Что такое рефрактор и рефлектор в астрономии

Рефлектор или рефрактор? Советы по выбору телескопа

Тот, кто увлекся астрономией, в конце концов, приходит к мысли, что наличие собственного телескопа просто необходимо. Есть много магазинов, в которых продаются телескопы. Но что же выбрать: магазин, продающий готовые телескопы или лабораторию, которая создаст телескоп, который будет отвечать всем Вашим потребностям. Выбор правильного оборудования для астрономических наблюдений достаточно сложный вопрос. Можно сказать одно – нет ни одного телескопа, с помощью которого можно проводить все наблюдения. Все телескопы создаются специализированно для того или иного вида наблюдений. Поэтому перед покупкой телескопа решите для себя в первую очередь, для чего Вам нужен телескоп, какие наблюдения Вы хотите делать с его помощью.

Наверное, это ключевой вопрос для желающего приобрести телескоп. Постараемся быть как можно более объективными в описании достоинств и недостатков рефракторов и рефлекторов (сегодня существует очень четкое разделение на два лагеря: сторонники рефлекторов и сторонники рефракторов).

Телескоп рефрактор

Рефрактором называют телескоп, в котором для собирания света используется система линз.

Достоинствами рефрактора являются:

— длительный срок службы;
— устойчивая центрировка;
— большая величина поля зрения;
— меньшие потери света (в виду отсутствия вспомогательных поверхностей между объективом и окуляром);
— более высокое качество изображения (отсутствие вспомогательных поверхностей избавляет рефрактор от дополнительных дифракционных явлений);
— хорошая защита от пыли, а также от пагубного влияния воздушных масс различной плотности, влияющего на качество изображения (так как сам рефрактор плотно закрыт).

Недостатками рефрактора являются:

— хроматическая аберрация (снижение четкости изображения, появление цветных контуров, полос, пятен);
— весьма небольшое относительное отверстие (1:15 – 1:18 и менее) и, следовательно, небольшая светосила;
— внушительные габариты.

Телескоп рефлектор

Рефлектором называют телескоп, использующий для собирания света зеркала.

Достоинствами рефлектора являются:

— полная ахроматичность;
— возможность обладания большим относительным отверстием (до 1:3) и, следовательно, большой светосилой;
— компактность;
— меньшая цена.

Недостатками рефлектора являются:

— чувствительность к деформациям зеркал;
— открытая труба (различные потоки воздуха портят изображение);
— сравнительная недолговечность зеркал (темнеют, портится изображение);
— сильная потеря света (пропускание рефлектора редко превышает 60-70%);
— легче разлаживается при переноске;
— перевернутое изображение (для наблюдения наземных объектов).

Сфера применения телескопов

Рефракторы: Луна, планеты, двойные звезды, наземные объекты.

Рефлекторы: объекты глубокого космоса (галактики, туманности и скопления), астрофотография.

Зеркально-линзовые телескопы

Существуют еще и зеркально-линзовые телескопы (содержат как зеркала, так и линзы) системы Максутова-Кассегрена и Шмидта-Кассегрена.

Достоинствами таких телескопов являются:

— компактность;
— отличное изображение по всей широте поля зрения;
— ахроматичность;
— хорошая защита от пыли и различных потоков воздуха (труба герметично закрыта).

— наличие центрального экранирования;
— высокие светопотери;
— приличный вес;
— требуется большее время для термостабилизации;
— высокая цена.

Источник

Как выбрать телескоп

Далекие неизведанные миры и яркие звезды, загадочные небесные тела и бесконечная Вселенная… Что может быть интереснее? И разве легко найти более интригующую тему? Звездное небо – зрелище всегда завораживающее, способное увлечь и пытливый детский ум, и пылких юных романтиков, и людей постарше. А потому неудивительно, что почти каждый из нас порой обращает взор ввысь, пусть даже неосознанно пытаясь проникнуть в тайны мироздания. И лучшим помощником в таком исследовании может стать телескоп.

Что мы обычно представляем при упоминании подобного устройства? Как правило, на ум приходит образ эдакой подзорной трубы увеличенного размера, поставленной для устойчивости на специальную треногу. При этом с помощью термина «телескоп» обозначают целый класс разнообразных технических средств, предназначенных для исследования космоса. И многие из них далеки от привычного стереотипа.

В основе конструкции многих телескопов лежат линзы и зеркала различного размера, а также всевозможные варианты их комбинирования. Это так называемые оптические телескопы. Линзы и зеркала необходимы им для сбора света и увеличения изображения таким образом, чтобы его можно было рассмотреть в окуляр. Именно на оптических телескопах, которые можно использовать в домашних условиях или взять с собой за город, мы и остановимся подробнее. Они предназначены для тех, кто увлекается астрономией, и позволяют начать знакомство со звездным небом или оттачивать отдельные навыки изучения небесных объектов, светил и явлений.

ВИДЫ ТЕЛЕСКОПОВ. ИХ ОСОБЕННОСТИ

Оптические телескопы можно разделить на несколько групп:

— линзовые телескопы (рефракторы);

— зеркальные телескопы (рефлекторы);

— зеркально-линзовые телескопы (катадиоптрики).

Рефракторы отличает классическая конструкция. Они больше всего похожи на подзорную трубу. Изображение в таких телескопах строится с помощью двух линз. Рефракторы предпочтительнее использовать для наблюдения ярких небесных объектов (например, Луны, планет Солнечной системы, двойных звезд), а также для дневных земных наблюдений. Заглянуть в глубины космоса с помощью таких телескопов более проблематично, так как они не умеют концентрировать слабое свечение от удаленных небесных объектов. Преимущества рефракторов: качество изображения (благодаря высокой контрастности), простота эксплуатации (нет необходимости в частом техническом обслуживании), терпимость к смене температуры (это важно при использовании устройства как в помещениях, так и на улице). Недостатки: «окрашивание» рассматриваемых объектов (при наблюдении может быть заметно синее или фиолетовое окаймление ярких объектов), высокая цена для моделей с диаметром объектива более 100 мм. Ниже приведен пример изображения в телескоп-рефрактор (явно заметна синяя кайма по кромке объекта).

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Выбор телескопа зависит не только от предполагаемого бюджета покупки, но и от планируемых сценариев наблюдения. При этом важно учитывать не только принадлежность телескопа к одной из групп, но и отдельные технические характеристики каждой модели. При покупке телескопа часто возникают дилеммы. На какие характеристики следует обращать внимание в первую очередь? Учитывать возможности устройства концентрировать свет от далеких небесных объектов или увеличивать эти объекты? Казалось бы, ответ на поверхности: всего и побольше. Впрочем, на практике такое сочетание не всегда возможно, чему преградой в том числе ценовые ограничения.

Рассмотрим основные технические характеристики телескопов подробнее.

Максимальное полезное увеличение. Безусловно, этот параметр играет серьезную роль. Увеличение важно при изучении любых объектов и явлений звездного неба, но первостепенно при условии их достаточной яркости. Например, при изучении планет Солнечной системы можно рассмотреть большее число деталей этих объектов, используя значительное увеличение. Впрочем, ограничивать себя только пределами нашей системы, пожалуй, нелогично. Именно поэтому обращать внимание исключительно на максимальное полезное увеличение неправильно. Важно учитывать, что чрезмерное увеличение еще и накладывает дополнительные ограничения на использование телескопа. В этом случае становится ощутима вибрация трубы при прикосновении к ней, становятся заметны искажения, вызванные турбулентностью атмосферы, и др. Использование телескопа – это всегда умение найти оптимальное увеличение рассматриваемого объекта или явления с целью минимизации искажений.

Тип монтировки телескопа – особенности его установки на поверхности для направления на небесные объекты и явления с целью их изучения. Подобные манипуляции обусловлены вращением Земли и перемещением небесных объектов. То есть при длительном наблюдении за одним и тем же объектом требуется постоянная подстройка с учетом его текущего расположения. Выделяют азимутальные и экваториальные монтировки. Первая позволяет поворачивать телескоп в двух направлениях: по вертикальной и горизонтальной осям (схоже с поворотом камеры на штативе). Особенности конструкции монтировки второго типа подразумевают необходимость поворота телескопа вокруг лишь одной оси, что удобно при наведении телескопа по координатам объекта на звездном небе. Заметим, что вне зависимости от типа монтировки крайне важны ее вес, прочность и надежность. Неустойчивый телескоп, вибрирующий от малейшего прикосновения или дуновения, бесполезен. Кстати, существуют и так называемые моторизованные монтировки, позволяющие автоматически осуществлять подстройку устройства.

Другие параметры телескопов, по сути, являются производными от указанных выше. К ним относятся, например:

— диаметр и максимальное увеличение окуляров;

— относительное отверстие (показывает светосилу объектива);

— предельная звездная величина (характеризует оптическую мощь телескопа, его возможности показать звезду определенной величины в случае оптимальных условий наблюдения) и др.

КРИТЕРИИ ВЫБОРА

Подведем итоги. При покупке оптического телескопа важно определиться не только с бюджетом покупки, но и с целью приобретения. При этом нужно учитывать, что грамотно выбранный телескоп способен прослужить долгие годы. Этот вид устройств, по сути, не устаревает. Даже несмотря на то, что технологии не стоят на месте, и современные исследователи звездного неба могут использовать телескопы с такими дополнительными функциями, как моторизованная монтировка или аудиосопровождение (что, безусловно позволяет наблюдать небесные объекты и явления подчас с большим интересом), с не меньшим успехом долгие годы можно пользоваться и моделями без дополнительных «наворотов». Хороший телескоп часто покупается один раз и на всю жизнь. Именно поэтому к его покупке нужно подойти с должной серьезностью, не ограничивать выбор минимальным бюджетом. Вместе с тем, справедлив и другой подход: составить корректное мнение о возможностях телескопа и сделать оптимальный выбор часто можно ли самостоятельно опробовав возможности данных устройств. И именно поэтому не всегда целесообразна покупка сразу дорогой модели.

Такой выбор позволит без чрезмерной переплаты увлечь ребенка темой изучения звездного неба, а взрослому любителю астрономии определиться с требуемым функционалом телескопа.

Желающим заглянуть в глубины космоса и не ограничивающим себя лишь пределами Солнечной системы подойдут модели среднего ценового диапазона (от 10 до 20 тыс. руб.), использующие оптическую схему типа «рефлектор» с диаметром апертуры 110-120 мм и азимутальной или экваториальной монтировкой. Такой телескоп сможет стать надежным другом для астронома-любителя во многих ситуациях, связанных с его хобби, и позволит развить навыки изучения звездного неба.

Наконец, исследователи космоса, желающие получить устройство с дополнительными возможностями, могут рассмотреть варианты покупки телескопа-катадиоптрика (в значительной степени подходит любителям выезжать за город или даже путешествовать с телескопом),

а также телескопов рефракторного и рефлекторного типа с диаметром апертуры 90-130 мм (в том числе с моторизованной монтировкой) в верхнем ценовом диапазоне (более 20 тыс. руб.).

Источник

Естествознание.ру

Рефлекторы и рефракторы

Телескоп Галилея 1609 г. относился к виду оптики, называемой телескопами-рефракторами. Работа этих приборов основана на явлении рефракции (преломления света). Примерно через 60 лет после Галилея, в конце 1668 г., английский физик и астроном Исаак Ньютон создал оптический телескоп, использующий в качестве фокусирующего элемента зеркало. Его назвали телескопом-рефлектором (рефлексия — отражение света).

Телескоп-рефрактор состоит из двух линз, которые преломляют световые лучи: большой на входе (объектива) и маленькой для глаза (окуляра). Объектив создает значительно уменьшенное изображение удаленного объекта наблюдения.

Телескоп-рефлектор оснащается зеркалом, расположенным на «дне» трубы. Рефлектор значительно отличается от рефрактора тем, что не имеет цельной трубы.

В чем разница конструкций?

Изготовление рефракторов (1) затруднено тем, что качественно обработать линзу, особенно большую, очень трудно. Производство вогнутых зеркал, лежащих в основе конструкции рефлекторов (2), намного проще, чем линз для рефракторов. У рефлекторов, как правило, выше четкость изображения, меньше искажений.

Как работает рефрактор?

В телескопе-рефракторе объектив (3) создает значительно уменьшенное изображение (4) удаленного объекта наблюдения (5). Затем это изображение рассматривается в окуляр (6), как через лупу. В некоторых модификациях окуляр расположен не на оси трубы, а перпендикулярно ей (7), тогда изображение от объектива передается в окуляр через преломляющую линзу (8).

Как работает рефлектор?

В телескопе-рефлекторе вогнутое зеркало (9) собирает световые лучи (10) в концентрированный пучок. Затем этот пучок с помощью вспомогательных линз и зеркал (11) направляется в окуляр (12). Как и в случае с рефракторами, некоторые рефлекторы имеют конструкцию с перпендикулярным окуляром (13) и дополнительной преломляющей линзой (14).

Парижский гигант

Рекордный по размерам телескоп-рефрактор был построен ко Всемирной выставке в Париже 1900 г. Диаметр объектива составлял 1,25 м, длина трубы превышала 60 м! Правда, вследствие огромных габаритов и массы телескоп установили неподвижно и горизонтально. Это было неудобно для использования, и в 1909 г. телескоп разобрали.

Рекордсмен-рефлектор

Телескопы-рефлекторы во много раз больше рефракторов. Под большим куполом обсерватории Роке-де-лос-Мучачос (Канарские острова) помещен рефлектор с самым крупным зеркалом в мире — Большой Канарский телескоп. Он построен в 2007 г. Его зеркало имеет диаметр 10,4 м — в 10 раз больше, чем линза крупнейшего рефрактора!

Рекордсмен-рефрактор

Самый большой в мире на настоящий момент телескоп-рефрактор расположен в Йеркской обсерватории Чикагского университета (США), линза его объектива имеет диаметр 1,02 м. Это позволяет рассмотреть даже самые отдаленные объекты Солнечной системы. Йеркская обсерватория была основана в 1897 г., телескоп в ней установлен тогда же.

Источник

Выбор телескопа: чем отличаются рефлекторы и рефракторы

Астрономы-любители при наблюдениях используют в основном те­лескопы двух традиционных типов. Это телескопы — рефракторы, в которых для построения изображения применяются линзы и телескопы – рефлекторы, где для этих целей служит зеркало.

Иногда для построения изображения используют катадиоптрические системы, представляющие собой комбинации не­скольких линз и зеркал (зеркально-линзовый телескоп).

Когда мы думаем о наблюдении звездного неба, то представляем что-то в этом роде. Реальность, сразу говорю, отличается от фотографии

Основной частью любого телескопа, которая строит изображение, является объектив. От его характеристик — апер­туры D, фокусного расстояния/и фокального отношения f/D — зависит диапазон наблюдений, которые позволяет проводить данный теле­скоп.

Разумеется, телескопы с широкой апертурой (с большим диа­метром объектива) предпочтительней, так как они имеют большую собирающую свет поверхность, обладают высокой разрешающей способностью и обеспечивают значительное увеличение. Однако телескопы с большой апертурой, к какому бы типу они не относи­лись, более дороги и громоздки.

Собирающая и разрешающая способность телескопов

Самой важной характеристикой как телескопа, так и бинокля является апертура (D) — диаметр объектива.

Апертура определяет размеры со­бирающей поверхности, площадь которой пропорциональна квад­рату диаметра. Чем больше собирающая поверхность прибора, тем более слабый объект он позволяет наблюдать. Таким образом, от квадрата диаметра объектива зависит предельная звездная величина объекта, который можно наблюдать в данный телескоп.

Следующая важная характеристика телескопа — разрешающая способность, т. е. спо­собность различать мельчайшие образования на дисках планет или двойные звезды.

Если диаметр объектива измерять в миллиметрах, то разрешающая способность, выраженная в секундах дуги, опреде­ляется величиной 138/D.

Что такое апертура телескопа

Для длиннофокусных объективов с фокаль­ным отношением более f/12* разрешающая способность несколько выше и определяется по формуле 116/D.

Несколько меньшая раз­решающая способность рефлекторов и катадиоптрических телескопов по сравнению с телескопами-рефракторами при том же диаметре объектива частично обусловлена экранировкой центральной части светового пучка, прошедшего через объектив. Качество изображения, особенно у телескопов-рефлекторов, может также сильно постра­дать из-за потоков воздуха, возникающих в трубе телескопа.

Телескопы рефракторы

Объектив телескопа-рефрактора представляет собой ахромати­ческую систему, склеенную из нескольких линз, которая собирает лучи различных длин волн в один фокус.

Обычно фокальные отношения любительских рефракторов меньше f/10 или f/12, так как более короткофокусные ахроматические объективы очень дороги. Поэтому рефракторы лучше использовать при наблюдениях, для которых требуются большие фокальные отношения, довольно большие уве­личения и ограниченное поле зрения.

Телескоп типа рефрактор

Для серьезных наблюдений необходимо применять телескопы с апертурой не менее 75 мм.

Конечно, можно проводить наблюдения и в телескопы с меньшими апертурами, однако при этом следует помнить, особенно начи­нающим, что такие наблюдения сопряжены с большими трудностями; по этой причине наблюдения в хороший бинокль могут оказаться более результативными, чем в телескоп с малой апертурой.

В отличие от телескопов других типов в рефракторах отсутствуют потери, обусловленные частичной экранировкой пучка света промежуточными зеркалами, тем не менее при наблюдениях, как правило, исполь­зуются рефракторы с объективами диаметром менее 100 мм.

Реже встречаются крупные рефракторы с апертурами свыше 150 мм, так как они довольно дороги и громоздки.

Телескопы рефлекторы

Большинство любительских телескопов-рефлекторов имеет фокаль­ные отношения f/6 — f/8; по сравнению с рефракторами они удобнее при наблюдениях, для которых требуются более широкое поле зрения и меньшее увеличение.

Телескопы-рефлекторы бывают разных типов. В практике любительских наблюдений чаще всего используются рефлекторы двух типов: системы Ньютона и системы Кассегрена.

В телескопе системы Ньютона вторичное зеркало плоское, поэтому фокусное расстояние и фокальное отношение объектива постоянны. В телескопе системы Кассегрена вторичное зеркало выпуклое, что зна­чительно увеличивает общее фокусное расстояние телескопа и тем самым изменяет его эффективное фокальное отношение. По этой причине рефлекторы системы Кассегрена находят применение при наблюдениях того же типа, что и телескопы-рефракторы.

Телескоп типа рефлектор

Самое большое преимущество рефлекторов — их низкая стоимость. При той же апертуре они значительно дешевле телескопов любого другого типа. Кроме того, нужное зеркало для объектива рефлектора можно изготовить собственными силами или в крайнем случае — прос­то купить, а трубу такого телескопа нетрудно собрать в домашних условиях.

Практически все любительские телескопы с большой собирающей поверхностью (диа­метры объектива свыше 200 мм) являются рефлекторами. Минималь­ный диаметр объектива рефлекторов, которые обычно используют для общих наблюдений, составляет около 150 мм; такой рефлектор стоит не дороже рефрактора с объективом диаметром 75 мм. По­скольку рефлектор имеет большую собирающую поверхность, в него можно наблюдать более слабые объекты, однако он не столь ком­пактен, как рефрактор.

Рефлекторы меньших размеров, имеющие малые фокальные отношения, по своим характеристикам занимают промежуточное положение между биноклями и обычными рефлек­торами; к тому же они достаточно компактны.

Однако у рефлекторов есть и недостатки. Наиболее существенные из них — необходимость время от времени обновлять отражающие, покрытия и юстировать оптические элементы. При отсутствии до­рогостоящего оптического стекла, герметически закрывающего трубу рефлектора, приходится укрывать каждое зеркало телескопа крышкой или чехлом, чтобы воспрепятствовать проникновению пыли.

При наблюдениях окуляр в телескопе системы Ньютона может оказаться в неудобном положении; чтобы избежать этого, следует предусмотреть возможность вращения трубы телескопа.

Если труба рефлектора не закрыта герметически оптическим ок­ном, то холодный наружный воздух, проникая в нее, создает там воздушные потоки, ухудшающие изображение. Весьма эффективным средством борьбы с этим недостатком может быть использование больших теплоизоляционных труб, но чаще для этой цели применяют «трубы» скелетной конструкции.

К сожалению, в последнем случае возникают другие проблемы, связанные с потоками теплого воздуха от самого наблюдателя (так что при наблюдениях старайтесь одевать больше теплоизолирующей одежды!). Кроме того, при этом увели­чивается выпадение росы на оптические элементы. Поэтому большое значение приобретает правильная конструкция самой обсерватории.

Катадиоптрический (зеркально-линзовый) телескоп

Катадиоптрическая система телескопов (зеркально-линзовый телескоп)

Среди катадиоптрических телескопов наибольшее применение нахо­дят телескопы система Максутова и система Шмидта-Кассегрена.

При данном фокусном расстоянии они более портативны и удобны при наблюде­ниях, особенно в соединении с разнообразными устройствами, обеспе­чивающими слежение за сложным движением небесных тел. Естест­венно, такие телескопы значительно дороже как рефракторов, так и рефлекторов того же размера.

Катадиоптрические телескопы имеют большие фокальные отношения: f/10, f/12 и даже f/15, поэтому их можно использовать для выполнения тех же задач, которым служат рефракторы и рефлекторы системы Кассегрена.

Как проверить телескоп перед покупкой

Ряд исследований качества оптики телескопа можно провести само­стоятельно, но при этом следует помнить, что идеальных оптических систем не существует. Любая оптическая система искажает изображения, такие искажения называют аберрациями.

При изготовлении телескопа аберрации стремятся свести к минимуму. Конкретные требования к величине допустимых аберраций зависят от характера исследований, для которых предназначен данный телескоп. Например, при изучении планет, двойных звезд и фотографировании небесных объектов требования к величине допустимых аберраций более высо­кие, чем при наблюдениях переменных звезд.

Хроматическая аберрация, характерная в той или иной мере для биноклей, рефракторов и телескопов некоторых других типов, выра­жается в окрашивании изображения небесных тел. Она особенно заметна на резких границах между светлыми и темными областями, например на лимбах Луны, Венеры и т. д. Телескопы-рефлекторы не создают аберрации такого типа.

Наличие дисторсии (искажения в изображении взаимного распо­ложения звезд) можно проверить, наблюдая изображение прямой линии или прямоугольной кладки кирпича в стене дома.

Проверьте, как ваш телескоп строит изображение точечного ис­точника. По возможности это лучше делать в ночное время, исследуя изображение звезд. Такие проверки можно проводить и днем, на­блюдая «искусственные звезды» (солнечный свет, отраженный дале­ким воздушным шаром) или любой другой точечный источник света.

Да, хотя это звучит банально, но все же не лишним будет напомнить – телескоп это точный и очень чувствительный прибор. Тщательно проверьте его перед покупкой, разочарование от некачественной «игрушки» отобьет всю охоту заниматься изучением звездного неба

В хорошем телескопе изображение звезды находится точно в фокусе и имеет форму идеально круглого дифракционного диска. Эти изобра­жения должны иметь форму идеального круга не только в фокусе, но и вне его. Их вытянутость свидетельствует о наличии астигматизма или деформации оптических элементов телескопа, которая может возникнуть из-за неправильного крепления.

На кривизну поля указывает расфокусировка изображения звезды при перемещении ее от центра к краю поля зрения телескопа. Кривизна поля присуща большинству телескопов, но этот дефект в основном сказывается при фотографических наблюдениях. Другая аберрация, кома, проявляется в вытя­гивании изображения звезды (она принимает форму кометы) на краю поля зрения. Кома также присуща большинству телескопов, но более заметна в рефлекторах, чем в рефракторах.

Проверки механических узлов телескопов и их монтировка в основном имеют общий характер. Для хорошей работы необходимо добиться жесткости конструкции как самой трубы телескопа, так и его монтировки. Лучше всего это достигается твердым креплением осей телескопа — каждая закрепляется на двух достаточно разнесенных опорах.

Вращение вокруг осей должно быть плавным, а на эквато­риальных установках обе оси следует снабдить стопорными винтами. Все приводы, фокусирующая оправа окуляров и другие механизмы регулировки телескопа должны действовать без люфтов.

Источник: компиляция из различных источников, в то числе по книге “Азбука звёздного неба”, Сторм Данлоп, Москва, «Мир», 1990

Источник