กล้องโทรทรรศน์ บางทีคุณอาจออกไปดูดาวบนท้องฟ้ายามค่ำคืน ค้นหากลุ่มดาวหรือบางทีคุณอาจได้เรียนรู้เส้นทางรอบๆกลุ่มดาวแล้ว และตอนนี้คุณต้องการดูวัตถุต่างๆ เช่น ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์หรือดวงดาวอย่างใกล้ชิดมากขึ้นโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ช่วย กล้องโทรทรรศน์เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการขยายวัตถุที่อยู่ห่างไกล มีหลายประเภทให้เลือกและหลายช่วงราคาที่ต้องพิจารณา
คุณจะรู้ได้อย่างไรว่าอันไหนดีที่สุดสำหรับคุณ คุณจะแน่ใจได้อย่างไรว่าจะไม่ผิดหวัง เมื่อนำกล้องโทรทรรศน์ตัวใหม่ออกไปดูดาว ในบทความนี้ เราจะตรวจสอบวิธีการทำงานของกล้องโทรทรรศน์ อภิปรายเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์ประเภทต่างๆ และดูที่ตัวยึดและอุปกรณ์เสริมของกล้องโทรทรรศน์ พวกเขาทำงานอย่างไร
กล้องโทรทรรศน์เป็นอุปกรณ์ที่น่าทึ่งที่มีความสามารถ ในการทำให้วัตถุที่อยู่ห่างไกลเข้ามาใกล้มากขึ้น กล้องโทรทรรศน์มีหลายรูปทรงและขนาด ตั้งแต่หลอดพลาสติกเล็กๆ ที่คุณซื้อที่ร้านขายของเล่นราคา 2 ดอลลาร์ไปจนถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลซึ่งมีน้ำหนักหลายตัน กล้องโทรทรรศน์สำหรับมือสมัครเล่นพอดีกันและแม้ว่ากล้องโทรทรรศน์จะไม่ได้ทรงพลังเท่ากับกล้องฮับเบิล แต่ก็สามารถทำสิ่งที่เหลือเชื่อได้
ตัวอย่างเช่น ขอบเขตขนาดเล็ก 6 นิ้วประมาณ 15 เซนติเมตรช่วยให้คุณอ่านงานเขียนได้ในระยะ 150 ฟุตประมาณ 46 เมตร กล้องโทรทรรศน์ส่วนใหญ่ที่คุณเห็นในปัจจุบันมี 2 รูปแบบ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงซึ่งใช้เลนส์แก้ว กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง ซึ่งใช้กระจกเงาแทนเลนส์ ทั้ง 2 ประเภทบรรลุสิ่งเดียวกันทุกประการ แต่ด้วยวิธีที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง
เพื่อทำความเข้าใจวิธีการทำงานของกล้องโทรทรรศน์ ลองถามคำถามต่อไปนี้ ทำไมคุณถึงมองไม่เห็นวัตถุที่อยู่ห่างออกไป ตัวอย่างเช่น ทำไมคุณถึงอ่านข้อความด้วยตาเปล่าไม่ได้ในเมื่อมันอยู่ห่างออกไป 150 ฟุตด้วยตาเปล่า คำตอบสำหรับคำถามนี้ง่ายมาก วัตถุไม่ใช้พื้นที่มากบนหน้าจอดวงตาของคุณ เรตินาถ้าคุณต้องการคิดในแง่ของกล้องดิจิทัลที่ระยะ 150 ฟุต
ขีดเขียนบนเหรียญไม่ครอบคลุมพิกเซลบนเซนเซอร์เรตินาของคุณ มากพอที่คุณจะอ่านข้อความได้ หากคุณมีตาที่ใหญ่ขึ้น คุณสามารถรวบรวมแสงจากวัตถุได้มากขึ้น และสร้างภาพที่สว่างขึ้น จากนั้นคุณสามารถขยายส่วนหนึ่งของภาพนั้นให้ขยายออกไป จนเกินจำนวนพิกเซลบนเรตินาของคุณ 2 ชิ้นในกล้องโทรทรรศน์ทำให้เป็นไปได้ เลนส์ใกล้วัตถุ ในวัสดุหักเหแสงหรือกระจกหลัก
ในกระจกสะท้อนแสงจะรวบรวมแสงจำนวนมาก จากวัตถุที่อยู่ห่างไกลและนำแสงหรือภาพนั้นไปยังจุดหรือโฟกัส เลนส์ใกล้ตารับแสงจ้าจากจุดโฟกัสของเลนส์ใกล้วัตถุ หรือกระจกหลักและ กระจายออก ขยายเพื่อกินพื้นที่ส่วนใหญ่ของเรตินา นี่เป็นหลักการเดียวกับที่แว่นขยาย เลนส์ใช้ในถ่ายภาพขนาดเล็กบนกระดาษและกระจายไปทั่วเรตินาของตาเพื่อให้ภาพดูใหญ่
เมื่อคุณรวมเลนส์ใกล้วัตถุหรือกระจกเงาเข้ากับเลนส์ใกล้ตา แสดงว่าคุณมีกล้องโทรทรรศน์ แนวคิดพื้นฐานคือการรวบรวมแสงจำนวนมาก เพื่อสร้างภาพที่สว่างภายใน กล้องโทรทรรศน์ จากนั้นใช้บางอย่างเช่นแว่นขยายเพื่อขยายภาพที่สว่าง เพื่อให้ใช้พื้นที่จำนวนมากบนเรตินาของคุณ กล้องโทรทรรศน์มีคุณสมบัติทั่วไป 2 ประการ เก็บแสงได้ดีแค่ไหน มันสามารถขยายภาพได้มากแค่ไหน
ความสามารถในการรวบรวมแสงของกล้องโทรทรรศน์สัมพันธ์โดยตรง กับเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์หรือกระจก รูรับแสงที่ใช้ในการรวบรวมแสง โดยทั่วไปยิ่งรูรับแสงกว้าง กล้องโทรทรรศน์จะรวบรวมแสงได้มากขึ้น และทำให้โฟกัสได้มากขึ้นและภาพสุดท้ายก็จะยิ่งสว่างขึ้น กำลังขยายของกล้องโทรทรรศน์ความสามารถในการขยายภาพขึ้นอยู่กับชุดเลนส์ที่ใช้
เลนส์ใกล้ตาทำการขยายเนื่องจากกล้องโทรทรรศน์เกือบทุกชนิด สามารถขยายได้โดยใช้เลนส์ใกล้ตาแบบต่างๆ รูรับแสงจึงเป็นคุณลักษณะที่สำคัญกว่าการขยาย เพื่อทำความเข้าใจวิธีการทำงานจริงในกล้องโทรทรรศน์ ลองมาดูกันว่ากล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงชนิดที่มีเลนส์ ขยายภาพของวัตถุที่อยู่ไกลออกไปอย่างไรเพื่อให้วัตถุนั้นดูใกล้ขึ้น
การหักเห ฮานส์ ลิเพอร์ซีจาก Middleburg ประเทศฮอลแลนด์ได้รับเครดิตในการประดิษฐ์เครื่องหักเหแสง ในปี 1608 และกองทัพใช้เครื่องมือนี้ก่อน กาลิเลโอเป็นคนแรกที่ใช้มันในทางดาราศาสตร์ การออกแบบของทั้งลิปเปอร์ชีย์ และกาลิเลโอใช้เลนส์นูนและเลนส์เว้าผสมกัน ประมาณปี ค.ศ. 1611 เคปเลอร์ได้ปรับปรุงการให้มีเลนส์นูน 2 อัน
ซึ่งทำให้ภาพกลับหัว การออกแบบของ Kepler ยังคงเป็นการออกแบบหลักในการหักเหของแสงในปัจจุบัน โดยมีการปรับปรุงเลนส์และกระจกในภายหลังเล็กน้อย หักเหแสงเป็นประเภทของกล้องโทรทรรศน์ที่เราส่วนใหญ่คุ้นเคย พวกเขามีส่วนดังต่อไปนี้ ท่อยาวทำด้วยโลหะ พลาสติกหรือไม้ เลนส์รวมแก้วที่ส่วนหน้า เลนส์ใกล้วัตถุ เลนส์แก้วที่ 2 ช่องมองภาพ
ท่อช่วยยึดเลนส์ให้เข้าที่ในระยะที่ถูกต้องจากกัน หลอดยังช่วยกันฝุ่น ความชื้นและแสงที่จะรบกวนการสร้างภาพที่ดี เลนส์ใกล้วัตถุจะรวบรวมแสงและหักเห หรือหักเหแสงไปยังจุดโฟกัสใกล้กับด้านหลังของท่อ เลนส์ใกล้ตาจะนำภาพมาที่ดวงตาของคุณและขยายภาพ เลนส์ใกล้ตามีทางยาวโฟกัสสั้นกว่าเลนส์ใกล้วัตถุมาก
ตัวหักเหของแสงแบบอะโครมาติกใช้เลนส์ที่ไม่ได้รับการแก้ไขอย่างครอบคลุม เพื่อป้องกันความคลาดเคลื่อนของสีซึ่งเป็นรัศมีสีรุ้งที่บางครั้งปรากฏขึ้นรอบๆ ภาพที่มองผ่านตัวหักเหของแสง พวกเขามักจะมีเลนส์เคลือบแทนเพื่อลดปัญหานี้ Apochromatic Refractors ใช้การออกแบบเลนส์หลายตัว หรือเลนส์ที่ทำจากแก้วประเภทอื่น เช่น ฟลูออไรต์เพื่อป้องกันความคลาดเคลื่อนของสี
ตัวหักเหแบบอะโพโครมาติกมีราคาแพงกว่าตัวหักเหแบบอะโครมาติก ตัวหักเหมีความละเอียดสูงพอที่จะดูรายละเอียดในดาวเคราะห์และดาวคู่ อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องยากที่จะสร้างเลนส์ใกล้วัตถุขนาดใหญ่มากกว่า 4 นิ้วหรือ 10 เซนติเมตร สำหรับหักเหแสงตัวหักเหค่อนข้างแพง หากคุณพิจารณาต้นทุนต่อหน่วยรูรับแสง
เนื่องจากรูรับแสงมีจำกัด หักเหแสงจึงมีประโยชน์น้อยกว่าในการสังเกตวัตถุท้องฟ้าที่มืดสลัว เช่น กาแล็กซีและเนบิวลามากกว่ากล้องโทรทรรศน์ประเภทอื่นๆ ตัวสะท้อนแสง ไอแซก นิวตันพัฒนาแผ่นสะท้อนแสงเมื่อประมาณปี ค.ศ. 1680 เพื่อตอบสนองต่อปัญหาความคลาดเคลื่อนของสี รัศมีสีรุ้งที่เกิดกับวัสดุหักเหแสงในช่วงเวลาที่เขาอยู่ แทนที่จะใช้เลนส์เพื่อรวบรวมแสง
นิวตันใช้กระจกโลหะโค้ง กระจกหลักเพื่อรวบรวมแสงและสะท้อนไปยังโฟกัส กระจกไม่มีปัญหาความคลาดเคลื่อนสีเหมือนเลนส์ นิวตันวางกระจกหลักไว้ที่ด้านหลังของท่อ เนื่องจากกระจกสะท้อนแสงกลับเข้าไปในท่อ เขาต้องใช้กระจกแบนขนาดเล็ก กระจกรอง ในเส้นทางโฟกัสของกระจกหลัก เพื่อหันเหภาพออกไปทางด้านข้างของท่อไปยังเลนส์ตา มิฉะนั้นหัวของเขาจะไปขวางทางแสงที่ส่องเข้ามา
นอกจากนี้ คุณอาจคิดว่ากระจกรองจะบังภาพบางส่วน แต่เนื่องจากกระจกมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับกระจกหลักซึ่งรวบรวมแสงได้มาก กระจกที่เล็กกว่าจะไม่บังภาพ ในปี ค.ศ. 1722 จอห์น แฮดลีย์ได้พัฒนาการออกแบบที่ใช้กระจกพาราโบลา และมีการปรับปรุงหลายอย่างในการทำกระจก
ตัวสะท้อนแสงแบบนิวตันเป็นการออกแบบที่ประสบความสำเร็จอย่างสูง และยังคงเป็นหนึ่งในการออกแบบกล้องโทรทรรศน์ ที่ได้รับความนิยมสูงสุดในปัจจุบัน
บทความที่น่าสนใจ : สงคราม อธิบายเกี่ยวกับการเชื่อมต่อของอังกฤษและฝึกที่ค่ายสงคราม X
