Перейти к контенту

Знания о телескопах

к AMZInstruments 30 Jun 2022 Комментариев: 0
Knowledge about telescopes
Телескоп на самом деле не «смотрит вдаль», а «смотрит в темноту», то есть телескоп может заставить нас увидеть некоторые темные небесные объекты. Телескопы могут «выглядеть темными», потому что они увеличивают наш угол обзора. Можно представить, что телескопы делают наши глаза больше до размера апертуры телескопа. Наши глаза «больше» и обладают повышенной способностью воспринимать свет, поэтому мы можем видеть более тусклые небесные объекты.

1. Основные параметры телескопа

Фокусное расстояние
Чтобы понять, что такое фокусное расстояние (Focal Length), давайте сначала введем определение фокуса (Focus). Фокальная точка относится к концентрированной точке, образованной отражением света вогнутым зеркалом или преломлением выпуклой линзы. Что касается фокусного расстояния, то это расстояние вдоль оптической оси от центра линзы или одностороннего зеркала до фокусной точки. Эффективное фокусное расстояние, обычно используемое в астрономических телескопах, относится к расстоянию между фокусным расстоянием от входного зрачка до фокусной точки.
Фокусное отношение — это «скорость» линзы или зеркала телескопа, выраженная как отношение фокусного расстояния к апертуре телескопа. Чем больше значение фокусного отношения, тем меньше времени требуется для фотографирования небесного объекта. В общем, телескопы, используемые для астрофотографии, должны иметь фокусное отношение ниже f/10, так как это значительно сократит время экспозиции.
Формула: Фокусное отношение = Фокусное расстояние телескопа (мм) / Диаметр телескопа (мм) f=F/D
Увеличение
Также известное как увеличение, оно относится к тому, во сколько раз увеличивается угол раскрытия наблюдаемого объекта после прохождения через оптическую систему телескопа. Если объект размером 1 метр находится на расстоянии 1 км, то при непосредственном наблюдении невооруженным глазом его угол раскрытия составляет около 0,001 радиана. Если для наблюдения используется телескоп с увеличением в 10 раз, его угол раскрытия составляет 0,01 радиана, что эквивалентно наблюдению объекта невооруженным глазом с расстояния 100 метров. Увеличение телескопа зависит от фокусного расстояния телескопа и окуляра. Вообще говоря, фокусное расстояние телескопа фиксировано, но увеличение можно изменить, заменив окуляры на другие фокусные расстояния.
Формула: Увеличение = Фокусное расстояние телескопа (мм) / Фокусное расстояние окуляра (мм)
Эффективное увеличение — это эффективное значение в пределах наибольшего увеличения, которое может дать телескоп. Теоретически каждый телескоп может использоваться для большого увеличения, но это зависит от таких факторов, как апертура телескопа, структура и используемые материалы. Если увеличение превышает максимальное эффективное увеличение, изображение будет размытым.
Формула: Эффективное увеличение = Диаметр телескопа (дюймы) X 50
Разрешающая способность
Детальную разрешающую способность телескопа можно назвать разрешающей способностью, которая в основном зависит от диаметра телескопа, который можно понимать как собирающую свет способность. Если мы используем телескоп с разрешением всего 2 угловые секунды для наблюдения двух звезд, которые находятся на расстоянии 1 угловой секунды друг от друга, мы увидим только одну звезду. Конечно, формула разрешающей силы не вводит такие параметры, как атмосферные условия, поэтому фактическая разрешающая сила не так хороша, как теоретическое значение.
Формула: Разрешение = 138,87"/Диаметр телескопа (мм)
Предельная величина
Под предельной величиной здесь понимается самая тусклая величина, которую телескоп может видеть в наилучших условиях. Конечно, как и разрешающая способность, многие субъективные факторы, такие как атмосферные условия, зрение и опыт наблюдателей, не вводятся в формулу, и полученные значения не могут представлять фактическую ситуацию.
Формула: предельная величина = 6,9 + 5log диаметр телескопа (мм) M = 6,9 + 5logD
Поле зрения
Поле зрения относится к угловому диаметру диапазона, который может наблюдаться телескопом или другим оптическим устройством, обычно выражается как ω. Поле зрения телескопа, как правило, фиксируется при проектировании телескопа и не может быть изменено. Поле зрения имеет обратную зависимость от увеличения: чем больше увеличение, тем меньше поле зрения.
Существует два распространенных способа представления поля зрения:
(1) Степень: поле зрения = 7* Указывает, что весь диаметр поля зрения имеет поле зрения в 7 градусов. Если взять в качестве примера Луну, ее видимый диаметр составляет половину градуса, то есть 14 лун можно разместить в линию в поле зрения в 7*.
(2) Выражается в футах: Поле зрения = 373 фута/1000 ярдов. То есть, при просмотре сцены с расстояния 1000 ярдов видимое поле зрения составляет 373 фута. Используя простую тригонометрию, разделите 373 фута на 52,5, чтобы найти градусы.

2. Базовая конструкция монокуляра

Однолинзовый телескоп обычно состоит из главного зеркала (также известного как оправа объектива), окуляра, стойки, зеркала искателя и т. д., которые будут последовательно рассмотрены ниже. (Часть корпуса зеркала будет рассмотрена в следующем разделе)
Окуляр
Существует много типов окуляров, которые можно разделить на положительные и отрицательные окуляры в зависимости от фокусного положения. Положительный окуляр имеет фокус перед линзой поля (передней линзой окуляра), а отрицательный окуляр имеет фокус между двумя линзами окуляра.
Подставка (Тренажер)
Монтировки очень важны для телескопов, потому что нестабильность монтировки может затруднить наблюдения. Монтировки грубо делятся на теодолиты и экваториальные монтировки. Теодолит имеет относительно простую конструкцию и может вращать тубус объектива вертикально и горизонтально. Проще в использовании, как правило, не используется для отслеживания и тщательного наблюдения. Структура экваториальной монтировки более сложная, с телескопом с полярной осью, а полярная ось должна указывать на северный полюс мира (южное полушарие указывает на южный полюс мира). И есть по крайней мере два кольца шкалы, и шкалы двух колец шкалы - прямое восхождение и склонение соответственно. Экваториальная монтировка имеет дополнительный двигатель для отслеживания небесных тел.
Благодаря развитию науки и техники некоторые экваториальные монтировки теперь оснащены системами автоматического поиска звезд. Пока небесный объект, который вы хотите найти, введен в систему автоматического поиска звезд, двигатель орбитера будет быстро вращаться, осуществляя мечту о наведении на небесный объект, который вы хотите наблюдать, и вы сможете легче и быстрее находить туманности, звездные скопления и галактики, которые можно наблюдать в телескоп. Любое небесное тело также можно подключить к персональному компьютеру и управлять им с помощью компьютера.
Звездный искатель
Роль зеркала искателя упоминается в названии, и его главная роль заключается в поиске небесных тел. Поскольку основное зеркало обычно имеет большое увеличение, нелегко найти небесный объект для наблюдения через основное зеркало, поэтому астрономический телескоп обычно оснащается зеркалом искателя. Искатель обычно имеет небольшое увеличение (2-3 раза), широкое поле зрения и перекрестие.
Зенитная призма (90-градусная оборачивающая призма)
Поскольку положение окуляра телескопа может быть размещено на конце оправы объектива, будет сложнее вести наблюдение вблизи зенита, поэтому обычно наблюдение осуществляется с помощью зенитного столба. Зенитный столб состоит из прямоугольного треугольного столба, а направление светового пути изменяется через столб, чтобы сделать положение наблюдения более удобным.
Линза Барлоу
Функция линзы Барроу — увеличить фокусное расстояние объектива и увеличить увеличение. Зеркала Барроу обычно обозначаются как 2X, 3X и т. д., то есть фокусное расстояние объектива изменяется в 2 раза, в 3 раза и т. д. Однако лучше удвоить размер, поскольку аберрация будет более очевидной, когда размер больше 2 раз.

3. Классификация монокуляров

Оптические телескопы обычно делятся на две категории: монокуляры и бинокуляры. Монокуляры в основном делятся на три категории в соответствии с оптическими путями и принципами формирования изображений: рефракторные телескопы, рефлекторные телескопы и катадиоптрические телескопы. Эти три типа телескопов можно подразделить на различные типы. Ниже приведены по одному.
рефракторный телескоп
Рефракторный телескоп в основном фокусирует свет в действительное изображение с помощью объектива и концентрирует его в фокусе, а затем использует окуляр для увеличения изображения. Рефракторные телескопы делятся на «тип Галилея» и «тип Кеплера». «Тип Галилея» является самым старым типом телескопа, но имеет более узкое поле зрения и в настоящее время используется только в некоторых небольших биноклях. Разница между «типом Галилея» и типом Кеплера заключается в том, что окуляр первого представляет собой двояковогнутую линзу и расположен перед фокусом, поэтому изображение, сформированное типом Галилея, является прямым, в то время как изображение типа Кеплера будет перевернутым и слева и справа перевернутым.
Телескопы типа Кеплера являются наиболее распространенным типом рефракционных телескопов. Поскольку объектив (выпуклая линза) рефракционного телескопа подвержен хроматической аберрации из-за длины волны, группа объективных линз обычно состоит из 2–3 вогнуто-выпуклых линз для уменьшения хроматической аберрации, которые делятся на ахроматические линзы и апохроматические линзы. . Хотя проблема хроматической аберрации телескопов, изготовленных из линз из флюоритового кристалла, линз ED и линз SD, была преодолена, они не пользуются популярностью из-за трудоемкого производства и высокой цены.
Преимущества рефракторного телескопа в том, что оптический путь прост, изображение четкое, оптическая ось нелегко перекашивается, его легко использовать и обслуживать, а внутренняя часть герметична, воздух не будет возмущен, поэтому изображение относительно стабильно. Однако большая апертура объектива или плохое качество линзы склонны к аберрациям. Кроме того, рефракторные телескопы, как правило, ограничены оптическим путем. Чем больше диаметр объектива, тем громоздче корпус, и эффект короткофокусных рефракторов нехорош, поэтому хорошие рефракторные телескопы, как правило, дороже. Использовать рефракторный телескоп для наблюдения за окрестностями зенита сложнее, и его нужно наблюдать с помощью зенитного шеста.
телескоп-рефлектор
Рефлекторный телескоп не использует линзу в качестве объектива, а использует вогнутое зеркало в качестве отражателя (также называемое главным зеркалом). Также есть вторичное зеркало, которое отражает свет, собранный главным зеркалом, в окуляр, который увеличивает изображение. Существует два типа рефлекторных телескопов, в том числе: Ньютон и Кассегрен.
В телескопе Ньютона первичное зеркало собирает свет и сводит его в фокусе, но плоское зеркало под углом 45 градусов к оптической оси помещается перед фокусом в качестве вторичного зеркала, а вторичное зеркало отражает свет в окуляр для увеличения. Преимущество метода Ньютона в том, что все окуляры направлены в одном направлении, независимо от того, в каком направлении ведется наблюдение, поэтому он более удобен. Но иногда положение окуляра будет выше.
Телескопы типа Кассегрена имеют отверстие в центре главного зеркала, которое собирает свет и отражает его на выпуклое вторичное зеркало. Вторичное зеркало отражает свет и проходит через центральное отверстие главного зеркала и сходится в фокусной точке, а окуляр помещается в фокусную точку для увеличения. Преимущества типа Кассегрена в том, что фокусное расстояние большое, формирующее увеличение большое, а тубус объектива короткий и удобный для переноски. Недостатком является то, что поле зрения узкое и производство сложное (в основном, чтобы открыть отверстие в центре главного зеркала), поэтому телескопы малого диаметра обычно не используют этот формат, напротив, телескопы большого диаметра обычно используют этот формат.
Зеркальные телескопы, как правило, менее дороги и просты в изготовлении. Однако требуется частое обслуживание, оптическая ось легко отклоняется, а качество изображения легко ухудшается из-за возмущения воздуха в оправе объектива.
катадиоптрический телескоп
Катадиоптрический телескоп — это телескоп, который сочетает в себе преломление линзы и рефлектора, также известный как составное зеркало. Поскольку он изготовлен с использованием рефрактора и рефлектора, он имеет преимущества и недостатки обоих. Катадиоптрические телескопы делятся на Шмидта. Кассегрена (Schmidt.Cassegrain) и Макасутова. Кассегрена (Maksutov.Cassegrain).
Шмидт. Телескоп Кассегрена состоит из корректирующей линзы, главного зеркала и вторичного зеркала, причем корректирующее зеркало представляет собой асферическую линзу. Макасутов. Телескоп Кассегрена также имеет корректирующее зеркало, которое представляет собой менисковую линзу, но его центром является выпуклое сферическое зеркало в качестве вторичного зеркала. В обоих случаях свет проходит через корректирующее зеркало, главное зеркало (центральное отверстие) отражает свет в центр корректирующего зеркала, а затем отражается через центральное отверстие главного зеркала и сходится в фокусе, а окуляр помещается в фокус и увеличивается. Макасутов.
Телескоп Кассегрена
Катадиоптрический телескоп характеризуется большим устьем, большим фокусным расстоянием, коротким тубусом объектива, легкостью перемещения, широким полем зрения, строгой структурой, а оптическая ось нелегко наклоняется. Однако из-за закрытой конструкции, чтобы избежать турбулентного потока в трубе, вызванного перепадами температур, рекомендуется выносить телескоп на улицу за полчаса до использования.

Комментировать

Все комментарии в блоге проверяются перед публикацией.

Закрывать
Изменить вариант
Закрывать
Уведомить меня
Закрывать
Закрывать