Teleskopi

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

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.