Hoewel reflecterende telescopen andere soorten optische aberraties produceren, is dit een ontwerp dat doelen met een grote diameter kan bereiken. Bijna alle grote telescopen die in astronomisch onderzoek worden gebruikt, zijn zo. Reflecterende telescopen zijn er in verschillende uitvoeringen en kunnen aanvullende optische elementen gebruiken om de beeldkwaliteit te verbeteren of het beeld in een mechanisch voordelige positie te plaatsen.
Kenmerken van reflecterende telescopen
Het idee dat gebogen spiegels zich als lenzen gedragen, gaat in ieder geval terug op Alphazens 11e-eeuwse verhandeling over optica, een werk dat in het vroegmoderne Europa wijdverbreid in Latijnse vertalingen circuleerde. Kort na de uitvinding van de brekende telescoop door Galileo, bespraken Giovanni Francesco Sagredo en anderen, geïnspireerd door hun kennis van de principes van gebogen spiegels, het idee om een telescoop te bouwen met behulp van een spiegel inals beeldinstrument. Bolognese Cesare Caravaggi zou rond 1626 de eerste spiegeltelescoop hebben gebouwd. De Italiaanse professor Niccolo Zucci schreef in een later werk dat hij in 1616 experimenteerde met een holle bronzen spiegel, maar zei dat het geen bevredigend beeld gaf.
Geschiedenis van de schepping
De potentiële voordelen van het gebruik van parabolische spiegels, voornamelijk de vermindering van sferische aberratie zonder chromatische aberratie, hebben geleid tot veel voorgestelde ontwerpen voor toekomstige telescopen. Het meest opvallend was James Gregory, die in 1663 een innovatief ontwerp voor een "reflecterende" telescoop publiceerde. Het duurde tien jaar (1673) voordat de experimentele wetenschapper Robert Hooke dit type telescoop kon bouwen, die bekend werd als de Gregoriaanse telescoop.
Isaac Newton werd algemeen gecrediteerd voor het bouwen van de eerste reflecterende-refracterende telescoop in 1668. Het gebruikte een bolvormige metalen hoofdspiegel en een kleine diagonale in een optische configuratie, een Newton-telescoop genoemd.
Verdere ontwikkeling
Ondanks de theoretische voordelen van reflectorontwerp, zorgden de complexiteit van het ontwerp en de slechte prestaties van de destijds gebruikte metalen spiegels ervoor dat het meer dan 100 jaar duurde voordat ze populair werden. Veel van de vorderingen op het gebied van spiegeltelescopen omvatten verbeteringen in de fabricage van parabolische spiegels in de 18e eeuw.eeuw, verzilverde glazen spiegels in de 19e eeuw, duurzame aluminium coatings in de 20e eeuw, gesegmenteerde spiegels voor grotere diameters en actieve optica om zwaartekrachtvervorming te compenseren. Een innovatie uit het midden van de 20e eeuw waren catadioptische telescopen zoals de Schmidt-camera, die zowel een sferische spiegel als een lens (een correctorplaat genoemd) als primaire optische elementen gebruiken, voornamelijk gebruikt voor grootschalige beeldvorming zonder sferische aberratie.
Aan het einde van de 20e eeuw is de ontwikkeling van adaptieve optica en succesvolle beeldvorming om de problemen in verband met observatie en reflectie van telescopen te overwinnen alomtegenwoordig op ruimtetelescopen en vele soorten beeldvormingshulpmiddelen van ruimtevaartuigen.
De kromlijnige primaire spiegel is het belangrijkste optische element van de telescoop en creëert een beeld in het brandvlak. De afstand van de spiegel tot het brandpuntsvlak wordt de brandpuntsafstand genoemd. Hier kan een digitale sensor worden geplaatst om een beeld op te nemen, of er kan een extra spiegel worden toegevoegd om de optische kenmerken te wijzigen en/of het licht naar de film, digitale sensor of oculair te leiden voor visuele observatie.
Gedetailleerde beschrijving
De hoofdspiegel in de meeste moderne telescopen bestaat uit een massieve glazen cilinder waarvan het vooroppervlak is geslepen tot een bolvormige of parabolische vorm. Een dunne laag aluminium wordt geëvacueerd op de lens, waardoorreflecterende spiegel op het eerste oppervlak.
Sommige telescopen gebruiken primaire spiegels die anders zijn gemaakt. Het gesmolten glas roteert om het oppervlak paraboloïd te maken, het koelt af en stolt. De resulterende spiegelvorm benadert de gewenste paraboloïde vorm, die minimaal slijpen en polijsten vereist om een nauwkeurig beeld te krijgen.
Beeldkwaliteit
Reflectortelescopen creëren, net als elk ander optisch systeem, geen "ideale" beelden. De noodzaak om objecten te fotograferen op afstanden tot in het oneindige, om ze te bekijken bij verschillende golflengten van licht, en om een bepaalde manier te vereisen om het beeld dat de primaire spiegel produceert te bekijken, betekent dat er altijd een compromis is in het optische ontwerp van een reflecterende telescoop.
Omdat de primaire spiegel het licht richt op een gemeenschappelijk punt voor zijn eigen reflecterende oppervlak, hebben bijna alle reflecterende telescoopontwerpen een secundaire spiegel, filmhouder of detector in de buurt van dit brandpunt, waardoor gedeeltelijk wordt voorkomen dat licht de primaire spiegel bereikt spiegel. Dit resulteert niet alleen in enige vermindering van de hoeveelheid licht die het systeem verzamelt, maar resulteert ook in een verlies van contrast in het beeld als gevolg van diffractieve obstructie-effecten, evenals diffractieve pieken veroorzaakt door de meeste secundaire ondersteuningsstructuren.
Het gebruik van spiegels voorkomt chromatische aberratie,maar ze creëren andere soorten aberraties. Een eenvoudige sferische spiegel kan geen licht van een ver object naar een gemeenschappelijk brandpunt overbrengen, omdat de reflectie van lichtstralen die de spiegel aan de rand raken, niet samenkomt met die welke vanuit het midden van de spiegel reflecteren, een defect dat sferische aberratie wordt genoemd. Om dit probleem te voorkomen, gebruiken de meest geavanceerde ontwerpen van reflecterende telescoopen parabolische spiegels die al het licht in een gemeenschappelijke focus kunnen brengen.
Gregoriaanse telescoop
De Gregoriaanse telescoop wordt door de Schotse astronoom en wiskundige James Gregory in zijn boek Optica Promota uit 1663 beschreven als een holle secundaire spiegel die het beeld weerkaatst door een gat in de primaire spiegel. Dit creëert een verticaal beeld dat nuttig is voor aardse waarnemingen. Er zijn verschillende grote moderne telescopen die de Gregoriaanse configuratie gebruiken.
Newton's reflectortelescoop
Newtons apparaat was de eerste succesvolle reflecterende telescoop, gebouwd door Isaac in 1668. Het heeft meestal een paraboloïde primaire, maar bij brandpuntsverhoudingen van f/8 of meer, een sferische primaire, wat voldoende kan zijn voor een hoge visuele resolutie. Een platte secundaire reflecteert licht in het brandvlak aan de zijkant van de bovenkant van de telescoopbuis. Dit is een van de eenvoudigste en goedkoopste ontwerpen voor een bepaalde grondstofgrootte en komt veel voor bij hobbyisten. Het straalpad van reflecterende telescopen was eerstprecies uitgewerkt op de Newtoniaanse steekproef.
Cassegrain-apparaat
De Cassegrain-telescoop (ook wel de 'klassieke Cassegrain' genoemd) werd voor het eerst gebouwd in 1672, toegeschreven aan Laurent Cassegrain. Het heeft een parabolische primaire en een hyperbolische secundaire die licht heen en weer reflecteert door een gat in de primaire.
Het ontwerp van de Dall-Kirkham Cassegrain-telescoop is gemaakt door Horace Dall in 1928 en werd genoemd in een artikel dat in 1930 in Scientific American werd gepubliceerd na een discussie tussen amateurastronoom Allan Kirkham en Albert G. Ingalls, (de redacteur van het tijdschrift destijds). Het maakt gebruik van een concave elliptische primaire en een convexe secundaire. Hoewel dit systeem gemakkelijker te malen is dan het klassieke Cassegrain- of Ritchey-Chrétien-systeem, is het niet geschikt voor coma buiten de as. De kromming van het veld is eigenlijk minder dan die van de klassieke Cassegrain. Tegenwoordig wordt dit ontwerp in veel toepassingen van deze prachtige apparaten gebruikt. Maar het wordt vervangen door elektronische tegenhangers. Niettemin wordt dit type apparaat als de grootste spiegeltelescoop beschouwd.
