Телескопы. Разновидности телескопов

В ночь на 7 января 1610 г. в истории
наблюдательной астрономии
произошел подлинный переворот:
впервые зрительная труба была
направлена на небо. В течение
нескольких ночей великий Галилей
(1564 — 1642) открыл недоступные
невооруженному глазу кратеры,
горные вершины и цепи на Луне,
спутники Юпитера, мириады звезд,
составляющих Млечный Путь.
Несколько позже Галилей наблюдал фазы Венеры и странные образования у Сатурна
(что это были знаменитые кольца, стало известно значительно позже, в 1658 г., в
результате наблюдений Гюйгенса).

4.

5.

6.

7.

8.

Объектив: собирающая двояковыпуклая линза
Окуляр: рассеивающая двояковогнутая линза
Изображение: неперевернутое (земное)
Недостатки: малое поле зрения; сильная хроматическая аберрация (снижение четкости
из-за возникновения дисперсии света)
Где еще используется: театральный бинокль; самодельные любительские телескопы

9.

Объектив: собирающая линза
Окуляр: собирающая линза
Изображение: перевернутое
Достоинства: увеличенное поле зрение; увеличенный вынос зрачка
Недостатки: сильная хроматическая аберрация
Где еще используется: все телескопы-рефракторы

10.

11.

Объектив: вогнутое параболическое зеркало (главное); плоское диагональное зеркало
(вторичное)
Окуляр: различные виды окуляров
Изображение: перевернутое
Достоинства: возможность изменения кратности увеличения сменой окуляров; малая
хроматическая аберрация
Недостатки: необходимость юстировки; износ зеркал

12.

Объектив: вогнутое параболическое зеркало (главное); вогнутое эллиптическое зеркало
(вторичное)
Окуляр: различные виды окуляров
Изображение: неперевернутое (земное)
Достоинства: увеличенное фокусное расстояние за счет эллиптического вторичного
зеркала
Недостатки: необходимость юстировки; износ зеркал

13.

Объектив: вогнутое параболическое зеркало (главное); выпуклое гиперболическое
зеркало (вторичное)
Окуляр: различные виды окуляров
Изображение: неперевернутое (земное)
Достоинства: меньшая длина трубы телескопа;
Недостатки: необходимость юстировки; износ зеркал; коматическая аберрация (кома);
астигматическая аберрация

14.

Объектив: вогнутое сферическое зеркало (главное); вогнуто-выпуклая линза
(собирающий мениск) – катадиоптрическая система
Окуляр: различные виды окуляров
Изображение: неперевернутое (земное)
Достоинства: отсутствие коматической и астигматической аберраций и низкая
хроматическая аберрация; легкость в использовании
Недостатки: сложность конструкции

15.

Объектив: вогнутое гиперболическое зеркало (главное); выпуклое гиперболическое
зеркало (вторичное)
Окуляр: различные виды окуляров
Изображение: неперевернутое (земное)
Достоинства: отсутствие коматической и сферической аберраций; широкое поле зрения
Недостатки: астигматическая аберрация; кривизна поля

16.

17.

Монохроматические
Связаны с преломлением
пучка лучей света
Хроматические
Связаны с дисперсией
света

18.

19.

Лучи света, проходящие через линзу
вблизи её края, преломляются сильнее,
чем лучи, проходящие через центр.
Исходно параллельные лучи света
падают на сферическую поверхность
линзы под разными углами. Чем
дальше лежит путь луча от оптической
оси объектива, тем больше угол его
падения, и тем сильнее он
преломляется. В конечном итоге это
приводит к невозможности
сфокусировать точку иначе как в виде
размытого по краям пятна, и всё
изображение оказывается нерезким.
Ход лучей света в идеальной линзе
Ход лучей света при сферической аберрации

20.

21.

Кома возникает из-за того, что
лучи приходящие под углом к
оптической оси собираются не
в одной точке.

22.

Астигматизм проявляется в том, что
для наклонного (не параллельного
оптической оси объектива) пучка
света лучи, лежащие в
меридиональной плоскости, т.е.
плоскости, которой принадлежит
оптическая ось, фокусируются
отличным образом от лучей,
лежащих в сагиттальной плоскости,
которая перпендикулярна плоскости
меридиональной. Это, в конечном
итоге приводит к ассиметричному
растягиванию пятна нерезкости.
Астигматизм заметен по краям
изображения, но не в его центре.

23.

24.

Аберрация, в результате которой
изображение плоского объекта,
перпендикулярного к оптической оси
объектива, лежит на поверхности,
вогнутой либо выпуклой к объективу.
Эта аберрация вызывает
неравномерную резкость по полю
изображения. Поэтому, когда
центральная часть изображения
фокусирована резко, то его края будут
лежать не в фокусе и изобразятся
нерезко. Если установку на резкость
производить по краям изображения,
то его центральная часть будет
нерезкой

25.

Исходное
изображение
квадрата
Изображение квадрата,
полученное с помощью
оптической системы с
положительной
дисторсией («подушка»)
Изображение квадрата,
полученное с помощью
оптической системы с
отрицательной дисторсией
(«бочка», «рыбий глаз»)

26.

Хроматизм положения
Хроматизм увеличения
Хроматические разности
геометрических аберраций

27.

Расстояние от линзы до точки пересечения
луча с оптической осью линзы разное для
каждого луча спектра. Лучи не собираются в
одну точку (нет единого фокусного
расстояния). Наблюдается хроматизм —
различие фокусных расстояний,
составляющих света.
Уменьшение хроматизма с помощью
ахроматической линзы