Принципи роботи телескопів
Телескопи – оптичні інструменти (прилади), службовці для розглядання віддалених предметів, які при цьому беруть уявну велику величину, ніж при розгляданні їх простим (неозброєним) оком. При цьому дрібні частини предмета, невидимі простим оком, можуть бути розрізняємі в телескопі, ніби розглянутий предмет наблизився до спостерігачеві. Тому телескопи іноді називаються “збільшують” або такими, “що наближають”.
Телескоп збільшує в 10-20 разів, представляє розглянутий предмет в таких розмірах, як ніби він наближений на відстань, що в 10-20 разів менше дійсного відстані. Однак, предмет видається менш ясним, чим він представився б в тому випадку, коли дійсно підійти до нього на відстань в 10-20 раз менше. Ця невиразність і блідість зображення, яка тим ощутительнее, чим більше (сильніше) збільшення телескопа, походить від того, що телескоп не знищує послабляє впливу повітря, поглинає світло тим більше, чим далі предмет.
Телескопи можуть складатися з одних оптичних стекол, або ж поєднання таких стекол або опуклих і увігнутих дзеркал. Телескопи першого роду називаються заломлюючими, другого – відбивними. Преломляющие телескопи значних розмірів називають також рефракторами, відбивні – рефлекторами.
Пристрій телескопів змінюється, в залежності від їх призначення (астрономічні, земні), але в підставі одне і теж у всіх випадках: одна частина труби (скло або дзеркало) приймає промені світла від віддаленого предмета і утворює його зображення, інша частина (завжди складається з скла) служить для розглядання цього зображення. Скло, спрямований у бік предмета і збирає його промені, називається предметною або об’єктивом. Скла для розглядання зображення, складеного об’єктивом, до одного з яких спостерігач приставляє очей, називаються очними або окуляром.
Астрономічні телескопи мають ахроматичний об’єктив і окуляр, що складається з двох і більше стекол. Зображення представляється в положенні зворотному дійсному, тобто верх здається внизу і права сторона предмета – на лівій. Рух небесних світил представляється у телескопі також зворотним дійсному. Ці незручності допомогою астрономічних спостережень труб так малі, що на них легко звикнути, оптичні ж якості телескопів цього роду вище, ніж земних, тому що перші складені з можливо малого числа стекол. Труби, для розглядання земних предметів, повинні зображати їх у дійсній їх положенні. Для цього земні телескопи складаються з 5 стекол: одного об’єктива і 4 стекол, становлять складний окуляр. Власне для пристрою земної труби можна було б обійтися 3 склом, а для астрономічної – двома, але такі інструменти давали б зображення невиразні, через сферичної і хроматичної аберації.
Названі телескопи складаються з опуклих оптичних стекол. У телескопі, зібраному Галілеєм окуляр був увігнутий. У відбивних інструментах, рефлекторах або відбивних телескопах зображення віддалених предметів складається променями, відбитими від увігнутого дзеркала телескопа. Ці промені ще раз відображаються опуклим (в телескопі Кассегрена) або увігнутим (в телескопі Грегорі) дзеркалами, меншої величини, по напрямку до великого дзеркала, а саме в вирізане в його середині круглий отвір, де власне і складається зображення розглянутого предмета. У цей отвір угвинчується трубка зі складним окуляром, влаштованим так само як і у рефракторах. Зображення виходить пряме. У телескопі системи Ньютона, промені, відкинуті першим дзеркалом, відображені в бік скляною призмою (у колишніх інструментах цього роду – плоским дзеркалом) з повним внутрішнім відбиттям, і становлять, по виході з неї, зображення, розглядається через окуляр, вправлений збоку труби і спрямований на призмі. Цього роду телескоп представляє незручність, що спостерігач повинен дивитися у напрямку, перпендикулярному до загального напрямку труби телескопа.
Ще один вид телескопа (Гершеля) представляє ту особливість, що зображення, складене увігнутим дзеркалом, знаходиться поблизу верхнього краю самої труби і розглядається окуляром, спрямованим вниз. Спостерігач звернений потилицею до дійсного предмету (наприклад, до зірки).
Виразність зображення, одержуваного оптичними лінзами, залежить від ступеня знищення в них аберації (аберація – похибка зображення), що досягається складним об’єктивом, що складається з двох або більше стекол, а також відповідним пристроєм окулярів. Від виразності зображення залежить розкладає сила астрономічний телескоп, внаслідок якої можуть бути видимі окремо зірки, що становлять так звані подвійні зірки, і взагалі близькі один до одного, віддалені предмети або частини одного і того ж предмета.
Збільшення телескопа проводиться частиною тим, що зображення віддаленого предмета, що утворюється у фокусі об’єктива або увігнутого дзеркала, розглядається окуляром, на подобу того, як розглядаються дійсні малі предмети збільшувальними стеклами. Так як окуляр, по суті, є скло з коротким фокусною відстанню, і близько підсувається до розглянутого зображення, то останнє видається під великим кутом, ніж дійсний предмет представляється оці. Чим коротша фокусна відстань окуляра, тим значніше вироблене ним збільшення, саме воно майже обернено пропорційно головному фокусної відстані окуляра. Крім того, воно прямо пропорційно фокусної відстані об’єктива: скло з фокусною відстанню в один метр дає зображення сонця, має в поперечнику 8,7 мм, а з фокусною відстанню в 10 м дає зображення 87 мм в поперечнику. Але чим більше поперечник зображення сонця, тим більше можна бачити на його поверхні подробиць, навіть без допомоги окуляра.
Взагалі ж збільшення предмета зоровою трубою вимірюється приблизно ставленням головного фокусної відстані об’єктива до головної фокусної відстані окуляра, який передбачається складається з одного опуклого скла. Складні окуляри яких би то не було систем можуть бути, для розрахунку збільшення, замінені подумки простим окуляром, який виробляв би однакову зі складним окуляром збільшення. Цей простий окуляр і його фокусна відстань називають еквівалентними складного окулярі. Насправді збільшення практично визначається відношенням поперечника об’єктива до поперечнику найменшого гуртка, утвореного перетином променів, що виходять з окуляра труби, раздвинутой так, що в неї виразно міг би бути видно який-небудь віддалений предмет.
У телескопі, створеному Галілео Галілеєм (як відомо, це перший в світі телескоп), окуляр складався з увігнутого скла, яке ставиться між головним фокусом об’єктива і самим об’єктивом, внаслідок чого ця труба коротше, ніж равносильная астрономічна з опуклим окуляром, який поміщають за головним фокусом об’єктива, якщо міряти відстань від цього останнього скла.