Astronoomia instrumendid(optilised teleskoobid)

Mario Mars

Tallinna Tähetorn

mars@staff.ttu.ee

Teleskoop

• Teleskoopideks nimetatakse kaugete objektide vaatlemiseks määratud optilisi instrumente.

• Teleskoobi peamiseks optiliseks osaks on objektiiv, mis on suunatud objekti poole ja annab sellest teataval pinnal – fokaaltasandil, ümberpööratud kujutise.

Teleskoop

• Optilise kujutise uurimist võib läbi viia mitmel viisil:

• Okulaariga – visuaalsne teleskoop, • Jäädvustada fotoplaadile –

fotograafiline teleskoop ehk astrograaf • Salvestada elektrooniliselt - kaamera

Esimene teleskoop

• 1608 – Hans Lippershey, patent• 1609 – Galileo Galilei

Kuu kraatrite uuriminePäikeseplekkide avastamineVeenuse faaside jälgimineJupiteri kuude avastamine1610 – Sidereus Nuncius

(The Starry Messenger)

Galilei joonis Kuust

Sidereus Nuncius

On the 7th day of January…..1610,….when I was viewing the constellations of the heavens through a telescope, the planet Jupiter presented itself to my view, and….I noticed a circumstance which I had never been able to notice before…..namely, that three little stars….were near the planet; and although I believed them to belong to the….fixed stars, yet they made me somewhat wonder, because they seemed to be arranged exactly in a straight line..

Veenuse faasid

Galilei teleskoop

• Esimene pikksilm: D~4cm, F~50cm, 3x• Teine pikksilm: D~4,5cm, F~125cm,

34x

• Teleskoobiga teostasid enne Galileid astronoomilisi vaatlusi inglane Harriot ja sakslane Simon Mayer, kuid nende vaatlused erilist tähelepanu pole leidnud.

• Galilei pikksilma teooria esitas Johann Kepler ja tegi ettepaneku asendada okulaari nõguslääts kaksikkumeraga.

Galilei ja Kepleri teleskoop

Teleskoobi arendus

17 saj teisel poolel püüti parandada kujutise kvaliteeti ja suurendada suurendust sellega, et pikendati teleskoopide pikkust (selleks et vähendada aberatsioone).

Läätsobjektiivide suurendamisele paneb piiri läätse kaalu ja jäikuse suhe. Nad kinnituvad vaid servast ja hakkavad läbi painduma.

Helveliuse 45m refraktor (D=20cm) 1673

Suurimad läätsteleskoobid

D objektiiv

[cm]

F fookuskaugus [m]

Asukoht Aasta

102

91,4

83

80

76

76

76

19,8

18,3

16,2

12,0

14,1

14,1

15,8

Yerkesi obs USA

Licki obs USA

Mendoni obs Pr.

Potsdami obs Saksa

Alkgheny obs USA

Pulkovo Venemaa

Pariisi ülikool Pr.

1897

1888

1896

1899

1914

1885(-)

1886

Peegelteleskoop

• 1616 aastal koostas itaallane Zuccia lihtsaima peegelteleskoobi skeemi. Objektiiv oli nõguspeegel ja okulaar kumer lääts.

• 1663 – Gregori pakkus välja kahe nõgusa peegliga teleskoobi

• 1672 – prantslane Cassegrain võttis kasutusele paraboloidi ja hüperboloidi.

• 1674 – Hook ehitas Gregori skeemile vastava teleskoobi.• 1672 – võttis kasutusele peegelteleskoobi, mille peegel oli

valmistatud peegelpronksist (67%Cu, 33%Sn).

Peegelteleskoop

• Optilise skeemi järgi jagunevad refraktorid:• Newtoni süsteem - Kõige lihtsam on

peegeldada valgus torust välja ristsuunas. • Cassegrain'i süsteem - kõige lühema teleskoobi

saab, kui peegeldada valgust tagasi peegli suunas, mille taha pannakse okulaar.

• Kuna see süsteem on vähemalt kaks korda lühem (kumera sekundaarpeegli korral isegi kuni 4 korda lühem!), on eelised silmnähtavad.

39x, 1671

Peegelteleskoop

• Reflektorid hakkasid kiiresti levima tänu oma lihtsusele.

• Peeglite läbimõõtu suurendati pronkspeeglite ajastu lõpuks küündis sisendava 182 cm.

• Puuduseks on kiire pronksi tuhmumine, sfääriline aberatsioon, monteeringute mittetäiuslikkus ja peegli deformatsioonid.

Lord Rossi 182cm, 1845

Mitmekomponendilised objektiivid

• 1733 aastal soovitas Hall kroon- ja flintklaasist kaheläätselist objektiivi. Seda võimaldas eelkõige asjaolu, et suudeti teha suurema murdumisnäitajaga flintklaasi sorte.

• 1742 tõestas Euler, et erinevast materjalist läätsede kombineerimisega on võimalik kaotada kromaatilist aberatsiooni.

• 1758 valmistas Dolland esimese kroon- ja flintklaasist koosneva akromaatilise objektiivi.

Peegel-lääts teleskoobid

• 1929. aastal ehitas Bernhard Schmidt valgusjõulise teleskoobi. Mis on vaba koomast, astigmatismist ja on samaaegselt suure vaateväljaga.

Meniskteleskoop

Maksutovi süsteem 1941.

Peegel-lääts teleskoopSchmidt –

• valmistati ajaliselt varem• suuremad kui Maksutovi teleskoobid• kvaliteetsed taevakaardid• suure valgusjõuga

Maksutov – • meniskteleskoop on lühem• sfäärikujulist meniskit on lihtne valmistada• menisk peab täpselt paiknema peegli suhtes• peegel on Schmidti teleskoobist väiksem• suure diameetriga meniskeid on raske teha

Peegelteleskoopide teine põlvkond

• Enamus nendest põhineb Cassegraini optilisele skeemile või selle modifikatsioonidele.

• Kudee (coudé - painutatud) fookus. Kasutatakse kõigi nende süsteemide jaoks, kus fookuses asuv aparatuur peab jääma teleskoobi pööramisel paigale.

Aberratsioonid

Aberatsioon on optilise süsteemi mittetäiuslikkusest tingitud kujutise moonutus.

a)Sfääriline aberratsioon.

b)Kromaatiline aberratsioon.

c) Kooma

d) Astigmatism

Sfääriline aberratsioon

Kromaatiline aberratsioon

Kooma

Kõrvaldamine

Aberratsioonid• Selleks, et optika oleks vastavuses teoreetilistele

parameetritele, peab teleskoobi optika valmistamise täpsus olema:

• Üksikpeegel 1/8 lainepikkust• Kaks peeglit 1/16 lainepikkust• Üksik lääts 1/4 lainepikkust• Kaheläätseline 1/8 lainepikkust• Liimitud kaheläätseline 1/4 lainepikkust• Kontrollpeegel 1/20-1/50 lainepikkust