Телескоп Ньютона

редактировать
Телескоп Ньютона
NewtonsTelescopeReplic a.jpg Реплика второго телескопа-рефлектора Ньютона, который он представил Королевскому обществу в 1672.
Назван в честьИсаака Ньютона Отредактируйте это на Викиданных
странице Commons Связанные материалы на Wikimedia Commons

Дизайн ньютоновского телескопа

Ньютоновский телескоп, также называемый ньютоновским рефлектором или просто ньютоновский, это тип телескопа-рефлектора, изобретенный английским ученым сэром Исааком Ньютоном (1642–1727), с использованием вогнутого главное зеркало и плоское диагональное вторичное зеркало. Первый телескоп-отражатель Ньютона был построен в 1668 году и является самым ранним из известных функциональных телескопов-отражателей. Простая конструкция телескопа Ньютона сделала его очень популярным среди производителей телескопов-любителей.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Преимущества ньютоновской конструкции
  • 3 Недостатки ньютоновской конструкции
  • 4 Варианты
    • 4.1 Джонс-Берд
  • 5 Галерея
  • 6 См. Также
  • 7 Примечания
  • 8 Ссылки

История

Идея Ньютона для телескопа-рефлектора не была новой. Галилео Галилей и Джованни Франческо Сагредо обсуждали использование зеркала в качестве формирующего изображение объектива вскоре после изобретения преломляющего телескопа и других, таких как Никколо Цукки утверждал, что экспериментировал с этой идеей еще в 1616 году. Ньютон, возможно, даже читал книгу Джеймса Грегори 1663 года Optica Promota, в которой описывались конструкции телескопов-отражателей с использованием параболические зеркала (телескоп, который Грегори безуспешно пытался построить).

Ньютон построил свой телескоп-рефлектор, потому что он подозревал, что это может подтвердить его теорию о том, что белый свет состоит из спектр цветов. Искажение цвета (хроматическая аберрация ) было основным недостатком преломляющих телескопов времен Ньютона, и было много теорий относительно того, что его вызвало. В середине 1660-х годов, работая над теорией цвета, Ньютон пришел к выводу, что этот дефект был вызван тем, что линза преломляющего телескопа ведет себя так же, как призмы, с которыми он экспериментировал, ломая белый свет превращается в цветную радугу вокруг ярких астрономических объектов. Если бы это было правдой, то хроматическую аберрацию можно было бы устранить, построив телескоп, в котором не использовалась линза - телескоп-рефлектор.

В конце 1668 года Исаак Ньютон построил свой первый телескоп-рефлектор. Он выбрал сплав (металлическое зеркало ) из олова и меди в качестве наиболее подходящего материала для своего объектива. зеркало. Позже он разработал средства для придания формы и шлифовки зеркала и, возможно, был первым, кто использовал шлифовальный круг с шагом для полировки оптической поверхности. Он выбрал сферическую форму для своего зеркала вместо параболы, чтобы упростить конструкцию; даже если это приведет к сферической аберрации, это все равно исправит хроматическую аберрацию. Он добавил к своему рефлектору то, что является отличительной чертой конструкции ньютоновского телескопа, - вторичное зеркало, установленное по диагонали рядом с фокусом главного зеркала, чтобы отражать изображение под углом 90 ° к окуляру , установленному сбоку. телескоп. Это уникальное дополнение позволило просматривать изображение с минимальными препятствиями для зеркала объектива. Он также сделал трубку, крепление и фитинги. Первая версия Ньютона имела диаметр главного зеркала 1,3 дюйма (33 мм) и фокусное отношение f / 5. Он обнаружил, что телескоп работал без искажения цвета и что он мог видеть четыре галилеевых луны на Юпитере и с ним серповидную фазу планеты Венера. Друг Ньютона Исаак Барроу показал второй телескоп небольшой группе из Лондонского королевского общества в конце 1671 года. Они были настолько впечатлены им, что продемонстрировали его Карл II в январе 1672 г. Ньютон был принят в члены общества в том же году.

Как и Грегори до него, Ньютону было трудно создать эффективный отражатель. Заточить металл зеркала до правильной кривизны было сложно. Поверхность также быстро потускнела ; в результате низкая отражательная способность зеркала, а также его малые размеры означали, что вид в телескоп был очень тусклым по сравнению с современными рефракторами. Из-за этих трудностей в конструкции ньютоновский телескоп-рефлектор изначально не получил широкого распространения. В 1721 Джон Хэдли показал значительно улучшенную модель Королевскому обществу. Хэдли решил многие проблемы, создав параболическое зеркало . Его Newtonian с диаметром зеркала 6 дюймов (150 мм) выгодно отличался от больших воздушных преломляющих телескопов того времени. Размеры отражающих телескопов впоследствии быстро росли, и диаметр главного зеркала удваивался примерно каждые 50 лет.

Преимущества ньютоновской конструкции

Ньютоновская оптическая сборка, показывающая трубку (1), главное зеркало зеркало (2) и вторичная диагональная опора зеркала (также называемая «паук-опора») (3).
  • Они не содержат хроматической аберрации, обнаруживаемой в преломляющих телескопах.
  • Ньютоновские телескопы обычно дешевле для любого заданного диаметра объектива (или апертуры ), чем телескопы сопоставимого качества других типов.
  • Поскольку существует только одна поверхность, которую нужно отшлифовать и Отшлифованные до сложной формы, в целом изготовление намного проще, чем другие конструкции телескопов (григорианцев, кассегренов, и ранние рефракторы имели две поверхности, которые нужно изобразить. Позже ахроматические рефракторные объективы имели четыре поверхности, которые необходимо изобразить).
  • Короткое фокусное расстояние может быть больше ea Получено легко, что дает более широкое поле зрения.
  • . Окуляр расположен на верхнем конце телескопа. В сочетании с коротким соотношением f- это может позволить создать гораздо более компактную систему крепления, снижая стоимость и увеличивая портативность.

Недостатки ньютоновской конструкции

  • Ньютоновы, как и другие конструкции отражающих телескопов, использующие параболические зеркала страдают от комы, внеосевой аберрации, которая заставляет изображение вспыхивать внутрь и по направлению к оптической оси (звезды по направлению к краю поля зрения принимают "кометоподобную" форму). Эта засветка равна нулю на оси и имеет линейную с увеличением и обратно пропорциональна квадрату зеркала фокусное расстояние (фокусное расстояние зеркала, деленное на диаметр зеркала). Формула для третьего порядка: 3θ / 16F², где θ - угол отклонения от оси изображения в радианах, а F - фокусное отношение. Считается, что ньютонианцы с фокусным расстоянием f / 6 или ниже (например, f / 5) находятся в более серьезной коме для визуального или фотографического использования. Первичные зеркала с низким коэффициентом фокусировки можно комбинировать с линзами, которые корректируют кому, чтобы увеличить резкость изображения по всему полю.
Большой ньютоновский отражатель 1873 года со структурой для доступа к окуляру .
  • Ньютоновцы имеют центральное препятствие из-за вторичное зеркало на пути света. Это препятствие, а также дифракционные пики вызвано опорной конструкции (так называемый паук) вторичного зеркала снижают контрастность. Визуально эти эффекты можно уменьшить, если использовать двух- или трехногий изогнутый паук. Это снижает интенсивность дифракционных боковых лепестков примерно в четыре раза и помогает улучшить контраст изображения с потенциальным штрафом, заключающимся в том, что круглые пауки более подвержены вибрации, вызываемой ветром.
  • Для портативных ньютоновцев. коллимация может быть проблемой. Первичный и вторичный могут потерять согласованность из-за ударов, связанных с транспортировкой и погрузочно-разгрузочными работами. Это означает, что телескоп может потребоваться повторная юстировка (коллимация) каждый раз при установке. Другие конструкции, такие как рефракторы и катадиоптрики (в частности, кассегрены Максутова ), имеют фиксированную коллимацию.
  • Фокальная плоскость находится в асимметричной точке и наверху узла оптической трубки. Для визуальных наблюдений, особенно на экваториальных опорах телескопа , ориентация тубуса может поставить окуляр в очень плохое положение для обзора, а для больших телескопов требуются лестницы или опорные конструкции. чтобы получить к нему доступ. В некоторых конструкциях предусмотрены механизмы для поворота крепления окуляра или всего тубуса в более удобное положение. Для исследовательских телескопов необходимо учитывать уравновешивание очень тяжелых инструментов, установленных в этом фокусе.

Вариант

Джонс-Бёрд

Телескоп-рефлектор Джонса-Берда (иногда называемый Бёрд- Джонс) - это зеркально-линзовый (катадиоптрический ) вариант традиционной ньютоновской конструкции, продаваемой на рынке любительских телескопов. В конструкции используется сферическое главное зеркало вместо параболического, со сферическими аберрациями, исправляемыми линзой субапертурного корректора , обычно устанавливаемой внутри фокусирующей трубки или перед вторичным зеркалом. Такая конструкция уменьшает размер и стоимость телескопа за счет более короткой общей длины трубки телескопа (с корректором, увеличивающим фокусное расстояние в схеме типа «телефото ») в сочетании с менее дорогим сферическим зеркалом. Было отмечено, что коммерчески выпускаемые версии этой конструкции имеют оптические недостатки из-за сложности изготовления корректора субапертуры правильной формы в телескопе, предназначенном для недорогого сегмента рынка телескопов.

Галерея

См. Также

  • Астрономический портал

Примечания

Ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с телескопами Newtonian.
  • Smith, Warren J., Modern Optical Engineering, McGraw-Hill Inc., 1966, стр. 400
Последняя правка сделана 2021-05-31 07:42:14
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте