Newton teleskopu - Newtonian telescope

Newton teleskopu
NewtonsTeleskopReplika.jpg
Newton'un 1672'de Kraliyet Cemiyeti'ne sunduğu ikinci yansıtıcı teleskopunun bir kopyası .
Adını Isaac Newton Bunu Vikiveri'de düzenleyin
Commons sayfası Wikimedia Commons ile ilgili medya

Newton teleskop tasarımı

Newton teleskop olarak da adlandırılan, Newton reflektör veya Newton , bir tür teleskop yansıtan İngiliz fizikçi tarafından icat Isaac Newton , (1642-1727), bir ile içbükey birinci ayna , düz diyagonal ikinci aynayı . Newton'un ilk yansıtmalı teleskopu 1668'de tamamlandı ve bilinen en eski işlevsel yansıtmalı teleskoptur. Newton teleskopunun karmaşık tasarımı, onu amatör teleskop üreticileri arasında çok popüler hale getirdi .

Tarih

Newton'un yansıtıcı teleskop fikri yeni değildi. Galileo Galilei ve Giovanni Francesco Sagredo , kırılma teleskobunun icadından kısa bir süre sonra görüntü oluşturan nesne olarak bir ayna kullanmayı tartışmışlardı ve Niccolò Zucchi gibi diğerleri, 1616'ya kadar bu fikri denediklerini iddia ettiler. James Gregory'nin parabolik aynalar kullanarak teleskop tasarımlarını yansıtmayı anlatan 1663 kitabı Optica Promota'yı okuyun (Gregory'nin başarısız bir şekilde inşa etmeye çalıştığı bir teleskop).

Newton, beyaz ışığın bir renk spektrumundan oluştuğu teorisini kanıtlayabileceğinden şüphelendiği için yansıtıcı teleskopunu yaptı . Renk bozulması ( kromatik sapma ), Newton'un zamanındaki kırılma teleskoplarının birincil hatasıydı ve buna neyin sebep olduğuna dair birçok teori vardı. 1660'ların ortalarında renk teorisi üzerine yaptığı çalışmalarla Newton, bu kusurun, kırılma teleskopunun lensinin deney yaptığı prizmalarla aynı şekilde davranmasından, beyaz ışığı parlak astronomik nesnelerin etrafındaki bir renk gökkuşağına ayırmasından kaynaklandığı sonucuna vardı . Eğer bu doğru olsaydı, o zaman bir mercek kullanmayan bir teleskop -yansıtıcı bir teleskop- inşa edilerek renk sapmaları ortadan kaldırılabilirdi.

1668'in sonlarında Isaac Newton ilk yansıtıcı teleskopunu yaptı . Objektif aynası için en uygun malzeme olarak bir kalay ve bakır alaşımı ( spekulum metali ) seçti . Daha sonra aynayı şekillendirmek ve öğütmek için araçlar tasarladı ve optik yüzeyi cilalamak için bir adım bindirme kullanan ilk kişi olabilir . İnşayı basitleştirmek için aynası için parabol yerine küresel bir şekil seçti; küresel sapmayı ortaya çıkarsa bile , yine de renk sapmasını düzeltir. Reflektörüne, bir Newton teleskopunun tasarımının ayırt edici özelliği olan şeyi ekledi; görüntüyü , teleskopun yanına monte edilmiş bir göz merceğine 90 ° açıyla yansıtmak için birincil aynanın odağına yakın çapraz olarak monte edilmiş ikincil bir ayna . Bu benzersiz ekleme, görüntünün nesnel aynanın minimum engeli ile görülmesine izin verdi. Ayrıca boruyu, montajı ve bağlantı parçalarını da yaptı. Newton'un ilk versiyonu, 1.3 inç (33 mm) birincil ayna çapına ve f/5 odak oranına sahipti . O teleskop renk bozulması olmadan ve o dört görebildiğini çalıştı bulundu Galile uyduları arasında Jüpiter ve gezegen Venüs'ün hilal aşamasını onunla. Newton'un arkadaşı Isaac Barrow , 1671'in sonunda Royal Society of London'dan küçük bir gruba ikinci bir teleskop gösterdi . Ondan o kadar etkilendiler ki , Ocak 1672'de Charles II'ye gösterdiler. Newton, derneğin bir üyesi olarak kabul edildi. aynı yılda.

Kendisinden önceki Gregory gibi Newton da etkili bir reflektör inşa etmekte zorlanıyordu. Spekulum metalini düzenli bir eğriliğe öğütmek zordu. Yüzey de hızla karardı ; aynanın düşük yansıtma özelliği ve aynı zamanda küçük boyutu, teleskoptan gelen görüntünün çağdaş refraktörlere kıyasla çok loş olduğu anlamına geliyordu. İnşaattaki bu zorluklar nedeniyle, Newtonian yansıtıcı teleskop başlangıçta yaygın olarak kabul edilmedi. 1721'de John Hadley , Kraliyet Cemiyeti'ne çok gelişmiş bir model gösterdi. Hadley, parabolik bir ayna yapma problemlerinin çoğunu çözmüştü . 6 inç (150 mm) ayna çapına sahip Newtonian , günün büyük hava kırma teleskoplarına kıyasla olumlu bir şekilde . Yansıtıcı teleskopların boyutu daha sonra hızla büyüdü ve tasarımlar yaklaşık her 50 yılda bir birincil ayna çapını ikiye katladı.

Newton tasarımının avantajları

Tüpü (1), birincil aynayı (2) ve ikincil diyagonal ayna desteğini (" örümcek desteği " olarak da adlandırılır ) (3) gösteren Newtonian optik tertibatı .
  • Onlar içermeyen renk sapması teleskopları kırmaları bulundu.
  • Newton teleskopları, herhangi bir objektif çapı (veya açıklığı ) için genellikle diğer türlerdeki karşılaştırılabilir kalitedeki teleskoplardan daha ucuzdur .
  • İhtiyaçlar zemin ve karmaşık bir şekle cilalı olması yalnızca bir yüzey olmadığı için, genel imalat diğer teleskop tasarımları (daha basit Gregoryenlik , cassegrains ve erken refraktörlere gerek iki yüzeyi vardı endam . Daha sonra akromatik refraktör hedefleri dört yüzeylere sahip olduğunu hesaplanmalıdır).
  • Daha geniş bir görüş alanı sağlayan kısa bir odak oranı daha kolay elde edilebilir .
  • Mercek teleskopun üst ucunda bulunur. Kısa f oranlarıyla birleştiğinde bu, çok daha kompakt bir montaj sistemine izin vererek maliyeti düşürür ve taşınabilirliği artırır.

Newton tasarımının dezavantajları

  • Newtoncular, parabolik aynalar kullanan diğer yansıtıcı teleskop tasarımları gibi, görüntünün içe ve optik eksene doğru parlamasına neden olan eksen dışı bir sapma olan komadan muzdariptir (görüş alanının kenarına doğru yıldızlar "kuyruklu yıldız benzeri" bir şekil alır) . Bu parlama eksen üzerinde sıfırdır ve artan alan açısı ile doğrusaldır ve ayna odak oranının karesiyle ters orantılıdır (ayna odak uzunluğunun ayna çapına bölümü). Üçüncü mertebeden teğetsel koma formülü 3θ / 16F²'dir; burada θ, radyan cinsinden görüntü ekseninden sapma açısıdır ve F odak oranıdır. Odak oranı f/6 veya daha düşük (örneğin f/5) olan Newtoncuların görsel veya fotoğrafik kullanım için giderek daha ciddi bir komaya sahip oldukları kabul edilir. Düşük odak oranlı birincil aynalar, alandaki görüntü netliğini artırmak için komayı düzelten lenslerle birleştirilebilir.
Göz merceğine erişmek için yapıya sahip 1873'ten büyük bir Newton reflektörü .
  • Newtoncular, ışık yolundaki ikincil ayna nedeniyle merkezi bir engele sahiptir. Bu tıkanıklık ve ayrıca ikincil aynanın destek yapısının ( örümcek adı verilen ) neden olduğu kırınım sivri uçları kontrastı azaltır. Görsel olarak, bu etkiler iki veya üç ayaklı kavisli bir örümcek kullanılarak azaltılabilir. Bu, kırınım yan lob yoğunluklarını yaklaşık dört kat azaltır ve dairesel örümceklerin rüzgar kaynaklı titreşime daha yatkın olduğu potansiyel ceza ile görüntü kontrastını iyileştirmeye yardımcı olur.
  • Taşınabilir Newtoncular için kolimasyon bir problem olabilir. Birincil ve ikincil, nakliye ve elleçleme ile ilgili şoklardan uyumsuz olabilir. Bu, teleskopun her kurulduğunda yeniden hizalanması (düzenlenmesi) gerekebileceği anlamına gelir. Refraktörler ve katadioptrikler (özellikle Maksutov cassegrains ) gibi diğer tasarımlar sabit kolimasyona sahiptir.
  • Odak düzlemi asimetrik bir noktada ve optik tüp düzeneğinin tepesindedir. Görsel gözlem için, özellikle de ekvatoral teleskop montajlarında , tüp yönelimi göz merceğini çok zayıf bir görüş pozisyonuna getirebilir ve daha büyük teleskoplar , erişmek için merdivenler veya destek yapıları gerektirir . Bazı tasarımlar, mercek yuvasını veya tüm boru tertibatını daha iyi bir konuma döndürmek için mekanizmalar sağlar. Araştırma teleskopları için, bu odakta monte edilmiş çok ağır aletlerin dengelenmesi dikkate alınmalıdır.

varyasyon

Jones-Kuş

Jones-Bird reflektörlü teleskop (bazen Bird-Jones olarak da adlandırılır), amatör teleskop pazarında satılan geleneksel Newton tasarımındaki bir ayna merceği ( katadioptrik ) varyasyonudur. Tasarım, parabolik olanın yerine küresel bir birincil ayna kullanır; küresel sapmalar, genellikle odaklama tüpünün içine veya ikincil aynanın önüne monte edilen alt diyafram düzeltici lens tarafından düzeltilir . Bu tasarım, daha kısa bir toplam teleskop tüp uzunluğuyla (düzeltici odak uzunluğunu " telefoto " tipi düzende genişleterek ) ve daha az maliyetli bir küresel ayna ile birlikte teleskopun boyutunu ve maliyetini azaltır . Bu tasarımın ticari olarak üretilen versiyonlarının, teleskop pazarının ucuz ucunu hedefleyen bir teleskopta doğru şekillendirilmiş bir alt açıklık düzeltici üretmenin zorluğundan dolayı optik olarak tehlikeye atıldığı kaydedilmiştir.

Galeri

Ayrıca bakınız

Notlar

Referanslar

  • Smith, Warren J., Modern Optik Mühendisliği , McGraw-Hill Inc., 1966, s. 400