Optinis teleskopas

Optinis teleskopas – teleskopas, kuris dažniausiai surenka regimojo spektro elektromagnetinę spinduliuotę. Tačiau egzistuoja ir infraraudonųjų ir ultravioletinių spindulių teleskopai, kurie taip pat priskiriami optiniams.

Refraktorius 

Refraktoriuje šviesos spinduliai lūžta praėję pro stiklinių lęšių sistemas. Refraktoriuje įeinantys spinduliai palenkiami taip, kad susikirstų viename taške – „židinyje“. Ilgi ir ploni teleskopų refraktorių vamzdžiai primena tuos, kuriuos pirmą kartą 1609 m. panaudojo Galilėjus. Vamzdžio ilgis labai riboja židinio nuotolį (jis turi būti toks, kaip ir vamzdžio ilgis), todėl paprastai didesni nei „4“ teleskopai refraktoriai nėra itin patogūs. Nepaisant to, dėl savo paprastos konstrukcijos jie mėgstami pradedančiųjų, o patyrę mėgėjai renkasi refraktorius dėl jų gero kontrasto ir ryškumo. Kiekviename refraktoriuje yra mažiausiai du iškilieji lęšiai – objektyvas ir okuliaras. Objektyvas surenka šviesą, sklindančią iš dangaus šviesulio, ir sudaro apverstą jo atvaizdą objektyvo židinio plokštumoje. Šį atvaizdą galima nufotografuoti židinio plokštumoje padėjus šviesai jautrią plokštelę. Norint tą vaizdą apžiūrėti, reikia už židinio pastatyti kitą glaudžiamąjį (iškilų) lęšį – okuliarą, kurio židinio nuotolis daug trumpesnis negu objektyvo. Okuliaro ir objektyvo židiniai turi sutapti – tik tada bus matomas ryškus vaizdas. Refraktoriaus objektyvo skersmens ir židinio nuotolio santykis vadinamas teleskopo šviesingumu. Teleskopai, kurių šviesingumas yra nuo 1 iki 1/3, vadinami šviesingaisiais, o kurių šviesingumas nuo 1/8 iki 1/20, – mažo šviesingumo.

Teleskopo didinimą ω apibūdina objektyvo ir okuliaro židinių nuotolių f ir f‘ santykis:

.

Jei objektyvo židinio nuotolis f=3 m, tai norint gauti 100 kartų didesnį atvaizdą, reikia pasirinkti okuliarą, kurio židinio nuotolis 30 mm. Iš to išplaukia, kad teleskopo didinimas nepriklauso nuo objektyvo skersmens, o tik šviesos surinkimo geba – kuo jis didesnis, tuo daugiau surenka šviesos.

Kadangi pavieniais lęšiais dėl chromatinės aberacijos gaunamas spalvotas atvaizdas (įvairių spalvų, t. y. nevienodo bangų ilgio, spinduliai lūžta skirtingai ir susikerta ne toje pačioje židinio plokštumoje), tai teleskopų objektyvai ir okuliarai dažniausiai gaminami iš 3-5 įvairios formos lęšių, kurie panaikina vienas kito aberacijas. Taip pat, norint išvengti chromatinių aberacijų, stengiamasi naudoti sudėtinius objektyvus iš kronstiklo (mažesnio optinio tankio) ir flinstiklo (didesnio optinio tankio).

Didžiausias pasaulyje refraktorius nuo 1897 m. veikia Jorko observatorijoje (JAV). Jo skersmuo 102 cm. Didesnius refraktorius pagaminti yra labai sunku.

Privalumai:
 dėl paprastos konstrukcijos lengva naudoti,
 beveik nereikia priežiūros,
 puikiai tinka Mėnulio, planetų ir dvinarių žvaigždžių stebėjimams,
 tinka gamtos stebėjimams,
 aukštas vaizdo kontrastas, nes nėra antrinio veidrodžio,
 gera spalvų korekcija achromatinės konstrukcijos teleskopuose, o apochromatinės bei fluorito – tiesiog puiki,
 uždaras optinis vamzdis sumažina vidines oro sroves, dėl to pagerėja vaizdo kokybė, bei apsaugoma optika,
 objektyvo lęšis sumontuotas nejudamai, todėl nereikalauja derinimo.

Trūkumai:
 brangiausias skersmens colis, lyginant su kitų konstrukcijų teleskopais,
 sunkesnis, gremėzdiškesnis ir ilgesnis nei to paties skersmens kitų konstrukcijų teleskopai,
 achromatiniai refraktoriai gali turėti spalvų iškraipymų.

Reflektorius 

Reflektoriuose šviesą surenka ne lęšis, o įgaubtas paraboloidinis veidrodis, padengtas plonu aliuminio sluoksniu, vienodai gerai atspindinčiu visų bangų ilgių šviesą ir surenkančiu ją pirminio židinio plokštumoje. Židinio plokštumoje gautas atvaizdas gali būti fotografuojamas arba apžiūrimas pro okuliarą. Norint gauti gerą atvaizdą, veidrodžio paviršius neturi nukrypti nuo parabolės formos daugiau negu 1/10 bangos ilgio, t. y. 40-60 nm.

Niutono židinio sistema 

Kadangi reflektoriaus pirminio židinio plokštuma yra dangaus pusėje nuo veidrodžio, stebėtojas, norintis stebėti vaizdą per okuliarą turi užlipti į viršų ir įkišti galvą į vamzdį, užstodamas iš dangaus objekto į teleskopą sklindančią šviesą. Norint to išvengti, sukurtos kelios reflektorių sistemos. Paprasčiausia yra vadinamojo Niutono židinio sistema. Ją pirmasis pritaikė Izaokas Niutonas. Atsispindėjusiame nuo parabolinio veidrodžio šviesos pluošte 45° kampu dedamas mažas plokščias veidrodis, kuris nukreipia šviesą į teleskopo vamzdžio šoną.

Kasegreno židinio sistema 

Daug patogesnė yra Kasegreno židinio sistema. Joje, vietoj pakreipto plokščio veidrodžio, statmenai šviesos pluoštui dedamas iškilasis hiperbolinis veidrodis, kuris atlieka dvi funkcijas:
 nukreipia šviesą atgal į didįjį veidrodį,
 pailgina židinio nuotolį, t. y. sumažina teleskopo šviesingumą.
Šviesos pluoštas sklinda pro skylę didžiojo veidrodžio centre ir susirenka židinio plokštumoje tuoj už veidrodžio. Vamzdžio gale patogu tvirtinti bet kokį stebėjimo prietaisą.

Kude židinio sistema 

Dar viena reflektoriaus sistema yra vadinama Kude židiniu. Jame be Kasegreno veidrodžio, dar montuojamas plokščias veidrodis, nukreipiantis šviesos pluoštą į skylę, esančią teleskopo korpuso šone. Teleskopų su Kude židiniu labai mažas šviesingumas (1/30-1/40).

Katadioptrikas 

Katadioptriniai teleskopai; katadioptrikai, tai optiniai prietaisai, veikiantys veidrodžių ir lęšių (reflektorių ir refraktorių) kombinacijos pagrindu. Dažniausiai pasitaiko šių konstrukcijų katadioptrikai: Šmidto-Kasegreno ir Maksutovo-Kasegreno. Katadiopriniai teleskopai savyje sujungia praktinius lęšių ir veidrodžių privalumus: jų vaizdo ryškumas ir kontrastingumas prilygsta refraktoriams, o iškraipymai esti maži kaip reflektorių.

Šmidto-Kasegreno konstrukcija 

Į Šmidto-Kasegreno teleskopą šviesa patenka per ploną asferinį Šmidto korekcijos lęšį, atsimuša į sferinį pirminį veidrodį, grįžta į vamzdžio pradžią. Ten ji atspindėta mažo antrinio veidrodžio nukreipiama į vamzdžio galą, kuriame įmontuotas okuliaras.

Šio konstrukcijos tipo teleskopai yra vieni populiariausių tarp mėgėjiškų astronomijos prietaisų. Masiškai gaminti buvo pradėti nuo 7-ojo praėjusio amžiaus dešimtmečio.

Maksutovo-Kasegreno konstrukcija 

Maksutovo teleskopas – reflektorinis teleskopas, kuriame prieš pagrindinį veidrodį  yra statomas iškilai įgaubtas lęšis, vadinamas menisku. Tokia konstrukcija pataiso neašines aberacijas, tuo pat metu leisdama išvengti chromatinės aberacijos.

Infraraudonųjų ir ultravioletinių spindulių teleskopai 

Infraraudonosios bangos glūdi už regimojo šviesos spektro. Visi objektai Visatoje, vėsesni kaip 3000 °C, skleidžia infraraudonuosius spindulius. Šiais teleskopais Žemėje ir kosmose žvelgiama į vėsesnius Visatos kūnus; jie gali aptikti tokius objektus kaip -200 °C temperatūros dulkių debesys. Infraraudonoji astronomija atrado tūkstančius anksčiau nepastebėtų galaktikų ir vandens garus kosmose.

Karščiausias Visatos žvaigždes, kurių temperatūra aukštesnė kaip 10 000 °C, astronomai aptinka ultravioletiniais teleskopais ir prietaisais. Dauguma ultravioletinių teleskopų įrengti dirbtiniuose palydovuose, nes ultravioletinę šviesą, atsklidusia i Žemę iš kosmoso, bemaž visą sugeria atmosfera, ir Žemės paviršiaus ji nepasiekia.

Didieji pasaulio teleskopai 

Didieji pasaulio teleskopai yra unikalūs didelio tikslumo mechaniniai, optiniai ir elektroniniai prietaisai. Juos projektuojant ir gaminant, susiduriama su techninėmis problemomis. Dešimčių ir net šimtų tonų masės teleskopai turi būti nukreipiami į dangaus objektus 1" tikslumu. Teleskopas suprojektuojamas ir pagaminamas per keletą metų. Didžiausi teleskopai kainuoja daugiau nei 100 mln. JAV dolerių. Didesnius kaip 8 m skersmens teleskopų veidrodžius sunku pagaminti, todėl jie sudaromi iš mažesnių.

Didžiausias pasaulyje veikiantis (1993 m. duomenimis) 10 m skersmens teleskopas yra Mauna Kea observatorijoje, Havajų salose. Jo veidrodis sudarytas iš 36 šešiakampių veidrodžių, sudėtų kaip bičių korys.

Didžiausias Lietuvoje ir Šiaurės Europoje yra Molėtų observatorijos 165 cm skersmens Ričio ir Kretjeno sistemos reflektorius.

Šaltiniai 

 
Optiniai prietaisai

ja:天体望遠鏡#光学望遠鏡