veidrodis neatnešė visų šviesos spindulių į bendrą židinį. Kaltė neatsirado dėl spėlionės - ji atsidūrė su veidrodžio forma, kuri, jei ji būtų ištiesta 360 laipsnių, sudarytų visą apskritimą. Toks veidrodis negali nukreipti centrinės šviesos šviesos į tą patį fokusavimo tašką kaip ir tie, kurie yra arčiau krašto. Tik 1740 m., Kai škotas Johnas Trumpas ištaisė šią problemą (ašies šviesai) parabolizuodamas veidrodį. Trumpas tai įgyvendino labai praktiškai: kadangi lygiagrečiai spinduliai, esantys arčiau sferinio veidrodžio centro, viršija kraštinius spindulius, kodėl gi ne tik pagilinti centrą ir juos įrėminti?
Tik 1850-aisiais sidabras pakeitė žvilgsnį kaip pasirinktą veidrodinį paviršių. Žinoma, daugiau nei 1000 parabolinių atšvaitų, kuriuos pagamino Johnas Trumpas, turėjo spekuliacinius veidrodėlius. Sidabras, kaip ir speculum, laikui bėgant gana greitai praranda atspindį, kad galėtų oksiduoti. Iki 1930 m. Pirmieji profesionalūs teleskopai buvo padengti patvaresniu ir atspindinčiu aliuminiu. Nepaisant šio patobulinimo, maži atšvaitai fokusuoja mažiau šviesos nei panašios diafragmos refraktoriai.
Tuo tarpu tobulėjo ir refraktoriai. Johno Trumpo laikais optikai išsiaiškino tai, ko Niutonas neturėjo - kaip įgauti refrakcijos būdu raudoną ir žalią šviesą, kad susilietų į bendrą fokusavimo tašką. Pirmiausia tai padarė Chester Moor Hall 1725 m., O po ketvirčio amžiaus iš naujo atrado John Dolland. „Hall“ ir „Dolland“ sujungė du skirtingus objektyvus - vieną išgaubtą ir kitą įgaubtą. Kiekvieną iš jų sudarė skirtingo tipo stiklas (vainikas ir titnagas), skirtingai atspindintis šviesą (remiantis lūžio rodikliais). Išgaubtas vainikinio stiklo lęšis padarė tiesioginę užduotį surinkti visų spalvų šviesą. Tai pasvirę fotonai į vidų. Neigiamas lęšis skleidė konvergencijos spindulį šiek tiek į išorę. Ten, kur teigiamas objektyvas sufokusuodavo raudoną šviesą, neigiamas objektyvas - raudoną. Maišyta raudona ir žalia spalvos, o akis matėsi geltona. Rezultatas buvo achromatinis refraktoriaus teleskopas - tokio tipo, kurį šiandien mėgsta daugelis astronomų mėgėjų nebrangiai, maža diafragma, plataus lauko, tačiau - mažesniais židinio santykiais - mažesnis nei idealus vaizdo kokybės panaudojimas.
Tik devyniolikto amžiaus viduryje optikams pavyko gauti mėlynai violetinę spalvą, kad būtų galima atkreipti dėmesį į raudoną ir žalią spalvas. Iš pradžių ši raida atsirado dėl egzotiškų medžiagų (militinio pavidalo) naudojimo kaip galingų optinių mikroskopų, o ne teleskopų, dvigubų tikslų. Trijų elementų teleskopų dizainas naudojant standartinius stiklo tipus - tripletus - taip pat išsprendė problemą po keturiasdešimt metų (prieš pat XX amžių).
Šiandienos mėgėjai astronomai gali pasirinkti iš plataus asortimento asortimento tipų ir gamintojų. Neįmanoma atlikti visų dangaus, akių ir dangaus tyrimų. Lauko lygumo (ypač naudojant greitus Niutono teleskopus) ir prabangių optinių vamzdžių (susijusių su dideliais refraktoriais) problemos buvo išspręstos naujomis optinėmis konfigūracijomis, sukurtomis praėjusio amžiaus 3-ajame dešimtmetyje. Prietaisų tipai, tokie kaip SCT (Schmidto-Cassegraino teleskopas) ir MCT (Maksutovo-Cassegraino teleskopas), taip pat Niutono-Esque Schmidto ir Maksutovo variantai bei įstrižiniai atšvaitai, dabar gaminami JAV ir visame pasaulyje. Kiekvienas apimties tipas buvo sukurtas siekiant išspręsti tam tikras svarbias problemas ar kitas, susijusias su apimties dydžiu, masyvu, lauko lygiu, vaizdo kokybe, kontrastu, kaina ir perkeliamumu.
Tuo tarpu refraktoriai užėmė svarbiausią vietą tarp opofilų - žmonių, norinčių kuo aukštesnės vaizdo kokybės, neatsižvelgiant į kitus apribojimus. Visiškai apokromatiniai (pagal spalvą pataisyti) refraktoriai suteikia keletą įspūdingiausių vaizdų, kuriuos galima naudoti optiniam, fotografiniam ir CCD vaizdavimui. Deja, dėl žymiai didesnių medžiagų (egzotiškų mažos dispersijos kristalų ir stiklo) sąnaudų, gamybos (turi būti suformuotas iki šešių optinių paviršių) ir didesnių apkrovų laikymo reikalavimai (dėl sunkių stiklo diskų) tokie modeliai apsiriboja mažesnėmis angomis. ).
Visi šių dienų apimties tipai buvo pradėti nuo atradimo, kad du nelygaus kreivumo lęšiai gali būti laikomi prie akies, kad būtų galima perduoti žmogaus suvokimą dideliais atstumais. Kaip ir daugelis didžiųjų technologinių pažangų, šiuolaikinis astronominis teleskopas atsirado iš trijų pagrindinių sudedamųjų dalių: būtinybės, vaizduotės ir augančio energijos ir materijos sąveikos supratimo.
Taigi iš kur atsirado modernus astronominis teleskopas? Be abejo, teleskopas išgyveno ilgą nuolatinio tobulėjimo laikotarpį. Bet galbūt teleskopas iš esmės yra pačios Visatos dovana, sukeliantis gilų žavėjimąsi žmogaus akimis, širdimi ir protu ...
-1 Kyla klausimų, kas pirmasis sukūrė akinius, koreguojančius toliaregystę ir toliaregystę. Vargu ar Abu Ali al-Hasan Ibn al-Haitham ar Roger Bacon kada nors tokiu būdu naudojo objektyvą. Painiojantis kilmės klausimas yra klausimas, kaip iš tikrųjų buvo dėvimi akiniai. Tikėtina, kad pirmoji vaizdinė pagalba buvo tiesiog žiūrima į akis kaip monoklis - būtinybė perimti iš ten. Bet ar toks primityvus metodas būtų istoriškai laikomas „spektaklio kilme“?
-2 Tam tikro okuliaro galimybes kompensuoti būtinai išlenktą virtualų vaizdą iš esmės riboja efektyvus židinio nuotolio santykis ir apimties archetektūra. Taigi teleskopai, kurių židinio nuotolis daug kartų didesnis nei jų diafragma, sudaro mažesnę akimirkinę kreivę „vaizdo plokštumoje“. Tuo tarpu skydų, kurie iš pradžių laužo šviesą (katadioptikai ir refraktoriai) pranašumas yra tas, kad jie geriau valdo ne ašies šviesą. Abu faktoriai padidina numatomo vaizdo kreivio spindulį ir palengvina okuliaro užduotį - pateikti akį lygiu lauku.
Apie autorių:
Įkvėptas 1900 m. Pradžios šedevro: „Skylis per trijų, keturių ir penkių colių teleskopus“, Jeffas Barboras pradėjo astronomijos ir kosmoso mokslų pradžią būdamas septynerių metų. Šiuo metu Jeffas didžiąją laiko dalį skiria dangaus stebėjimui ir svetainės „Astro.Geekjoy“ priežiūrai.
