Priča o teleskopima počinje u 17. veku kada su
holandski optičari uočili da kada se dva sočiva postave na suprotnim
krajevima cevi, manje sočivo na jednom kraju cevi bi uvećalo sliku koju bi veće
sočivo, na suprotnom kraju cevi, sabiralo. Dakle, veće sočivo skuplja dosta više svetlosti nego što je to oko u stanju da skupi i tu
svetlost fokusira u jednoj tački koja se nalazila iza tog sočiva. Ti uređaji su
u mogućnosti da to rade zahvaljujući pojavi koja se zove refrakcija.
Paralelni svetlosni zraci prolaze kroz konveksno (ispupčeno) sočivo. Sočivo prelama te svetlosne zrake i
sjedinjuje ih u tački zvanoj žiža, koja se nalazi iza tog sočiva, u istoj ravni
sa njim. Iza žiže se nalazi drugo sočivo, okular, koje tu fokusiranu sliku
uvećava. Ovakav tip teleskopa, zbog pojave na čijoj osnovi funkcioniše, zovemo
refraktorima. Današnji refraktori koriste dosta složeniji sistem sočiva,
međutim princip je ostao isti.
Refraktori su u početku imali veliku primenu u pomorkse svrhe sve dok ih Galileo Galilej nije uperio ka zvezdama. Teleskop koji je Galileo koristio bio je, naspram današnjih teleskopa, veoma skroman teleskop. Ali uprkos tome, Galilej je uspeo da posmatra faze Venere i četri Jupiterova meseca (koje danas u njegovu čast nazivamo Galilejevim mesecima) i da na osnovu tih posmatranja da prvu potvrdu Kopernikovog heliocentičkog sistema. Kakvo veličanstveno dostignuće uz pomoć tako male sprave.
Međutim, iako refraktori
predtavljaju fantastični izum oni nisu bez mane. Glavne mane refraktora su: cena proizvodnje velikih sočiva i hromatska aberacija. Naime, teleskop
funkcioniše, kao što smo naveli na početku teksta, tako što skuplja mnogo veću
količinu svetlosti nego što je to ljudsko oko u stanju da odradi. On tu
svetlost sakuplja uz pomoć sočiva. Dobra analogija je sa skupljanjem kišnice.
Da bi sakupili kišnicu potrebna nam je kofa u koju ćemo da je sakupimo. Što je
kofa veća, više kišnice će da sakupi. Isto je i sa teleskopima, što je veće
sočivo više svetlosti će da sakupi. Što više svetlosti sakupi slika če biti
jasnija, videće se više detalja, moći će da podnese veća uvećanja, i da prikaže
više tamnijih objekata. Međutim velika sočiva su teška, moraju biti
besprekorno ispolirana i obrađena, što ih čini veoma skupim. Cena sočiva raste
eksponencijalno sa povećanjem njegovih dimenzija.
Hromatska aberacija je pojava da se svetlost ne prelama
podjednako, već se različite svetlosne dužine (boje) fokusiraju u
različitoj tački. Ovo dovodi do toga da se, prilikom posmatranja, oko
posmatranog objekta stvara svetlosni halo ili duga. Danas se ovo delimično
rešava tako što se koriste višestruka sočiva, izrađena od različitih tipova
stakala, na ovaj način se hromatska aberacija smanjuje, ali ne eliminiše
potpuno. Refraktori koji koriste ovaj metod redukcije hromatske aberacije se
nazivaju ahromati. Ahromati su danas najzastupljeniji među refraktorima.
Postoji i druga vrsta refraktora, apohromati, koji koriste sočiva izrađena od
egzotičnih materijala kao što je fluorit i oni gotovo eliminišu hromatsku
aberaciju. Međutim oni su višestruko skuplji od ahromata ekvivalentne veličine.
Reflektrori
Uvidevši ove nedostatke, Isak Njutn je 1668 godine
konstruisao teleskop zasnovan na refleksiji. Dakle, umesto sočiva koristi se
sistem ogledala. Ogledala su lakša za proizvodnju, a samim tim znatno
jeftinija i ne pate od hromatske aberacije. Princip na kome ovaj tip teleskopa
funkcioniše je sledeći.
Svetlost ulazi u cev teleskopa i pada na primarno ogledalo,
koje se nalazi na kraju cevi. Primarno ogledalo je konkavno (oblika kao plitka
činija koju koristimo u kuhinji). Zbog takvog oblika se svetlost, koja se od
njega odbije, skoncentriše u žiži koja se nalazi ispred ogledala. Bilo bi
prilično nepraktično kada bi posmatrač posmatrao sliku u žiži, jer bi svojom
glavom zaklonio izvor svetlosti. Zbog toga je Njutn uveo drugo tzv. sekundarno
ogledalo čija je uloga da skrene snop svetlosti za 90 stepeni i usmeri ga
okularu koji se nalazi na bočnom zidu teleskopa, i na taj način omogući
posmatranje bez opstrukcija. Kao što svetlosna moć teleskopa kod refraktora
zavisi od veličine sočiva, tako svetlosna moć reflektora zavisi od veličine
primarnog ogledala. Što je primarno ogledalo veće to će više svetlosti moči da
sakupi. Više svetlosti znači jasnija slika, više tamnijih objekata, sa više
detalja.
Prednost reflektora (ili ti Njutnovih teleskopa, kako ih
danas nazivamo u čast njihovom tvorcu) u odnosu na refraktore su, kao što smo
već naveli, cena a samim tim i veća svetlosna moć (danas su astronomima
amaterima dostupni reflektori koji imaju prečnik objektiva od 400mm pa
čak i više, dok se refratkori veći od 150mm, zbog njihove cene, izuzetno retko
sreću u praksi astronoma amatera) i nedostatak hromatske aberacije. Dok se
prednosti refraktora u odnosu na reflektore ogledaju u boljem kontrastu slike (Njutnovi
teleskopi i ako ne pate od hromatske aberacijie oni nisu imuni na druge
opstrukcije, npr. opstrukcija koju stvara sekundarno ogledalo umanjuje kontrast
slike, zatim usled otvorene cevi teleskopa dolazi do strujanje vazduha koji
dodatno degradira sliku), lakoći korišćenja i održavanja (ogledala je na
Njutnovim teleskopima potrebno često podešavati, tako da oni budu poravnati,
tzv. kolimacija).
Katadioptici
Pored ova dva osnovna tipa, reflektora i refraktora, postoji
i treći tip, Katadioptički teleskopi. Oni za svoj rad koriste kombinaciju
sočiva i ogledala. Dva najčešća tipa katadioptika su Schmidt-Cassegrain,
Maksutov-Cassegrain. Oba ova teleskopa funkcionišu na isti način, jedina
razlika je u sočivu na prednjoj strani teleskopa.
Ovi teleskopi rade na sledećem principu. Svetlost prolazi kroz sočivo, pada na primarno ogledalo, odbija se do sekundarnog, koji opet refletkuje svetlost ka rupi u primarnom ogledalu, na čijem kraju se nalazi okular. Dakle osnovna prednost u odnosu na reflektore ogleda se u zatvorenoj optičkoj cevi, što smanjuje strujanje vazduha, i samim tim smanjuje degradaciju slike koja dolazi usled istog. Glavna mana mu je znatno viša cena.
Ovi teleskopi rade na sledećem principu. Svetlost prolazi kroz sočivo, pada na primarno ogledalo, odbija se do sekundarnog, koji opet refletkuje svetlost ka rupi u primarnom ogledalu, na čijem kraju se nalazi okular. Dakle osnovna prednost u odnosu na reflektore ogleda se u zatvorenoj optičkoj cevi, što smanjuje strujanje vazduha, i samim tim smanjuje degradaciju slike koja dolazi usled istog. Glavna mana mu je znatno viša cena.