Войти
Телескоп-рефрактор 200 мм в Познанской обсерватории A преломляющий телескоп (также называемый рефрактор ) - это тип оптического телескопа, который использует линзу в качестве объектива для формирования изображения (также называемого диоптрическим телескоп ). Изначально конструкция преломляющего телескопа использовалась в очках-шпионах и астрономических телескопах, но также использовалась для линз длиннофокусных фотоаппаратов. Хотя большие преломляющие телескопы были очень популярны во второй половине 19-го века, для большинства исследовательских целей преломляющие телескопы были заменены отражающими телескопами , которые допускают большие апертуры. Увеличение рефрактора рассчитывается путем деления фокусного расстояния линзы объектива на фокусное расстояние окуляра.
У преломляющих телескопов обычно есть линза спереди, затем длинная труба, затем окуляр или приборы сзади, где фокусируется вид телескопа. Первоначально телескопы имели одноэлементные объективы, но столетие спустя были изготовлены двух- и даже трехэлементные линзы.
Рефракционный телескоп - это технология, которая часто применяется в других оптических устройствах, таких как бинокли и зум-объективы / телеобъектив / длиннофокусная линза.
Рефракторы были самым ранним типом оптических телескопов. Первая запись о преломляющем телескопе появилась в Нидерландах около 1608 года, когда производитель очков из Мидделбурга по имени Ганс Липперши безуспешно пытался запатентовать его. Новости о патенте быстро распространились, и Галилео Галилей, оказавшись в Венеции в мае 1609 года, услышал об изобретении, сконструировал собственную версию и применил ее к делать астрономические открытия.
Все преломляющие телескопы используют одни и те же принципы. Комбинация объектива линзы 1и некоторого типа окуляра 2используется для улавливания большего количества света, чем человеческий глаз может уловить самостоятельно, для его фокусировки 5, и представить зрителю более яркое, более четкое и увеличенное виртуальное изображение 6.
Объектив в преломляющем телескоп преломляет или изгибает свет. Это преломление заставляет параллельные световые лучи сходиться в фокусной точке ; в то время как непараллельные сходятся в фокальной плоскости . Телескоп преобразует пучок параллельных лучей, образуя угол α, с оптической осью во второй параллельный пучок с углом β. Отношение β / α называется угловым увеличением. Он равен соотношению размеров изображения сетчатки, полученного с телескопом и без него.
Рефракционные телескопы могут иметь множество различных конфигураций для коррекции ориентации изображения и типов аберраций. Поскольку изображение было сформировано изгибом света или преломлением, эти телескопы называются преломляющими телескопами или рефракторами.
Оптическая схема телескопа Галилея y- Далекий объект; y ′ - Реальное изображение с объектива; y ″ - увеличенное виртуальное изображение из окуляра; D - Диаметр входного зрачка; d - Диаметр виртуального выходного зрачка; L1 - линза объектива; L2 - Линза окуляра e - Виртуальный выходной зрачок - Телескоп равен Дизайн Галилео Галилей использовал ок. 1609 обычно называется галилеевым телескопом . Он использовал собирающуюся (плосковыпуклую) линзу объектива и расходящуюся (плосковогнутую) линзу окуляра (Galileo, 1610). Телескоп Галилея, поскольку конструкция не имеет промежуточного фокуса, дает неинвертированное и, с помощью некоторых устройств, прямое изображение.
Самый мощный телескоп Галилея с общей длиной 980 миллиметров ( 3 фута 3 дюйма) увеличивает объекты примерно в 30 раз. Из-за недостатков конструкции, таких как форма линзы и узкое поле зрения, изображения были размытыми и искаженными. Несмотря на эти недостатки, телескоп все еще был достаточно хорош, чтобы Галилей мог исследовать небо. Он использовал его для просмотра кратеров на Луне, четырех крупнейших спутников Юпитера и фаз Венеры.
Параллельные лучи света. от удаленного объекта (y ) может быть сфокусирован в фокальной плоскости линзы объектива (F 'L1 / y' ). (Расходящийся) окуляр (L2 ) перехватывает эти лучи и снова делает их параллельными. Непараллельные лучи света от объекта, идущие под углом α1 к оптической оси, проходят под большим углом (α2>α1 ) после прохождения через окуляр. Это приводит к увеличению видимого углового размера и отвечает за воспринимаемое увеличение.
Конечное изображение (y ″ ) - это виртуальное изображение, расположенное на бесконечности и расположенное так же вверх, как и объект.
Выгравированное изображение Кеплеровского астрономического рефракторного телескопа с фокусным расстоянием 46 м (150 футов), построенного Иоганном Гевелием. Кеплеровский телескоп, изобретенный Иоганн Кеплер в 1611 году является усовершенствованием конструкции Галилея. В качестве окуляра используется выпуклая линза вместо вогнутой линзы Галилея. Преимущество такого расположения состоит в том, что лучи света, выходящие из окуляра, сходятся. Это позволяет получить гораздо более широкое поле зрения и большее удаление выходного зрачка, но изображение для зрителя инвертируется. С помощью этой конструкции можно достичь значительно большего увеличения, но для преодоления аберраций простой объектив должен иметь очень высокое f-ratio (Йоханнес Гевелиус построил объектив с 46-метровым ( 150 футов) фокусное расстояние, и были созданы даже более длинные бескамерные «воздушные телескопы »). Конструкция также позволяет использовать микрометр в фокальной плоскости (для определения углового размера и / или расстояния между наблюдаемыми объектами).
Гюйгенс построил воздушный телескоп для Лондонского королевского общества с одноэлементной линзой 19 см (7,5 ″).
Алван Кларк полирует большой ахроматический объектив Йеркса, более 1 метра в диаметре, в 1896 году. 
Этот 12-дюймовый рефрактор установлен в куполе, а монтировка вращается вместе с поворотом Земли. Следующим важным шагом в эволюции рефракционных телескопов был изобретение ахроматической линзы, линзы с множеством элементов, которая помогла решить проблемы с хроматической аберрацией и позволила использовать более короткие фокусные расстояния. Он был изобретен в 1733 году английским адвокатом по имени Честер Мур Холл, хотя он был независимо изобретен и запатентован Джоном Доллондом около 1758 года. Конструкция позволила преодолеть потребность в очень больших фокусных расстояниях. преломляющие телескопы с помощью объектива, сделанного из двух кусков стекла с разной дисперсией, «короной » и «бесцветным стеклом », чтобы уменьшить хроматическую и сферическую аберрацию. Каждая сторона каждой детали шлифуется и полируется, а затем две части собираются вместе. Ахроматические линзы корректируются, чтобы сфокусировать две длины волны (обычно красный и синий) в одной плоскости.
Известно, что Честер Мор Холл сделал первый объектив с двойной цветовой коррекцией в 1730 году.
Ахроматы Доллонда были довольно популярны в 18 веке. Главный призыв заключался в том, что их можно было сделать короче. Однако проблемы с изготовлением стекла означали, что стеклянные объективы не были больше четырех дюймов в диаметре.
В конце 19 века производитель стекла Guinand разработал способ изготовления стеклянных заготовок более высокого качества размером более четыре дюйма. Он также передал эту технологию своему ученику Фраунгоферу, который развил эту технологию, а также разработал дизайн дуплетных линз Фраунгофера. Прорыв в технологиях изготовления стекла привел к появлению великих рефракторов 19 века, которые за десятилетие становились все больше и в конечном итоге достигли более 1 метра к концу того века, прежде чем их заменили зеркальные телескопы из посеребренного стекла в астрономии.
Среди известных производителей линз 19 века:
Гринвичский 28-дюймовый рефрактор - популярный туристический объект в Лондоне в 21 веке. Некоторые известные дуплетные рефракторы 19 века - телескоп Джеймса Лика (91 см / 36 дюймов) и рефрактор Greenwich 28 дюймов (71 см). Примером более старого рефрактора является телескоп Шакбурга (датируемый концом 1700-х годов). Знаменитым рефрактором был "Трофейный телескоп", представленный на Большой выставке 1851 в Лондоне. Эпоха «великих рефракторов » в 19 веке ознаменовалась появлением больших ахроматических линз, кульминацией которых стал самый большой ахроматический рефрактор из когда-либо построенных, Большой телескоп Парижской выставки 1900 года.
В Королевская обсерватория в Гринвиче инструмент 1838 года под названием телескоп Шипшэнкса включает в себя объектив Кошуа. У Sheepshanks был объектив шириной 6,7 дюйма (17 см), и он был самым большим телескопом в Гринвиче около двадцати лет.
В отчете Обсерватории за 1840 год отмечалось, что тогда новый телескоп Sheepshanks с дублетом Cauchoix был следующим:
Мощность и качество этого телескопа делают его очень желанным дополнением к инструментам обсерватории.
В 1900-х годах известным производителем оптики была компания Zeiss. Пример выдающихся достижений рефракторов: более 7 миллионов человек смогли увидеть через 12-дюймовый рефрактор Zeiss в обсерватории Гриффита с момента ее открытия в 1935 году; это самое большое количество людей, которые когда-либо видели в телескоп.
Ахроматы были популярны в астрономии для составления звездных каталогов, и они требовали меньшего ухода, чем металлические зеркала. Некоторые известные открытия с использованием ахроматов - это планета Нептун и Луны Марса.
. Длинные ахроматы, несмотря на меньшую апертуру, чем у больших отражателей, часто предпочитались «престижными» обсерваториями. В конце 18 века каждые несколько лет появлялся более крупный и более длинный рефрактор.
Например, обсерватория Ниццы дебютировала с 77-сантиметровым (30,31 дюйма) рефрактором, самым большим в то время, но превзошла его всего за пару лет.
Апохроматические линзы обычно состоит из трех элементов, которые направляют свет трех разных частот в общий фокус Апохроматические рефракторы имеют объективы, изготовленные из специальных материалов со сверхнизкой дисперсией. Они предназначены для фокусировки трех длин волн (обычно красной, зеленой и синей) в одной плоскости. Остаточная ошибка цвета (третичный спектр) может быть на порядок меньше, чем у ахроматической линзы. Такие телескопы содержат элементы из флюорита или специального стекла со сверхнизкой дисперсией (ED) в объективе и создают очень четкое изображение, практически без хроматических аберраций. Из-за специальных материалов, необходимых для изготовления, апохроматические рефракторы обычно дороже, чем телескопы других типов с сопоставимой апертурой.
В 18 веке Доллонд, популярный производитель дуплетных телескопов, также сделал тройку, хотя на самом деле они не были так популярны, как двухэлементные телескопы.
Один из знаменитых тройных объективов. - это триплет Кука, известный своей способностью исправлять аберрации Сейдала. Он признан одним из самых важных объективных дизайнов в области фотографии. Триплет Кука может корректировать только с тремя элементами для одной длины волны: сферическую аберрацию, кому, астигматизм, кривизну поля и искажение.
Рефрактор 102 сантиметра (40 дюймов) в Обсерватории Йеркса, самый большой ахроматический рефрактор, когда-либо использовавшийся в астрономии (фотография сделана 6 мая 1921 года, как Эйнштейн был в гостях) Рефракторы страдают остаточной хроматической и сферической аберрацией. Это влияет на более короткие фокусные отношения больше, чем на более длинные. Ахроматический рефрактор 100 мм (4 дюйма) f / 6, вероятно, будет иметь значительную цветную окантовку (обычно пурпурный ореол вокруг ярких объектов). 100 мм (4 дюйма) f / 16 имеет небольшую цветную окантовку.
В очень больших апертурах также существует проблема провисания линзы в результате гравитации деформации стекла. Поскольку линзу можно удерживать на месте только за край, центр большой линзы прогибается под действием силы тяжести, искажая получаемые изображения. Наибольший практический размер линзы в преломляющем телескопе составляет около 1 метра (39 дюймов).
Существует еще одна проблема, связанная с дефектами стекла, бороздками или небольшими пузырьками воздуха, захваченными внутри стекла. Кроме того, стекло непрозрачно для определенных длин волн, и даже видимый свет затемняется из-за отражения и поглощения, когда он пересекает границы раздела воздух-стекло и проходит через само стекло. Большинство этих проблем устранено или уменьшено в отражающих телескопах, которые могут быть изготовлены с гораздо большей апертурой и которые почти полностью заменяют рефракторы для астрономических исследований.
МКС-WAC на Вояджере 1 /2 использовала 6-сантиметровую (2,36 ″) линзу, запущенную в космос в конце 1970-х годов, что являлось примером использования рефракторов в космосе.
Двойной телескоп "Große Refraktor" с линзами 80 см (31,5 дюйма) и 50 см (19,5 дюйма) был использован для открытия кальция как межзвездной среды в 1904 году. 
Астронавт поезда с камерой с большим объективом Телескопы с рефрактором были известны как их использование в астрономии, так и для наблюдения за землей. Многие ранние открытия Солнечной системы были сделаны с использованием синглетных рефракторов.
Использование преломляющей телескопической оптики повсеместно в фотографии, а также на околоземной орбите.
Одно из самых известных применений рефракторного телескопа было, когда Галилей использовал его в астрономии; он открыл четыре самых больших спутника Юпитера в 1609 году. Кроме того, ранние рефракторы также использовались для открытия самого большого спутника Сатурна, Титана, несколько десятилетий спустя, а также еще трех спутников Сатурна.
В XIX веке преломляющие телескопы использовались для новаторских работ в области астрофотографии и спектроскопии, а соответствующий инструмент, гелиометр, впервые был использован для расчета расстояния до другой звезды. Скромные апертуры не привели к такому количеству открытий, и, как правило, с такой маленькой апертурой многие астрономические объекты были просто недоступны для наблюдения до появления фотографии с длинной выдержкой, когда репутация и причуды отражающих телескопов начинали превосходить репутацию рефракторов.. Несмотря на это, некоторые открытия включают Луны Марса, пятую Луну Юпитера и множество открытий двойных звезд, включая Сириус (звезда Собака). Рефакторы часто использовались для позиционной астрономии, помимо других применений в фотографии и наблюдении за Землей.
Синглеты
Галилеевы и многие другие спутники Солнечной системы были обнаружены с помощью одноэлементных объективов и воздушных телескопов.
Галилео Галилей открыл галилеевы спутники Юпитера в 1610 году с помощью преломляющего телескопа.
Был обнаружен спутник планеты Сатурн, Титан 25 марта 1655 года голландский астроном Кристиан Гюйгенс.
Дублеты В 1861 году у самой яркой звезды в ночном небе, Сириуса, был обнаружен меньший звездный компаньон с помощью 18 с половиной дюйма Дирборна. рефракторный телескоп.
К 18 веку у рефракторов появилась большая конкуренция со стороны рефлекторов, которые могли быть довольно большими и обычно не страдали той же самой проблемой, присущей хроматической аберрации. Тем не менее, астрономическое сообщество продолжало использовать дуплетные рефракторы с небольшой апертурой по сравнению с современными приборами. Среди известных открытий - спутники Марса и пятая луна Юпитера, Амальтея.
Асаф Холл, открытый Деймос 12 августа 1877 года примерно в 07:48 UTC и Фобос 18 августа 1877 года в Военно-морской обсерватории США в Вашингтоне, округ Колумбия, примерно в 09:14 GMT (современные источники, использующие до 1925 года астрономическое соглашение, которое начиналось в полдень, указывают время открытия как 11 августа 14:40 и 17 августа 16:06 среднее время в Вашингтоне соответственно).
Телескоп, использованный для открытия, представлял собой 26-дюймовый (66 см) рефрактор (телескоп с линзой), затем расположенный в Туманное дно. В 1893 году линза была переустановлена и помещена в новый купол, где она остается в 21 веке.
Луна Юпитера Амальтея была обнаружена 9 сентября 1892 года Эдвардом Эмерсоном Барнардом с помощью 36 дюймов (91 см) рефракторный телескоп в обсерватории Лик. Он был открыт прямым визуальным наблюдением с помощью рефрактора с двойной линзой.
В 1904 году одним из открытий, сделанных с помощью Великого рефрактора Потсдама (двойной телескоп с двумя дублетами), была межзвездная среда. Астроном профессор Хартманн на основе наблюдений двойной звезды Минтака в Орионе определил, что в промежуточном пространстве есть элемент кальций.
Планета Плутон была открыта путем просмотра фотографий (то есть «пластинок» на просторечии астрономии) в моргающем компараторе, сделанных с помощью рефракционного телескопа, астрографа с 3-элементным 13-дюймовым объективом..
Рефрактор Yerkes Great, установленный на Всемирной выставке 1893 года в Чикаго; самый высокий, самый длинный и самый большой рефрактор апертуры до того времени. 
Рефрактор 68 см (27 дюймов) в Обсерватории Венского университета Примеры некоторых из самых больших ахроматических рефракторов телескопы диаметром более 60 см (24 дюйма).
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Рефракционными телескопами. |
