Telescopio riflettente: definizione, funzionamento, variazioni

Cos'è un telescopio riflettente?

A telescopio riflettore è sviluppato sulla base del principio della riflessione della luce da parte di uno specchio o di una combinazione di specchi curvi per generare un'immagine. Questi telescopi sono disponibili in diverse varianti di design e talvolta includono anche elementi ottici aggiuntivi per migliorare la qualità dell'immagine o migliorare meccanicamente la posizione dell'immagine. Poiché i telescopi riflettori/riflettori coinvolgono specchi, sono definiti come “catottrico"Telescopi. Questi telescopi sono comunemente usati per scopi astronomici. Importanti telescopi come il telescopio spaziale Hubble e alcuni telescopi amatoriali si basano su questo progetto microscopico. Inoltre, i telescopi che operano con lunghezze d'onda della luce diverse dalla gamma visibile (come i telescopi a RAGGI X) utilizzano anche il principio dei telescopi riflettenti. 

Chi ha inventato il telescopio riflettente?

• L'uso di specchi parabolici in tali telescopi ha ridotto l'aberrazione sferica portando a diversi progetti telescopici che seguono il principio di riflessione. Uno dei progetti telescopici più importanti fu il telescopio gregoriano proposto da James Gregory nel 1663 e costruito dallo scienziato sperimentale Robert Hooke nel 1673. 
• Sir Isaac Newton è considerato il creatore del primo telescopio riflettente nel 1668. Questo progetto è indicato come il telescopio newtoniano. Il telescopio newtoniano utilizza uno specchio primario in metallo con superficie sferica e un piccolo specchio diagonale.
• Alla fine del 20 ° secolo, il campo dell'ottica adattiva e imaging fortunato ha assistito a uno sviluppo aiutando a superare le difficoltà della vista. Ora, i telescopi riflettenti sono diventati onnipresenti sui telescopi spaziali e su molti altri tipi di dispositivi di imaging dei veicoli spaziali.

Come funziona un telescopio riflettente?

• Il telescopio riflettore ha una curva specchio primario come suo elemento ottico fondamentale. Questo specchio viene utilizzato per creare un'immagine sul piano focale. La distanza tra questo specchio e il piano focale è chiamata lunghezza focale. È possibile mantenere un sensore digitale o una pellicola sul piano focale per registrare l'immagine prodotta. A volte, a specchio secondario viene aggiunto per reindirizzare / inoltrare la luce focalizzata su una pellicola, un sensore digitale o un oculare per l'osservazione visiva delle caratteristiche ottiche.
• Nella maggior parte dei telescopi moderni, lo specchio primario è costituito da un solido cilindro di vetro con la superficie anteriore molata in una forma parabolica o sferica. Uno specchio sulla superficie anteriore altamente riflettente viene creato mediante vuoto per depositare un sottile strato di alluminio sullo specchio.
• Metodi diversi creano telescopi primari. Uno di questi metodi prevede la rotazione del vetro fuso per rendere la sua superficie un paraboloide. Si continua così finché il vetro non si raffredda e si solidifica. Lo specchio sviluppato è approssimativamente paraboloidale in termini di forma e richiede una lucidatura e una molatura minime per ottenere la figura precisa.

Perché i telescopi riflettenti vengono utilizzati per la ricerca astronomica?

Attualmente quasi tutti i grandi telescopi astronomici utilizzati per la ricerca sono riflettori/telescopi riflettenti. Ci sono diversi motivi per cui i riflettori sono preferiti per la ricerca astronomica:

• · Gli elementi/lenti in vetro utilizzati nei telescopi rifrattori e catadiottrici assorbono specifiche lunghezze d'onda della luce o una certa quantità di luce in entrata. I riflettori non assorbono tale lunghezza d'onda e quindi funzionano su uno spettro di luce più ampio.
• · Per un corretto funzionamento una lente deve essere priva di qualsiasi forma di aberrazione, imperfezione e disomogeneità. L'intera struttura dovrebbe essere accurata. Ma nel caso degli specchi. Solo la superficie riflettente necessita di essere perfettamente lucidata.
• · Le lenti sono costituite da materiali diversi con indici di rifrazione diversi. Diverse lunghezze d'onda della luce viaggiano a velocità e angoli diversi in mezzi diversi. Ciò si traduce in un'aberrazione cromatica. Per correggere queste aberrazioni, è necessario incorporare una combinazione di due o più obiettivi con apertura ampia. Ciò aumenta l’investimento monetario del sistema e lo rende anche significativamente più ingombrante. Le immagini formate dagli specchi non soffrono di aberrazione cromatica. Inoltre, gli specchi si rivelano relativamente economici e di dimensioni compatte.
• · La produzione e l'installazione di obiettivi con grandi aperture possono creare problemi. Le lenti possono essere fissate solo con il bordo. La parte centrale della lente crolla a causa della gravità. Ciò porta alla distorsione dell'immagine formata. L'uso degli specchi elimina la possibilità che si verifichino tali problemi. Gli specchi possono essere tenuti con il supporto posteriore e quindi possono avere grandi aperture senza influenzare la formazione dell'immagine. L'apertura maggiore dell'obiettivo attualmente è pari a 1 m, mentre l'apertura maggiore dello specchio è pari a 10 m. 

Quali sono i diversi modelli di telescopio riflettore?

• I Telescopio gregoriano (proposto da James Gregory) utilizza uno specchio secondario concavo per riflettere l’immagine dello specchio primario attraverso un foro stretto. Questo viene fatto per produrre un'immagine verticale che è vantaggiosa per condurre osservazioni terrestri. Ci sono alcuni piccoli telescopi da osservazione costruiti in questo modo. Anche molti grandi telescopi moderni utilizzano la disposizione gregoriana. Ad esempio, i telescopi Magellano, il Telescopio Vaticano a tecnologia avanzata, il Telescopio gigante Magellano e il Grande telescopio binoculare.

• I Telescopio newtoniano è una variante del design telescopico riflettente sviluppato da Sir Isaac Newton nell'anno 1668. Tali telescopi incorporano uno specchio primario concavo e uno specchio secondario diagonale piatto. Il telescopio newtoniano è famoso per il suo design efficace e semplicistico, apprezzato dai produttori di telescopi. In questo modello l'oculare si trova all'estremità superiore del tubo del telescopio. Il posizionamento dell'oculare con rapporti focali brevi fornisce un sistema di montaggio compatto, garantisce mobilità e riduce le spese. [Per saperne di più sulla visita al telescopio newtoniano https://techiescience.com/newtonian-telescope/]

• I Telescopio Cassegrain sviluppato da Laurent Cassegrain nel 1672 incorpora uno specchio primario parabolico e uno specchio secondario iperbolico per riflettere la luce incidente sullo specchio primario attraverso un piccolo foro. Lo specchio secondario viene utilizzato principalmente per divergere e piegare. Ciò si traduce in un telescopio con un tubo corto con una lunghezza focale lunga. [Per saperne di più visita il telescopio Cassegrain https://techiescience.com/cassegrain-telescope/]

• I Ritchey-Chrétien cannocchiale (sviluppato da George Willis Ritchey e Henri Chrétien intorno agli anni '1910) è uno speciale riflettore Cassegrain. Questo design ha due specchi iperbolici invece di uno specchio primario parabolico. IL Ritchey-Chrétien il telescopio è esente da coma e aberrazione sferica e fornisce un piano focale quasi piatto. Questo telescopio è adatto per osservazioni fotografiche e ad ampio campo. IL Ritchey-Chrétien Il design del telescopio avviene per uno dei telescopi riflettori professionali più comunemente utilizzati.

• I Dall – Kirkham cannocchiale è un altro tipo speciale di design del telescopio Cassegrain. IL Dall – Kirkham Il design telescopico è relativamente più semplice da costruire rispetto a un normale telescopio Cassegrain o Ritchey-Chrétien. Tuttavia, questo design non è in grado di correggere i problemi del coma fuori asse. La sua piccola curvatura di campo lo rende meno evidente o preciso a rapporti focali più lunghi; quindi, si vede a malapena che i telescopi Dall-Kirkham sono più veloci di f / 15.

• I Herscheliano riflettore (proposto da William Herschel nel 1789) è incorporato per costruire telescopi molto grandi. Il design herscheliano utilizza uno specchio primario inclinato. Ciò garantisce che la luce non venga bloccata dalla testa dell'osservatore. Tuttavia, questo design del riflettore presenta alcune aberrazioni geometriche. Indipendentemente da ciò, viene utilizzato per evitare l'uso di uno specchio secondario newtoniano. Lo specchio secondario è generalmente costituito da specchi metallici speculum che si ossidano rapidamente e forniscono una riflettività solo del 60%.

Quali sono gli errori prodotti dal telescopio riflettente?

I telescopi riflettenti sono inclini a produrre errori specifici durante la formazione delle immagini, proprio come qualsiasi altro sistema ottico. Le immagini formate hanno distanze degli oggetti fino all'infinito e queste immagini vengono visualizzate a diverse lunghezze d'onda della luce. Questi fattori causano errori specifici nella formazione dell'immagine.

• Coma - La coma è un tipo di aberrazione che focalizza il centro dell'immagine in un punto, ma i bordi generalmente appaiono radialmente macchiati (simili a comete) o allungati.

• Curvatura del campo - A volte, le immagini non sono ben messe a fuoco su tutto il campo. Ciò accade a causa della curvatura del piano dell'immagine e viene corretto utilizzando una lente di appiattimento del campo.
  • Astigmatismo - L'astigmatismo è un tipo di aberrazione che causa una variazione focale azimutale attorno all'apertura. Di conseguenza, le immagini di origine puntiforme fuori asse appaiono ellittiche. L'astigmatismo causa più errori quando il campo visivo è ampio e inizia a variare quadraticamente con l'angolo di campo. Nel caso di un campo visivo più piccolo / ristretto, l'astigmatismo di solito non è un problema.

• Distorsione - La distorsione è un effetto di aberrazione che disturba la forma dell'immagine. La nitidezza dell'immagine non è influenzata dalla distorsione. Questa aberrazione viene generalmente corretta con l'aiuto dell'elaborazione delle immagini. 

• Aberrazione sferica: L'aberrazione sferica è un difetto che si verifica quando uno specchio/lente sferico non è in grado di focalizzare la luce proveniente da diversi oggetti distanti nello stesso punto. Questo difetto viene risolto utilizzando specchi parabolici al posto di quelli sferici. Tuttavia, lo specchio parabolico non funziona bene con la formazione dell'immagine della luce che cade ai margini del suo campo visivo e produce aberrazioni fuori asse. 

Per saperne di più sulla misurazione delle lenti visita https://techiescience.com/a-detailed-overview-on-lensometer-working-uses-parts/

Per conoscere le parti di una visita al telescopio https://techiescience.com/steps-to-use-a-telescope-parts-of-a-telescope/

Per saperne di più, leggi Telescopio galileiano.

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Sanchari Chakraborti

Ciao, sono Sanchari Chakraborty. Ho fatto il Master in Elettronica.
Mi piace sempre esplorare nuove invenzioni nel campo dell'elettronica.
Sono uno studente desideroso, attualmente investito nel campo dell'ottica applicata e della fotonica. Sono anche membro attivo della SPIE (Società internazionale per l'ottica e la fotonica) e dell'OSI (Optical Society of India). I miei articoli hanno lo scopo di portare alla luce argomenti di ricerca scientifica di qualità in modo semplice ma informativo. La scienza si è evoluta da tempo immemorabile. Quindi, faccio del mio meglio per attingere all'evoluzione e presentarla ai lettori.
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