Svjetlost u teleskopu

Astronomski dalekozori, put svjetlosti, lom (refrakcija)

Astronomski dalekozori

  

Dalekozor - osnovni astronomski pribor za prihvat svjetlosti od nebeskog objekta .

Galileo Galilei – početkom 17.st. koristi teleskop za astronomska opažanja ( planine na Mjesecu, pjege na Suncu, Jupiterovi mjeseci , ...) Glavni dijelovi teleskopa – objektiv ( leća ili zrcalo ) i okular

Osnovne funkcije teleskopa

   Od objekta sakupiti što veću količinu svjetlosne energije i time ostvariti što svjetliju sliku.

Povećati kut pod kojim se vidi slika objekta u odnosu na kut pod kojim se vidi objekt.

Što bolje razdvojiti slike bliskih nebeskih tijela.

Stvaranje slike u teleskopu

Svjetlost svjetlećeg objekta prikuplja objektiv ( leća ili zrcalo) teleskopa . Slika jako dalekog objekta nastaje u žarišnoj ravnini objektiva . Okularom se promatra tu sliku . Slika je uvećana .

Teleskop : a) refraktor , b) reflektor , c) katadiopter .

Osnovna svojstva dalekozora: - promjer objektiva kutno povećanje svjetlosna moć veličina vidnog polja razlučivanje

Opažanje samo okom i pomoću teleskopa Teleskopom vidimo objekte uvećane , sjajnije i razmaknutije nego što ih vidimo samo okom .

Objektivi Okulari



Slika u okularu

Tipovi teleskopa

Reflektor Refraktor Katadiopter

Tipovi teleskopa

Refraktori



koriste leću kao objektiv za skupljanje svjetlosti



slika nastaje lomom (refrakcijom) na površinama leće

Reflektori

  koriste sferno zrcalo za skupljanje svjetlosti koja se odbija (reflektira) od njegove površine zrcalo – je na dnu optičke cijevi  zrake odbijene od zrcala dolaze do dijagonalnog zrcala koje pod kutom od 90 ° odbija svjetlost do okulara na vrhu optičke cijevi

Replika Newtonovog teleskopa

Katadiopteri

   za skupljanje svjetlosti koriste sustav leća i zrcala ovisno o položajima leća i zrcala postoji mnogo vrsta (Schmidt-Cassegrain, Maksutov-Cassegrain, Ritchey-Chretien... ) Najveći svjetski teleskopi su većinom katadiopteri

KATADIOPTERI

Zvjezdarnica Oton Kučera , Gimnazija Požega Teleskop CELESTRON c8 – SP (XLT) Schmidt-Casagrain Karakteristike :

 Tražilac 6x30 ( povećanje tražioca je 6x , a promjer njegovog objektiva je 30 mm. )  Objektiv: F= 2032 mm , promjer D = 203 mm ( 8 ¨ ) , f/10  Barlov dodatak 2x  Okulari Plȍssel ( promjer : 31,7 mm = 1,25¨ ) : f = 9 mm (Povećanje : 225,8 ) f = 15 mm (Povećanje : 135,5 ) f = 25 mm ( Povećanje : 81,3 ) f = 40 mm ( Povećanje : 50,8 )

ŠKOLSKI TELESKOPI

Teleskop se , gledajući u tražilac, usmjerava na zvijezdu tako da os cijevi usmjeri u nju .

Postava (montaža ) teleskopa : ekvatorska ( ima polarnu i deklinacijsku osovinu) azimutalna ( ima vertikalnu i horizontalnu osovinu ) Kvalitetni teleskopi imaju mehanizam za praćenje Zemljine vrtnje .

Pazi: Kada su osovine za položaj dalekozora učvršćene, ne smije se cijev zakretati silom, već samo vijcima za fino pomicanje.

Ne zaboravi staviti kapu na vrh teleskopske cijevi nakon promatranja!

Montaže teleskopa

Montaže teleskopa

Naziv teleskopa Veliki dvogledni teleskop (LBT) Južnoafrički veliki teleskop (SALT) 2 x 8,4 11,1x9,8 m Veliki kanarski teleskop (GTC) Keck 1 Keck 2 Keckovi teleskopi Hobby-Eberly teleskop (HET) 9,2 m Subaru (NLT) Vrlo veliki teleskop (VLT): Gemini North Gemini South M ultiple/M ag num M irror Telescope (MMT) M agellan 1 M agellan 2 Veliki azimutalni teleskop Veliki zenitni teleskop (LZT) Hale Telescope Otvor 10,4 m 10m 10m 8,3 m 8,2 m 8,2 m 8,2 m 8,2 m 8,1 m 8,1 m 6,5 m 6,5 m 6,5 m 6 m 6 m 5 m NAJVEĆI TELESKOPI REFLEKTORI Države koje su sudjelovale u gradnji SAD, Italija, Njemačka Južna Afrika, SAD, Velika Britanija, Njemačka, Poljska, Novi Zeland Španjolska, M eksiko, SAD SAD Smještaj M ount Graham International Observatory, Arizona, SAD South African Astronomical Observatory, Južna Afrika Roque de los M uchachos Observatory, Kanarski Otoci M auna Kea Observatory, Havaji Zavr šetak konst rukcije 2007.

2005.

2006.

1993.

Keck1 1996.

Keck2 SAD, Njemačka M cDonald Observatory, Teksas 1997.

Japan Napomena Zrcalo sačaste izrade; aktivna i adaptivna optika, interferometrija Segmentno zrcalo od identičnih šesterokutnih zrcala (ima ih 91). Konstrukcija ograničava opažanja do 37 0 zenitne udaljenosti.

Segmentno zrcalo od 36 manjih šesterokutnih, aktivna optika Segmentno zrcalo od 36 manjih šesterokutnih, aktivna i adaptivna optika, interferometrija Segmentno zrcalo od identičnih šesterokutnih zrcala (ima ih 91). Fiksni nagib zrcala (55 namijena spektroskopija 0 ), slično SALT-u, ograničava opažanja, osnovna Kompaktno zrcalo, aktivna optika Europske države članice ESO-a i Čile SAD, Velika Britanija, Kanada, Čile, Australija, Argentina, Brazil SAD SAD Rusija Kanada, Francuska SAD M auna Kea Observatory, Havaji Paranal Observatory, Čile 1999.

1998.

1999.

2000.

2001.

1999.

M auna Kea Observatory, Havaji 2001.

Cerro Pachón, Čile Fred Lawrence Whipple Observatory, Arizona, SAD Las Campanas Observatory, Chile Zelenčukskaja Kavkaz 1987 1999.

2000.

2002.

1976.

M aple Ridge, Britanska Kolumbija Palomar Observatory, Kalifornija 2003.

1948.

Sustav četiri nezavisna reflektorska teleskopa s mogućnošću interferometrije, aktivna i adaptivna optika Identični teleskopi na različitim lokacijama dobra prekrivenost opažanja južnog i sjevernog neba. Aktivna i adaptivna optika Od 1977.-1997. teleskop radio s 6 pojedinačnih zrcala (odgovarajuća svjelosna moć kompaktnog zrcala od 4,5m), a od 2002.

postavlja se zrcalo od 6,5m - aktivna i adaptivna optika Pojedinačni teleskopi koji s usporednim opažanjima obuhvaćaju veliko područje neba Problemi loše optike i temperaturne prilagodbe ublaženi naknadno. Loša lokacija.

Jeftina izvedba - tekuće (živa) sporo rotirajuće zrcalo. Opaža zenitno područje Dodani suvremeni instrumenti, uključujući i adaptivnu optiku

Najveći teleskopi refraktori Opservatorij Opservatorij Yerkes Švedski solarni teleskop, Opservatorij Roque de los M uchachos Opservatorij Lick Pariški opservatorij Astrofizički opservatorij Potsdam Opservatorij Côte d'Azur Opservatorij Allegheny Krljevski opservatorij Greenwich Smještaj Williams Bay, Wisconsin, SAD La Palma, Kanarski Otoci M ount Hamilton, California, SAD M eudon, Francuska Potsdam, Njemačka Nice, Francuska Pittsburgh, Pennsylvania, SAD Greenwich, London, Engleska Dijametar leće 1,02 m 1 m 0,91 m 0,83 m + 0,62 m 0,80 m + 0,50 m 0,76 m 0,76 m 0,71 m Žarišna daljina 19,4 m 15 m 17,6 m 16,2 m 12,0 m 17,9 m 14,1 m 8,5 m Godina izrade 1897.

2002.

1888.

1891.

1899.

1888.

1914.

1894.

Napomena Danas edukcijski i dijelom znanstveni programi Opažanja Sunca vakuum teleskop; dodatnim zrcalima ostvarena adaptivna optika; Svjetlosno onečišćenje reducirano ekološkom rasvjetom 1980-ih Dvostruki teleskop - kupola oštećena u nevremenu 1999.; renoviranje Dvostruki teleskop - nedavno renoviran kao znanstveni spomenik Više ne djeluje kao znanstveni opservatorij 1985. zamijenjena leća objektiva s žarištem za crvenu svjetlost (ranije bilo za plavu); nebo neloše Danas ima edukcijski značaj

Nastavak : Najveći teleskopi reflektori

Hubbleov svemirski teleskop (HST)

• katadiopter tipa Ritchey Chretien * u orbiti oko Zemlje • dugačak 11 m , širok 4,2 m i mase 11 t .

* lansiran 1990. godine • ima dvije antene, kamere, spektrograf • energiju dobiva iz solarnih ploča • Hubbleov teleskop može razlučiti kut θ = 0,058˝.

Zanimljivost

Najveći teleskop na svijetu je europski Vrlo veliki teleskop (VLT) u Čileu, u pustinji Atacama. Čine ga četiri 8,2 m teleskopa - svaki milijardu puta snažniji od ljudskog oka. Povezani računalom, teleskopi skupe toliko svjetlosti koliko i jedno 16,4 m zrcalo. Kad se povežu s tri druga 1,8 m teleskopa Europskog južnog opservatorija (ESO), njima se može vidjeti mnogo pojedinosti na nebu (npr.: astronaut koji hoda Mjesečevom površinom).

Hrvatski znanstvenici

  Marin Getaldić (1568.-1626.)– izrađivao i izučavao velika udubljena parabolična zrcala Ruđer Bošković (1711.-1787.)– izučavao pogrješke leća .

Marin Getaldić Ruđer Bošković

Prolaz svjetloski kroz atmosferu, valne duljine

      Svjetlost je dualne prirode – ima svojstva vala ali i svojstva snopa grudica . Grudice zračenja nazivamo fotoni ( imaju i valnu duljinu ! ) .

Brzina fotona u vakuumu je c = 3·10 8 m·s -1 . Brzina fotona : c = λ·f .

Energija fotona je : E = h ·f = h·c /λ (h = 6,655·10 -34 J·s ; Planckova konstanta ) Fotoni se razlikuju po frekvenciji ( valnoj duljini,energiji ) .

Svjetlost je dio spektra elektromagnetskog zračenja kojeg čini : kozmičko zračenje , gama zračenje , rendgensko zračenje , ultraljubičasto zračenje, vidljiva svjetlost , infracrveno zračenje , mikro valovi , radio valovi .

Spektar elektromagnetskog zračenja

PUT SVJETLOSTI

Zrakopraznim prostorom, podalje od svemirskih masa , svjetlost se širi pravocrtno ( dokaz: sjene predmeta, pomrčine) .

Planete vidimo jer odbijaju svjetlost koju dobivaju od Sunca ( odbija se i od površine i od atmosfere planeta) Zemlja – trećinu svjetlosti izravno odbija ( mračna Mjesečeva strana – “pepeljasta svjetlost”)

Lom (refrakcija) svjetlosti

   Svjetlost promijeni smjer širenja kad prelazi iz jednog sredstva u drugo . Na granici sredstava mijenja se brzina svjetlosti .

Kad svjetlost prelazi iz sredstva gdje ima veću brzinu (optički rjeđe) u sredstvo gdje je brzina manja (optički gušće) lomi se prema okomici.

Zakon loma : n 1 ·sinα = n 2 ·sinβ ( n-indeks loma , n = c/v )

Pri širenju elektromagnetskog zračenja ono može biti više ili manje apsorbirano, može se od drugog sredstva odbiti ili lomiti pri prelasku u njega .

U prozirnom sredstvu različite boje svjetlosti imaju različite brzine tj. Indeks loma . Pojava se zove disperzija svjetlosti . Crvena svjetlost ima najveću brzinu , a ljubičasta najmanju . Propusnost atmosfere ovisi o valnoj duljini zračenja (svjetlosti) Prolazeći atmosferom različite gustoće ,svjetlost stalno skreće -Najmanje mijenja smjer zraka one zvijezde koja je blizu zenitu, najviše blizu horizontu

Sunce viđeno u horizontu ustvari je ispod horizonta i ne bismo ga vidjeli da nema loma svjetlosti.

Večernji i jutarnji sumrak

Aberacija zvijezde

   Aberacija zvijezde je prividan pomak zvijezde na nebeskoj sferi zbog slaganja gibanja Zemlje i zvijezdine svjetlosti. U vrijeme dok svjetlost prolazi uzduž teleskopa on se sa Zemljom giba poprečno. Dnevna aberacija zvijezde nastaje zbog rotacije Zemlje , a njen iznos je 0,32˝.

Godišnja aberacija zvijezde nastaje zbog gibanja Zemlje oko Sunca. Najveći iznos godišnje aberacije zvijezde iznosi 20,5˝ .

Albedo



Albedo

je mjera moći odbijanja svjetlosti koju ima neka površina ili tijelo. To je omjer odbijenog i primljenog elektromagnetskog zračenja . Obično izražen kao postotak između 0% i 100%, ovo je značajan pojam u klimatologiji i astronomiji . Omjer ovisi o frekvenciji i upadnom kutu razmatranog zračenja; ako nije posebno navedeno, podrazumijeva se prosjek unutar spektra vidljive svjetlosti koja pada okomito na površinu. Albedo svježeg snijega je visok, do 90%. Površina oceana ima nizak albedo. Zemlja ima prosječan albedo od 37-39% dok je albedo Mjeseca oko 12%.. Planete prekrivene oblacima kao na primjer Venera (75%) i Jupiter imaju ekstremno visok albedo..

(52%)

Zašto zvijezde titraju?

   Svjetlost koja dolazi od zvijezde nam je titrajuća zbog turbulencija u atmosferi ( nemir gibanje zraka i zračni vrtlozi ) .-scientilacija Titranje je jače kada su zvijezde bliže horizontu. Zvijezdama se zbog disperzije svjetlosti vide sve dugine boje. Zato nam se mnoge od njih i čine tako lijepe!

Razlikujemo svjetlost koja dolazi od zvijezde od svjetlosti koja dolazi od planeta. Od zvijezda nam dolazi manji broj zraka svjetlosti , koje se neke skretanjem izgube, a s planeta mnogo zraka stiže istodobno pa se promjene u intenzitetu slabije uočava.

Wienov zakon

  Boja zvijezde ovisi o temperaturi zvijezde .

Wienov zakon : λ m · T = C λ m – valna duljina svjetlosti na kojoj je zračenje T najintenzivnije termodinamička temperatura (zvijezde) C = 2,898·10 -3 m ·K

Ozonske rupe

  Atmosfera nas štiti od mnogih opasnih elektromagnetskih zračenja male valne duljine (rendgensko i ultraljubičasto zračenje ) . Atmosfera (ozon) ga apsorbira . Zbog razvoja nekih industrija ( rashladna tehnika sa freonom ,…) ozonski štit slabi . Nastaju “ozonske rupe” .

Kroz atmosferu dobro prolazi vidljiva svjetlost , malo ultraljubičastog i infracrvenog zračenja, te znatan dio radio-valnog zračenja .

Kristina Bišof , 2.B, šk.g. 2011./12.

Razmotri : 1. Što se vidi drugačije dalekozorom nego prostim okom ?

2. Kako prepoznati da li gledamo planet ili zvijezdu ?

3. Zašto noću ne vlada savršeni mrak ?

4. Čemu služi tražilac teleskopa ?