Astronoomia instrumendid (optilised teleskoobid)

1. Astronoomia instrumendid(optilised teleskoobid) Mario Mars Tallinna Tähetorn mars@staff.ttu.ee

2. 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.

3. Teleskoop • Optilise kujutise uurimist võib läbi viia mitmel viisil: • Okulaariga – visuaalsne teleskoop, • Jäädvustada fotoplaadile – fotograafiline teleskoop ehk astrograaf • Salvestada elektrooniliselt - kaamera

4. 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)

5. Galilei joonis Kuust

6. 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..

7. Veenuse faasid

8. Galilei teleskoop • Esimene pikksilm: D~4cm, F~50cm, 3x • Teine pikksilm: D~4,5cm, F~125cm, 34x

9. 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.

10. Galilei ja Kepleri teleskoop

11. 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.

13. Helveliuse 45m refraktor (D=20cm) 1673

16. Suurimad läätsteleskoobid

17. 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).

18. 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.

20. 39x, 1671

21. 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.

22. Lord Rossi 182cm, 1845

23. 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.

24. Peegel-lääts teleskoobid • 1929. aastal ehitas Bernhard Schmidt valgusjõulise teleskoobi. Mis on vaba koomast, astigmatismist ja on samaaegselt suure vaateväljaga.

25. Meniskteleskoop • Maksutovi süsteem 1941.

26. 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

27. 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.

29. Aberratsioonid Aberatsioon on optilise süsteemi mittetäiuslikkusest tingitud kujutise moonutus. • Sfääriline aberratsioon. • Kromaatiline aberratsioon. c) Kooma d) Astigmatism

30. Sfääriline aberratsioon

31. Kromaatiline aberratsioon

32. Kooma

33. Kõrvaldamine

34. 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