Iako reflektirajući teleskopi proizvode druge vrste optičkih aberacija, ovo je dizajn koji može postići ciljeve velikog promjera. Gotovo svi glavni teleskopi koji se koriste u astronomskim istraživanjima su takvi. Reflektirajući teleskopi dolaze u različitim dizajnom i mogu koristiti dodatne optičke elemente da poboljšaju kvalitet slike ili pozicioniraju sliku u mehanički povoljnoj poziciji.
Karakteristike reflektirajućih teleskopa
Ideja da se zakrivljena ogledala ponašaju kao sočiva potiče barem od Alphazenove rasprave o optici iz 11. stoljeća, djela koje je kružilo u latinskim prijevodima u ranoj modernoj Evropi. Ubrzo nakon što je Galileo pronašao prelamajući teleskop, Giovanni Francesco Sagredo i drugi, inspirirani svojim poznavanjem principa zakrivljenih ogledala, raspravljali su o ideji konstruiranja teleskopa koristeći ogledalo ukao alat za snimanje. Izvještava se da je Bolonjez Cesare Caravaggi napravio prvi reflektirajući teleskop oko 1626. Italijanski profesor Niccolo Zucci je u kasnijem radu napisao da je eksperimentirao sa konkavnim bronzanim ogledalom 1616. godine, ali je rekao da ono nije dalo zadovoljavajuću sliku.
Historija stvaranja
Potencijalne prednosti upotrebe paraboličkih ogledala, prvenstveno smanjenje sferne aberacije bez hromatskih aberacija, dovele su do mnogih predloženih dizajna budućih teleskopa. Najznačajniji je bio James Gregory, koji je 1663. godine objavio inovativni dizajn za "reflektirajući" teleskop. Bilo je potrebno deset godina (1673.) prije nego što je eksperimentalni naučnik Robert Hooke mogao izgraditi ovu vrstu teleskopa, koji je postao poznat kao Gregorijanski teleskop.
Isaac Newton je općenito zaslužan za izgradnju prvog reflektirajuće-refrakcionog teleskopa 1668. godine. Koristio je sferično metalno primarno ogledalo i malo dijagonalno u optičkoj konfiguraciji, nazvano Njutnov teleskop.
Dalji razvoj
Uprkos teorijskim prednostima dizajna reflektora, složenost dizajna i loša izvedba metalnih ogledala korišćenih u to vrijeme značili su da im je trebalo više od 100 godina da postanu popularni. Mnogi od napretka u reflektirajućim teleskopima uključivali su poboljšanja u proizvodnji paraboličkih ogledala u 18. stoljeću.veka, staklena ogledala presvučena srebrom u 19. veku, izdržljivi aluminijumski premazi u 20. veku, segmentirana ogledala za veće prečnike i aktivna optika za kompenzaciju gravitacione deformacije. Inovacija sredinom 20. stoljeća bili su katadioptički teleskopi kao što je Schmidt kamera, koji koriste i sferično ogledalo i sočivo (koje se naziva korektorna ploča) kao primarne optičke elemente, koji se uglavnom koriste za snimanje velikih razmjera bez sfernih aberacija.
Krajem 20. veka, razvoj adaptivne optike i uspešnog snimanja za prevazilaženje problema povezanih sa posmatranjem i refleksijom teleskopa je sveprisutan na svemirskim teleskopima i mnogim vrstama alata za snimanje svemirskih letelica.
Krivilinearno primarno ogledalo je glavni optički element teleskopa i stvara sliku u fokalnoj ravni. Udaljenost od ogledala do žižne ravni naziva se žižna daljina. Ovdje se može postaviti digitalni senzor za snimanje slike ili se može dodati dodatno ogledalo za promjenu optičkih karakteristika i/ili preusmjeravanje svjetlosti na film, digitalni senzor ili okular za vizuelno posmatranje.
Detaljan opis
Primarno ogledalo u većini modernih teleskopa sastoji se od čvrstog staklenog cilindra čija je prednja površina brušena do sfernog ili paraboličnog oblika. Tanak sloj aluminijuma se evakuiše na sočivo i formira sereflektirajuće ogledalo prve površine.
Neki teleskopi koriste primarna ogledala koja su napravljena drugačije. Otopljeno staklo rotira da bi njegova površina bila paraboloidna, hladi se i učvršćuje. Rezultirajući oblik ogledala približava se željenom paraboloidnom obliku, koji zahtijeva minimalno brušenje i poliranje da bi se postigla tačna figura.
Kvalitet slike
Reflektorski teleskopi, kao i svaki drugi optički sistem, ne stvaraju "idealne" slike. Potreba da se fotografišu objekti na beskonačnoj udaljenosti, da se posmatraju na različitim talasnim dužinama svetlosti i da se zahteva neki način gledanja slike koju primarno ogledalo proizvodi znači da uvek postoji neki kompromis u optičkom dizajnu reflektujućeg teleskopa.
Budući da primarno ogledalo fokusira svjetlost na zajedničku tačku ispred vlastite reflektirajuće površine, gotovo svi dizajni reflektirajućih teleskopa imaju sekundarno ogledalo, držač filma ili detektor u blizini ove žarišne točke, djelimično sprečavajući svjetlost da dopre do primarne ogledalo. Ovo ne samo da rezultira određenim smanjenjem količine svjetlosti koju sistem prikuplja, već također rezultira gubitkom kontrasta na slici zbog efekata prepreke difrakcije, kao i difrakcijskih šiljaka uzrokovanih većinom sekundarnih potpornih struktura.
Upotreba ogledala izbegava hromatsku aberaciju,ali stvaraju druge vrste aberacija. Jednostavno sferno ogledalo ne može prenijeti svjetlost od udaljenog objekta do zajedničkog fokusa, jer se refleksija svjetlosnih zraka koja udara u ogledalo na njegovom rubu ne konvergira s onima koji se reflektiraju od centra ogledala, što je defekt koji se naziva sferna aberacija. Da bi se izbjegao ovaj problem, najnapredniji dizajni reflektirajućih teleskopa koriste parabolična ogledala koja mogu dovesti svu svjetlost u zajednički fokus.
Gregorijanski teleskop
Gregorijanski teleskop je opisao škotski astronom i matematičar James Gregory u svojoj knjizi Optica Promota iz 1663. godine kao korištenje konkavnog sekundarnog ogledala koje reflektira sliku kroz rupu u primarnom ogledalu. Ovo stvara vertikalnu sliku korisnu za zemaljska posmatranja. Postoji nekoliko velikih modernih teleskopa koji koriste gregorijansku konfiguraciju.
Newtonov reflektorski teleskop
Newtonov aparat bio je prvi uspješan reflektirajući teleskop, koji je izgradio Isaac 1668. godine. Obično ima paraboloidnu primarnu, ali pri fokusnim omjerima od f/8 ili više, sferni primarni, što može biti dovoljno za visoku vizualnu rezoluciju. Ravni sekundar reflektira svjetlost u fokalnoj ravni sa strane vrha cijevi teleskopa. Ovo je jedan od najjednostavnijih i najjeftinijih dizajna za datu veličinu sirovog materijala i uobičajen je među hobistima. Put zraka reflektirajućih teleskopa bio je prviprecizno razrađen na Newtonovom uzorku.
Cassegrain aparat
Casegrain teleskop (ponekad nazvan "klasični Cassegrain") je prvi put konstruisan 1672. godine, a pripisuje se Laurentu Cassegrainu. Ima paraboličnu primarnu i hiperboličnu sekundarnu koja reflektira svjetlost natrag i dolje kroz rupu u primarnoj.
Dizajn Dall-Kirkham Cassegrain teleskopa kreirao je Horace Dall 1928. godine, a ime je dobio u članku objavljenom u Scientific American 1930. nakon rasprave između astronoma amatera Allana Kirkhama i Alberta G. Ingallsa, (tadašnji urednik časopisa). Koristi konkavnu eliptičnu primarnu i konveksnu sekundarnu. Iako je ovaj sistem lakši za mljevenje nego klasični Cassegrain ili Ritchey-Chrétien sistem, nije pogodan za komu van osovine. Zakrivljenost polja je zapravo manja od one kod klasičnog Cassegrain-a. Danas se ovaj dizajn koristi u mnogim aplikacijama ovih divnih uređaja. Ali zamjenjuju ga elektronski pandani. Ipak, ova vrsta aparata se smatra najvećim reflektirajućim teleskopom.
