Spiegelteleskop: Definition, Arbeitsweise, Variationen

Was ist ein Spiegelteleskop?

A Spiegelteleskop wird basierend auf dem Prinzip der Lichtreflexion durch einen Spiegel oder eine Kombination von gekrümmten Spiegeln entwickelt, um ein Bild zu erzeugen. Diese Teleskope sind in verschiedenen Designvarianten erhältlich und enthalten zeitweise zusätzliche optische Elemente, um die Bildqualität zu verbessern oder die Position des Bildes mechanisch zu verbessern. Da es sich bei reflektierenden Teleskopen / Reflektoren um Spiegel handelt, werden sie als „katoptrischTeleskope. Diese Teleskope werden üblicherweise für astronomische Zwecke verwendet. Prominente Teleskope wie das Hubble-Weltraumteleskop und einige Amateurteleskope basieren auf diesem mikroskopischen Design. Darüber hinaus verwenden Teleskope, die mit anderen Lichtwellenlängen als dem sichtbaren Bereich arbeiten (z. B. RÖNTGEN-Teleskope), das Prinzip der Reflektion von Teleskopen. 

Wer hat das Spiegelteleskop erfunden?

• Die Verwendung von Parabolspiegeln in solchen Teleskopen hat die sphärische Aberration verringert, was zu mehreren Teleskopkonstruktionen führt, die dem Reflexionsprinzip folgen. Eine der wichtigsten Teleskopkonstruktionen war das von James Gregory 1663 vorgeschlagene Gregorianische Teleskop, das 1673 vom experimentellen Wissenschaftler Robert Hooke gebaut wurde. 
• Sir Isaac Newton gilt als der Schöpfer des ersten Spiegelteleskops im Jahr 1668. Dieses Design wird als Newtonsches Teleskop bezeichnet. Das Newtonsche Teleskop verwendet einen kugelförmig geschliffenen Metallprimärspiegel und einen kleinen Diagonalspiegel.
• Im späten 20. Jahrhundert wurde das Gebiet der adaptiven Optik und glückliche Bildgebung hat eine Entwicklung erlebt, die dazu beiträgt, die Schwierigkeiten beim Sehen zu überwinden. Reflektierende Teleskope sind auf Weltraumteleskopen und verschiedenen anderen Arten von Bildgebungsgeräten für Raumfahrzeuge allgegenwärtig geworden.

Wie funktioniert ein Spiegelteleskop?

• Das Reflektorteleskop hat eine gekrümmte Primärspiegel als sein grundlegendes optisches Element. Dieser Spiegel wird zum Erstellen eines Bildes in der Brennebene verwendet. Der Abstand zwischen diesem Spiegel und der Brennebene wird als Brennweite bezeichnet. Ein digitaler Sensor oder Film kann in der Brennebene gehalten werden, um das erzeugte Bild aufzuzeichnen. Manchmal a Sekundärspiegel wird hinzugefügt, um das fokussierte Licht auf einen Film, einen digitalen Sensor oder ein Okular umzuleiten / weiterzuleiten, um die optischen Eigenschaften visuell zu beobachten.
• Bei den meisten modernen Teleskopen besteht der Primärspiegel aus einem massiven Glaszylinder, dessen Vorderseite parabolisch oder kugelförmig geschliffen ist. Ein stark reflektierender Frontspiegel wird durch Vakuum erzeugt, um eine dünne Aluminiumschicht auf dem Spiegel abzuscheiden.
• Verschiedene Methoden stellen primäre Teleskope her. Ein solches Verfahren beinhaltet das Drehen von geschmolzenem Glas, um es zu einer Oberfläche eines Paraboloids zu machen. Dies wird fortgesetzt, bis das Glas abgekühlt ist und sich verfestigt. Der entwickelte Spiegel ist ungefähr paraboloid in Bezug auf die Form und erfordert nur minimales Polieren und Schleifen, um die genaue Figur zu erhalten.

Warum werden Spiegelteleskope für die astronomische Forschung verwendet?

Gegenwärtig sind fast alle großen astronomischen Teleskope, die für Forschungszwecke verwendet werden, Reflektoren / Reflektionsteleskope. Es gibt verschiedene Gründe, warum die Reflektoren für die astronomische Forschung bevorzugt werden:

• · Die in brechenden und katadioptrischen Teleskopen verwendeten Glaselemente / Linsen absorbieren bestimmte Wellenlängen des Lichts oder eine bestimmte Menge des einfallenden Lichts. Reflektoren absorbieren keine solche Wellenlänge und arbeiten daher mit einem breiteren Lichtspektrum.
• · Damit eine Linse richtig funktioniert, sollte sie keinerlei Aberration, Unvollkommenheit und Inhomogenität aufweisen. Die gesamte Struktur sollte genau sein. Aber im Falle von Spiegeln. Nur die reflektierende Oberfläche muss perfekt poliert werden.
• · Linsen bestehen aus verschiedenen Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Unterschiedliche Wellenlängen des Lichts bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Winkeln in unterschiedlichen Medien. Dies führt zu einer chromatischen Aberration. Um diese Aberrationen zu korrigieren, muss eine Kombination von zwei oder mehr Linsen mit Aperturgröße eingebaut werden. Dies erhöht die Geldinvestition des Systems und macht es auch erheblich sperriger. Die von Spiegeln erzeugten Bilder leiden nicht unter chromatischer Aberration. Darüber hinaus erweisen sich Spiegel als vergleichsweise kostengünstig und kompakt.
• · Die Herstellung und Einrichtung von Objektiven mit großen Blendenöffnungen kann zu Problemen führen. Objektive können nur mit ihrer Kante angebracht werden. Der zentrale Teil der Linse sinkt aufgrund der Schwerkraft. Dies führt zu einer Verzerrung des erzeugten Bildes. Die Verwendung von Spiegeln beseitigt die Möglichkeiten solcher Probleme. Spiegel können mit Rückenstütze gehalten werden und können daher große Öffnungen aufweisen, ohne die Bilderzeugung zu beeinträchtigen. Die größte Linsenapertur liegt derzeit bei 1 m, während die größte Spiegelapertur bei 10 m liegt. 

Was sind die verschiedenen Designs von Spiegelteleskopen?

• Das Gregorianisches Teleskop (vorgeschlagen von James Gregory) verwendet einen konkaven Sekundärspiegel, um das Bild des Primärspiegels durch ein schmales Loch zu reflektieren. Dies geschieht, um ein aufrechtes Bild zu erzeugen, das für die Durchführung terrestrischer Beobachtungen vorteilhaft ist. Es gibt einige kleine Spotting-Teleskope, die auf diese Weise konstruiert sind. Viele große moderne Teleskope verwenden auch die Gregorianische Anordnung. Zum Beispiel die Magellan-Teleskope, das Advanced Technology Telescope des Vatikans, das Magellan-Riesenteleskop und das Large Binocular Telescope.

• Das Newtonsches Teleskop ist eine reflektierende teleskopische Designvariante, die von Sir Isaac Newton im Jahr 1668 entwickelt wurde. Solche Teleskope enthalten einen konkaven Primärspiegel und einen flachen diagonalen Sekundärspiegel. Das Newtonsche Teleskop ist berühmt für sein effektives und simples Design, das von Teleskopherstellern geschätzt wird. Bei dieser Konstruktion befindet sich das Okular am oberen Ende des Teleskoprohrs. Die Platzierung des Okulars mit kurzen Brennweiten bietet ein kompaktes Montagesystem, sorgt für Mobilität und senkt den Aufwand. [Um mehr über das Newtonsche Teleskop zu erfahren, besuchen Sie https://techiescience.com/newtonian-telescope/]

• Das Cassegrain-Teleskop Das von Laurent Cassegrain im Jahr 1672 entwickelte System umfasst einen parabolischen Primärspiegel und einen hyperbolischen Sekundärspiegel, um das einfallende Licht durch ein kleines Loch zum Primärspiegel zu reflektieren. Der Sekundärspiegel dient hauptsächlich der Zerstreuung und Faltung. Dadurch entsteht ein Teleskop mit kurzer Tubuslänge und langer Brennweite. [Um mehr über das Cassegrain-Teleskop zu erfahren, besuchen Sie https://techiescience.com/cassegrain-telescope/]

• Das Ritchey - Chrétien Fernrohr (entwickelt von George Willis Ritchey und Henri Chrétien um 1910) ist ein spezieller Cassegrain-Reflektor. Dieses Design hat zwei hyperbolische Spiegel anstelle eines parabolischen Primärspiegels. Das Ritchey - Chrétien Das Teleskop ist frei von Koma und sphärischer Aberration und bietet eine nahezu flache Brennebene. Dieses Teleskop eignet sich für Weitfeld- und fotografische Beobachtungen. Das Ritchey - Chrétien Das Teleskopdesign erfolgt mit einem der am häufigsten verwendeten professionellen Reflektorteleskope.

• Das Dall-Kirkham Fernrohr ist eine weitere spezielle Art des Cassegrain-Teleskopdesigns. Das Dall-Kirkham Das Teleskopdesign ist vergleichsweise einfacher zu konstruieren als ein normales Cassegrain- oder Ritchey-Chrétien-Teleskop. Dieses Design ist jedoch nicht in der Lage, die Probleme des Komas außerhalb der Achse zu beheben. Seine kleine Feldkrümmung macht es bei längeren Brennweitenverhältnissen weniger offensichtlich oder genau; Daher sind Dall-Kirkham-Teleskope kaum schneller als 15: XNUMX zu sehen.

• Das Herchelisch Der Reflektor (1789 von William Herschel vorgeschlagen) wurde für den Bau sehr großer Teleskope eingebaut. Das Herschelsche Design verwendet einen geneigten Primärspiegel. Dies stellt sicher, dass das Licht nicht vom Kopf des Betrachters blockiert wird. Dieses Reflektordesign weist jedoch bestimmte geometrische Aberrationen auf. Unabhängig davon wird es verwendet, um die Verwendung eines Newtonschen Sekundärspiegels zu vermeiden. Der Sekundärspiegel besteht im Allgemeinen aus Spekulum-Metallspiegeln, die schnell angelaufen sind und ein Reflexionsvermögen von nur 60% bieten.

Welche Fehler verursacht das Spiegelteleskop?

Reflektierende Teleskope neigen wie jedes andere optische System dazu, beim Bilden von Bildern bestimmte Fehler zu erzeugen. Die erzeugten Bilder haben Objektabstände bis unendlich, und diese Bilder werden bei verschiedenen Lichtwellenlängen betrachtet. Diese Faktoren verursachen spezifische Fehler bei der Bilderzeugung.

• Koma - Koma ist eine Art von Aberration, die die Bildmitte auf einen Punkt fokussiert, die Kanten jedoch im Allgemeinen radial verschmiert (kometenartig) oder länglich erscheinen.

• Feldkrümmung - Manchmal sind die Bilder nicht gut auf das gesamte Feld fokussiert. Dies geschieht aufgrund der Krümmung der Bildebene und wird mithilfe einer Feldabflachungslinse korrigiert.
  • Astigmatismus - Astigmatismus ist eine Art von Aberration, die eine azimutale Fokusvariation um die Öffnung verursacht. Infolgedessen erscheinen Punktquellenbilder außerhalb der Achse elliptisch. Astigmatismus verursacht mehr Fehler, wenn das Sichtfeld groß ist und sich quadratisch mit dem Feldwinkel ändert. Bei einem kleineren / engeren Sichtfeld ist Astigmatismus normalerweise kein Problem.

• Verzerrung - Verzerrung ist ein Aberrationseffekt, der die Bildform stört. Die Bildschärfe wird durch Verzerrungen nicht beeinträchtigt. Diese Aberration wird in der Regel mit Hilfe der Bildverarbeitung korrigiert. 

• Sphärische Aberration: Sphärische Aberration ist ein Defekt, der auftritt, wenn ein sphärischer Spiegel / eine sphärische Linse nicht in der Lage ist, Licht von verschiedenen entfernten Objekten auf denselben Punkt zu fokussieren. Dieser Defekt wird durch die Verwendung von Parabolspiegeln anstelle der sphärischen behoben. Der Parabolspiegel funktioniert jedoch nicht gut mit der Bilderzeugung von Licht, das auf den Rand seines Sichtfelds fällt, und erzeugt außeraxiale Aberrationen. 

Um mehr über die Objektivmessung zu erfahren, besuchen Sie https://techiescience.com/a-detailed-overview-on-lensometer-working-uses-parts/

Um mehr über Teile eines Teleskops zu erfahren, besuchen Sie https://techiescience.com/steps-to-use-a-telescope-parts-of-a-telescope/

Erfahren Sie mehr über Galileisches Teleskop.

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Sanchari Chakraborty

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