stringtranslate.com

Ньютоновский телескоп

Женщина смотрит в ньютоновский телескоп

Ньютоновский телескоп , также называемый ньютоновским рефлектором или просто ньютоновским , представляет собой тип рефлекторного телескопа, изобретенного английским ученым сэром Исааком Ньютоном , использующего вогнутое главное зеркало и плоское диагональное вторичное зеркало . Первый рефлекторный телескоп Ньютона был завершен в 1668 году и является самым ранним из известных функциональных рефлекторных телескопов. [1] Простая конструкция ньютоновского телескопа сделала его очень популярным среди любителей телескопов . [2]

Описание

Конструкция телескопа Ньютона

Ньютоновский телескоп состоит из главного зеркала или объектива , обычно параболической формы, и меньшего плоского вторичного зеркала . Главное зеркало позволяет собирать свет из заостренной области неба, в то время как вторичное зеркало перенаправляет свет из оптической оси под прямым углом , чтобы его можно было увидеть с помощью окуляра .

Преимущества ньютоновской конструкции

Недостатки ньютоновской конструкции

Большой телескоп Ньютона с лестницей для доступа к окуляру

Вариации

Существует несколько вариаций конструкции Ньютона, которые добавляют линзу в систему, создавая катадиоптрический телескоп . Это делается для исправления сферической аберрации или снижения стоимости.

Шмидт–Ньютонов

Телескоп Шмидта–Ньютона.

Телескоп Шмидта–Ньютона сочетает в себе оптическую конструкцию Ньютона с полноапертурной корректорной пластиной Шмидта перед главным зеркалом, которая не только исправляет сферическую аберрацию , но и может поддерживать вторичное зеркало. Полученная система имеет меньше комы и вторичного зеркала, поддерживающих вызванные дифракционные эффекты. [7]

Максутов–Ньютонов

Подобно Шмидту-Ньютону, менисковый корректор телескопа Максутова может быть добавлен к конфигурации Ньютона, что обеспечивает минимальную аберрацию в широком поле зрения , с одной четвертой комы аналогичного стандартного Ньютона и половиной комы Шмидта-Ньютона. [8] Дифракцию также можно минимизировать, используя высокое фокусное отношение с пропорционально малым диагональным зеркалом, установленным на корректоре. [9]

Джонс–Бёрд

Ньютоновская модель Джонса–Берда (иногда называемая Бердом–Джонсом) использует сферическое первичное зеркало вместо параболического, при этом сферические аберрации исправляются субапертурной корректирующей линзой [10], обычно устанавливаемой внутри фокусировочной трубки или перед вторичным зеркалом. Такая конструкция уменьшает размер и стоимость телескопа за счет более короткой общей длины телескопической трубки (с корректором, увеличивающим фокусное расстояние в компоновке типа « телефото ») в сочетании с менее дорогим сферическим зеркалом. Было отмечено, что коммерчески выпускаемые версии этой конструкции оптически скомпрометированы из-за сложности производства корректора субапертуры правильной формы и нацелены на недорогой сегмент рынка телескопов. [11]

История

Идея Ньютона о рефлекторном телескопе не была новой. Галилео Галилей и Джованни Франческо Сагредо обсуждали использование зеркала в качестве объектива для формирования изображения вскоре после изобретения рефракторного телескопа, [12] а другие, такие как Никколо Дзукки , утверждали, что экспериментировали с этой идеей еще в 1616 году. [13] Ньютон, возможно, даже читал книгу Джеймса Грегори 1663 года Optica Promota , в которой описывались конструкции рефлекторных телескопов с использованием параболических зеркал [14] (телескоп, который Грегори безуспешно пытался построить). [15]

Ньютон построил свой рефлекторный телескоп, потому что подозревал, что он может доказать его теорию о том, что белый свет состоит из спектра цветов. [16] Цветовое искажение ( хроматическая аберрация ) было основным недостатком рефракционных телескопов времен Ньютона, и существовало много теорий относительно того, что его вызывало. В середине 1660-х годов, работая над теорией цвета , Ньютон пришел к выводу, что этот дефект был вызван линзой рефракционного телескопа, ведущей себя так же, как призмы, с которыми он экспериментировал, разбивая белый свет на радугу цветов вокруг ярких астрономических объектов . [17] [18] Если бы это было правдой, то хроматическую аберрацию можно было бы устранить, построив телескоп, который не использовал бы линзу — рефлекторный телескоп.

Копия второго рефлекторного телескопа, представленного Ньютоном Королевскому обществу в 1672 году (первый, сделанный им в 1668 году, был отдан на время изготовителю инструментов, но дальнейших записей о его судьбе не сохранилось). [19]

В конце 1668 года Исаак Ньютон построил свой первый рефлекторный телескоп . Он выбрал сплав ( speculum metal ) олова и меди в качестве наиболее подходящего материала для своего зеркала объектива . Позже он изобрел средства для формования и шлифования зеркала и, возможно, был первым, кто использовал шлифовальный круг [20] для полировки оптической поверхности. Он выбрал сферическую форму для своего зеркала вместо параболы, чтобы упростить конструкцию; даже если это внесло бы сферическую аберрацию , это все равно исправило бы хроматическую аберрацию. Он добавил к своему рефлектору то, что является отличительной чертой конструкции ньютоновского телескопа, вторичное диагонально установленное зеркало вблизи фокуса главного зеркала, чтобы отражать изображение под углом 90° к окуляру, установленному сбоку телескопа. Это уникальное дополнение позволило просматривать изображение с минимальным заграждением от зеркала объектива. Он также изготовил трубу, крепление и фитинги. Первая версия Ньютона имела диаметр главного зеркала 1,3 дюйма (33 мм) и фокусное отношение f/5. [21] Он обнаружил, что телескоп работал без искажения цвета, и что он мог видеть с его помощью четыре галилеевых спутника Юпитера и полумесяц планеты Венера . Друг Ньютона Исаак Барроу показал второй телескоп небольшой группе из Королевского общества Лондона в конце 1671 года. Они были настолько впечатлены им, что продемонстрировали его Карлу II в январе 1672 года. Ньютон был принят в члены общества в том же году.

Как и Грегори до него, Ньютону было трудно построить эффективный рефлектор. Было трудно отшлифовать металл зеркала до правильной кривизны. Поверхность также быстро тускнела ; последующая низкая отражательная способность зеркала, а также его небольшой размер означали, что вид через телескоп был очень тусклым по сравнению с современными рефракторами. Из-за этих трудностей в конструкции ньютоновский рефлекторный телескоп изначально не был широко принят. В 1721 году Джон Хэдли показал значительно улучшенную модель Королевскому обществу. [22] Хэдли решил многие проблемы создания параболического зеркала. Его ньютоновский с диаметром зеркала 6 дюймов (150 мм) выгодно отличался от больших воздушных рефракторных телескопов того времени. [23]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Холл, А. Руперт (1992). Исаак Ньютон: Искатель приключений в мыслях. Cambridge University Press . стр. 67. ISBN 9780521566698.
  2. ^ Ингаллс, Альберт Г. , ред. (1935). Изготовление телескопов для любителей (4-е изд.). Munn and Co., Inc.[1]
  3. ^ Сачек, Владимир (2006-07-14). "8.1.1. Ньютоновские внеосевые аберрации" . Получено 2009-09-29 . внеосевые характеристики параболоидного зеркала падают так быстро с увеличением относительной апертуры за пределы ~ƒ/6
  4. ^ Книсли, Дэвид (2004). "Tele Vue Paracor Coma Corrector for Newtonians" (PDF) . Обзор телескопа Cloudy Nights . Получено 29.11.2010 .
  5. ^ Хебра, Алекс (2010). Физика метрологии: все об инструментах: от колесиков до атомных часов. Springer Science+Business Media . стр. 258–259. ISBN 978-3-211-78381-8.
  6. ^ Кук, Энтони (2009). Найдите время для звезд: как вписать астрономию в свою занятую жизнь. Springer Science+Business Media . стр. 14. ISBN 978-0-387-89341-9.
  7. ^ "Телескоп Шмидта-Ньютона". telescopeOptics.net . Получено 28 августа 2012 г. .
  8. ^ Руттен, Харри Дж.Дж.; ван Венрой, Мартин AM (1988). Оптика телескопа: оценка и проектирование. ISBN 9780943396187.
  9. ^ Mollise, Rod (28 февраля 2009 г.). Выбор и использование нового CAT. стр. 101. ISBN 9780387097725.
  10. ^ 10.1.2. Примеры корректоров субапертуры: Однозеркальные системы – Джонс-Берд
  11. ^ "ТЕЛЕСКОПЫ – ОБЗОР И ТИПЫ ТЕЛЕСКОПОВ, КАТАДИОПТРИЧЕСКИЕ НЬЮТОНОВСКИЕ". Архивировано из оригинала 2020-08-11 . Получено 2014-11-18 .
  12. ^ Фред Уотсон (2007). Звездочет: Жизнь и времена телескопа. Аллен и Анвин. стр. 108. ISBN 978-1-74176-392-8.
  13. ^ Проект Галилео > Наука > Зукки, Никколо
  14. ^ Дерек Джертсен (1986). Справочник Ньютона. Рутледж и Кеган Пол. п. 562. ИСБН 978-0-7102-0279-6.
  15. ^ Майкл Уайт (1999). Исаак Ньютон: Последний волшебник. Basic Books. стр. 169. ISBN 978-0-7382-0143-6.
  16. ^ Майкл Уайт (1999). Исаак Ньютон: Последний волшебник. Basic Books. стр. 170. ISBN 978-0-7382-0143-6.
  17. ^ Ньютон считал, что для исправления аберрации мало что можно сделать, кроме как сделать линзы с диафрагмой f/50 или более. « объективное стекло любого телескопа не может собрать все лучи, исходящие из одной точки объекта, так, чтобы они собрались в его фокусе в меньшем пространстве, чем в круглом пространстве, диаметр которого составляет 50-ю часть диаметра его апертуры »
  18. ^ Стивен Паркинсон (1870). Трактат по оптике. Macmillan. стр. 112.
  19. ^ Генри К. Кинг (1955). История телескопа. стр. 74. ISBN 978-0-486-43265-6. Получено 01.08.2013 .
  20. ^ Raymond N. Wilson (2007). Reflecting Telescope Optics I: Basic Design Theory and its Historical Development. Springer Science & Business Media. стр. 9. ISBN 978-3-540-40106-3.
  21. ^ telescope-optics.net Рефлекторные телескопы: ньютоновские, двух- и трехзеркальные системы
  22. ^ amazing-space.stsci.edu – Рефлектор Хэдли
  23. ^ Полный любитель астрономии – Рефлектор Джона Хэдли

Ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Ньютоновские телескопы» .