| |||
|
Первые рефракторы Похоже, что наиболее старые линзы (диаметром и толщиной по 20мм, горный хрусталь, м.б. все-таки это были ювелирные украшения?) обнаружил Г.Шлиман (датировка возраста 1600-1200 и 2600-2200гг до н.э. для Трои-I и Трои-II соответственно). Р.Бэкон (1214-1294), открывший закон простой линзы и обративший внимание на ее аберрации, утверждал, что изобрел комбинацию линз, при помощи которой отдаленные предметы можно было созерцать так, как если бы они находились вблизи. Такое же изобретение связывается с именами Л.Диггса (?-1571) и Порты (1558). Считается, что телескоп изобрел в 1608г. Г.Липперсгейм (?-1619), в начале 1609г об этом узнал Г.Галилей, который опубликовал свои первые наблюдения в начале 1610г. До первых наблюдений Галилея зрительные трубы в качестве телескопа использовали Т.Гарриот (1560-1621) и С.Мариус (1570-1624). Являясь прекрасным интерпретатором и блестящим лектором, Галилей остался в истории и как изобретатель телескопа. Фокусное расстояние одной линзы можно настолько увеличить, что величина хроматической аберрации окажется меньше дифракционного предела телескопа, отсюда сверхдлинные (37, 45, и 65м) телескопы (Гюйгенса, Гевелия и Брадлея соответственно), построенные во второй половине XVII века. "Воздушные" рефракторы, где однолинзовый объектив и окуляр крепились на независимых штативах (см. рис.), использовались до середины XVIII века. В 1733г Ч.М.Холл открыл двухлинзовую комбинацию (крон+флинт), первый двухлинзовый объектив изготовлен Дж.Доллондом (1759), и трубы телескопов укоротились приблизительно раз в 20. На первых этапах развитию рефракторов, возможно, помешал авторитет И.Ньютона, который считал, что дисперсия света пропорциональна показателю преломления, т.е. что никакая комбинация линз из двух сортов стекла не может дать бесцветное изображение. Первые рефлекторы Было предложено несколько схем зеркальных телескопов - рефлекторов: Н.Цукки, 1616 (вогнутое зеркало и окуляр); М.Мерсенн, 1638 (вогнутое и выпуклое параболические зеркала с совмещенными фокусами); Д.Грегори, 1663 (два вогнутых зеркала, малое - эллиптическое, поставленное за фокусом большого); И.Ньютон, 1668 (вогнутое большое зеркало и плоское малое); Г.Кассегрен, 1672 (выпуклое гиперболическое малое, поставленное перед фокусом вогнутого большого); - причем схема Ньютона лучше других соответствовала современным технологиям, а отклонения формы зеркала от параболоида были незначительны. Усовершенствование рецепта зеркальной бронзы (сплав 0.68 меди и 0.32 олова, кроме того, Ньютон для увеличения коэффициента отражения добавлял в сплав мышьяк), сделало возможным изготовление как первых рефлекторов (диаметры зеркал телескопов Ньютона составляли 2.5 и 3.4см, F:6.6 и F:4.7 соответственно), так и зеркал большого размера. В 1722г Дж.Гадлей представил Королевскому Обществу 15-сантиметровое параболическое зеркало (F:9.5), а также опубликовал свои способы полировки и контроля. Рефлекторы Гершеля В историю телескопостроения Ф.В.Гершель (1738-1822) вошел как любитель астрономии, построивший самые большие телескопы. Действительно, начав "контрактником" ганноверской армии в Семилетней войне, и продолжив известным музыкантом, только в 49 лет, после открытия Урана (1781), Ф.В.Гершель получил должность астронома при дворе Георга III. Первый рефлектор Гершель взял напрокат, приобрести более крупный оказалось не по карману, поэтому в 1773г было принято решение о строительстве телескопа, а в 36 лет уже было выполнено первое астрономическое наблюдение. Построил телескопы F:4 длиной 7, 10, 20 и 40 футов. Наблюдения на телескопах разного диаметра позволяли получить представления о расстояниях (по одинаковому впечатлению о яркости звезд, наблюдаемых в различные телескопы). Выполнил четыре обзора северного неба. Средства на постройку своих телескопов добывал изготовлением телескопов "на сторону", оперируя технологическими секретами и "брэндом" придворного астронома (всего отполировал около 100 зеркал!). Женившись на особе с богатым приданым, освободился впоследствии и от этих подработок. Построив очередной крупнейший телескоп мира (диаметр зеркала 1.2м), получил от короля финансовую компенсацию. Зеркала, отполированные из металлического сплава, имели низкий коэффициент отражения, поэтому вместо двухзеркальной ньютоновской схемы Гершель в 1787г внедрил схему, (предложенную в 1732г Лемером), которая вошла в историю как схема Гершеля. Однако изготовить внеосевую параболу диаметром 1.2м все же не удалось, (кроме того, зеркало весом около тонны при толщине 9см деформировалось), поэтому предпочтение отдавал наблюдениям на телескопах меньшего диаметра (например, 16 и 30см). Выполняя первые наблюдения даже в театральных антрактах, стал автором множества открытий, заслужив эпитафию - "Сломал засовы небес". Рефлектор Росса Изготовив в 1845г (после ряда попыток), 60-футовый телескоп (диаметр зеркала 1.82-метра), лорд Росс (1800-1867) вывел Ирландию на передовой рубеж практической астрономии. Телескоп, оснащенный системой разгрузки четырехтонного зеркала в 81 точке, оставался крупнейшим вплоть до первой мировой войны (но после 1878 года практически не использовался). Росс сформулировал и реализовал идею составного главного зеркала телескопа. Рефракторы XIX века В 1799г П.Л.Гинан приготовил диски из флинтгласса диаметром 6 дюймов, что позволило начать работы над большими ахроматическими объективами. Визуальные рефракторы, как правило, имели относительное отверстие около 1:15 (сводку крупных рефракторов второй половины XIX века см. на этом же сайте, http://astrotelescope.narod.ru/refractorlinks.html). Наиболее крупным считается 102-см рефрактор Йеркса, хотя в 1900 году на Парижской выставке экспонировался 125-см рефрактор (2-м зеркало сидеростата плюс горизонтальное расположение 60-м трубы). На крупнейшем рефракторе мира эпизодически выполнялись визуальные астрономические наблюдения (Антониади). Оптика 125-см телескопа хранится в музее Парижской обсерватории. Эпоха рефлекторов Химический способ нанесения серебряного слоя на поверхность стеклянного зеркала, внедренный в середине XIX века (К.А.Штейнхель, 1856, и Ж.Б.Л.Фуко, 1857), произвел переворот в изготовлении рефлекторов, и рефракторы начали постепенно уступать лидерство (относительное отверстие рефлектора 1:5 позволяет экономить на стоимости трубы и купола). Внедрение схем: Нэсмита - 1851, Шварцшильда - 1905, Кудэ - XX век, Ричи-Кретьена - 1928) - расширили диапазон возможностей рефлекторов. Серебрение поверхности зеркал продолжалось и в первой половине ХХ века (например, зеркало 2.58м телескопа Хукера). Алюминиевый слой наносят в процессе испарения в вакууме, основной проблемой является создание вакуума в камере больших размеров. Светосильные системы В 1930г Б.Шмидт предложил светосильную конструкцию, обеспечивающую резкие изображения на большом поле зрения. Идея состоит в применении асферической коррекционной пластины, установленной в центре кривизны сферического зеркала. Такая пластинка "параболизует" зеркало сразу во многих направлениях, т.е. обеспечивает большое поле хороших изображений. Для устранения кривизны поля применяется плосковыпуклая линза (Пиацци-Смит, 1873). Хроматическая аберрация коррекционной пластины проявляется на светосиле выше 1:1. Затем Ф.Райт, исследуя различные положения пластинки и форму главного зеркала, обнаружил, что систему, свободную от комы и сферической аберрации, можно получить и в случае, когда коррекционная пластина расположена вне центра кривизны сферического зеркала. Если зеркалу придать форму сплюснутого сфероида, поле получается плоским. Длина трубы телескопа системы Райта короче, но из-за отступления от полной симметрии появляется астигматизм, ограничивающий поле зрения (по сравнению с камерой Шмидта). Д.Максутов в 1941г. предложил заменить коррекционную пластину Шмидта слабо отрицательным мениском, обладающим сферической аберрацией, компенсирующей аберрацию сферического зеркала. Видоизменение линзы Пиацци-Смита позволило Максутову исправить не только кривизну поля, но и дисторсию, т.е. освободить систему практически от всех аберраций. Несколько вариантов системы Максутова опубликовано в 1944-45гг. Система с двухлинзовым корректором, где все поверхности сферические, была предложена Х.Слефогтом и Р.Рихтером в 1941 г. Современные телескопы В.Ю.Теребиж "Современные оптические телескопы", ФМ, 2005. Строгое и доступное изложение принципов. Энциклопедичность. Историческая преемственность основных идей в телескопостроении. Позиция специалиста, продуктивно работающего в данном направлении. ЛЗОС Одно из крупнейших оптических предприятий в Европе, основано в 1935 году. ЛОМО Оптико-механическое объединение, основано в 1914 году. Лекция 1 Лекция 2 Лекция 3 ГЗ БТА Исследование главного зеркала БТА по ПЗС-гартманограммам |
