Transcript Astronoomia instrumendid (optilised teleskoobid) Mario Mars Tallinna Tähetorn [email protected] Teleskoop • Teleskoopideks nimetatakse kaugete objektide vaatlemiseks määratud optilisi instrumente. • Teleskoobi peamiseks optiliseks osaks on objektiiv, mis on suunatud objekti poole.

Astronoomia
instrumendid
(optilised teleskoobid)
Mario Mars
Tallinna Tähetorn
[email protected]
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 uurimine
 Päikeseplekkide avastamine
 Veenuse faaside jälgimine
 Jupiteri kuude avastamine
 1610 – 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:
• Teine pikksilm:
D~4cm, F~50cm, 3x
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 teleskoop
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Schmidt –
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