Newton teleskobu

Newton teleskobu, İngiliz bilim insanı Isaac Newton (1642-1727) tarafından icat edilen, 1668'de tamamlanan ve bilinen en eski fonksiyonel yansıtıcı teleskoptur. Newton teleskobunun basit tasarımı, amatör teleskop yapımcıları arasında çok popüler olmuştur.

Tarih 
Isaac Newton'un yansıtıcı teleskop fikri yeni değildi. Galileo Galilei ve Giovanni Francesco Sagredo, refraktör teleskobun icat edilmesinden kısa bir süre sonra bir ayna kullanarak görüntü oluşturma hedefi olarak tartışmışlardır  ve Niccolò Zucchi gibi diğerleri 1616'ya kadar bu fikri denediklerini iddia etmişlerdir. Newton'un, James Gregory'nin parabolik aynalar kullanarak yansıtan teleskop tasarımlarını yansıtan 1663 Optica Promota kitabını okumuş olabileceği düşünülüyor. (Gregory'nin hayata geçirmekte başarısız olduğu bir teleskop modeli).

Newton yansıtıcı teleskobunu inşa etti, çünkü beyaz ışığın bir renk yelpazesinden oluştuğunu teorisini kanıtlayabileceğini düşünüyordu. Renk bozulması (kromatik sapma) Newton'un teleskoplarını kırmanın ana hatasıydı ve buna neyin sebep olduğu konusunda birçok teori vardı. 1660'ların ortalarında, renk teorisi üzerine yaptığı çalışmalarla Newton, bu kusurun, denediği prizmalar gibi davranan kırılma teleskobunun merceğinden kaynaklandığını ve beyaz ışığı parlak astronomik nesnelerin etrafındaki renk gökkuşağına böldüğü sonucuna vardı. Eğer bu doğruysa, o zaman bir lens kullanmayan bir teleskop - yansıtıcı bir teleskop inşa edilerek renk sapmaları ortadan kaldırılabilirdi.

1668'in sonlarında Isaac Newton ilk yansıtıcı teleskobunu yaptı. Objektif aynası için en uygun malzeme olarak kalay ve bakır alaşımı (spekulum metali) seçti. Daha sonra aynayı şekillendirmek ve öğütmek için araçlar tasarladı (optik yüzeyi parlatmak için bir adım aralığı kullanan ilk kişi olabilir). Yapısını basitleştirmek için aynası için bir parabol yerine küresel bir şekil seçti; küresel sapmayı ortaya çıkarsa da, yine de renk sapmasını düzeltecekti. Reflektörüne, görüntüyü teleskobun yan tarafına monte edilen bir göz merceğine 90° açıyla yansıtmak için birincil aynanın odağına yakın bir diyagonal olarak monte edilmiş bir Newton teleskobunun tasarımının ayırt edici özelliğini ekledi. Bu eşsiz ekleme görüntünün objektif aynanın en az engellenecek şekilde görülmesini sağladı. Ayrıca tüp, montaj ve bağlantı parçalarını yaptı. Newton'un ilk versiyonunu birincil ayna çapı  ve f/5 odak oranına sahiptir. Teleskobun renk bozulması olmadan çalıştığını ve Jüpiter'in dört Galilei uydusunu ve Venüs gezegeninin hilal evresini görebildiğini buldu. Newton'un arkadaşı Isaac Barrow, 1671'in sonunda Londra Kraliyet Cemiyeti'nden küçük bir gruba ikinci teleskobu gösterdi. Ondan çok etkilendiler, Ocak 1672'de II. Charles'a gösterdiler. Newton aynı yıl toplumun bir üyesi olarak kabul edildi.

Kendisinden önceki Gregory gibi Newton da etkili bir reflektör inşa etmeyi zor buldu. Spekulum metalini düzenli bir eğriliğe öğütmek zordu. Yüzey de hızla kararmıştı, bu aynanın ortaya çıkan düşük yansıtıcılığının ve küçük boyutunun teleskopla görüşünün çağdaş refraktörlere kıyasla çok loş olduğu anlamına geliyordu. İnşaattaki bu zorluklar nedeniyle, Newton yansıtıcı teleskobu başlangıçta geniş ölçüde benimsenmedi. 1721'de John Hadley, Kraliyet Toplumu için çok gelişmiş bir model gösterdi. Hadley parabolik bir ayna yapma problemlerinin çoğunu çözmüştü. (Ayna çapı  olan Newton teleskobu    günün büyük hava kırılma teleskopları ile karşılaştırıldığında). Yansıtıcı teleskopların boyutu daha sonra hızla büyüdü ve tasarımlar yaklaşık 50 yılda bir birincil ayna çapında iki katına çıktı.

Newton tasarımının avantajları 

 Refraktör teleskoplarda bulunan renk sapmalarını içermez. 
 Newton teleskopları, belirli herhangi bir objektif çapı (veya diyafram) için genellikle diğer tiplerdeki karşılaştırılabilir kalitede teleskoplardan daha ucuzdur.
 Yalnızca bir yüzeyinin zeminde olması ve karmaşık bir şekle cilalanması gerektiğinden, genel imalat diğer teleskop tasarımlarına göre üretimi daha kolaydır. 
 Kısa bir odak oranı daha kolay elde edilebilir, bu da daha geniş görüş alanı sağlar. 
 Mercek teleskobun üst ucunda bulunur. Kısa f- ile birlikte oranlarda bu çok daha kompakt montaj sistemi sağlar (maliyeti azaltma ve taşınabilirlik dahil) .

Newton tasarımının dezavantajları 

 Newton teleskobu, parabolik aynalar kullanan diğer yansıtıcı teleskop tasarımları gibi, görüntülerin içe ve optik eksene doğru parlamasına neden olan eksen dışı bir sapmadan muzdariptirler (görüş alanının kenarına doğru yıldızlar "kuyruklu yıldız benzeri" bir şekil alır). Bu parlama eksen üzerinde sıfırdır ve artan alan açısı ile doğrusaldır ve ayna odak oranının (ayna odak uzunluğunun ayna çapına bölünmesiyle) ters orantılıdır. Üçüncü dereceden teğet koma için formül 3θ / 16F²'dir (F odak oranıdır) burada θ radyan cinsinden görüntüye olan açı eksenidir. Odak oranı f/6 veya daha düşük olan Newton teleskoplarının (örneğin f/5) görsel veya fotoğrafik kullanım için giderek daha ciddi komaya sahip oldukları düşünülmektedir. Düşük odak oranlı birincil aynalar, alandaki görüntü netliğini arttırmak için komanın düzelmesini sağlayan lenslerle birleştirilebilir.

 Newton teleskobunun ışık yolundaki ikincil ayna nedeniyle merkezi bir tıkanıklığı vardır. Bu engel ve ayrıca ikincil aynanın destek yapısının (örümcek adı verilen) neden olduğu kırınım artışları kontrastı azaltır. Görsel olarak, bu etkiler iki veya üç ayaklı kavisli bir örümcek kullanılarak azaltılabilir. Bu, kırınım yan lob yoğunluklarını yaklaşık dört kat azaltır ve dairesel örümceklerin rüzgar kaynaklı titreşime daha yatkın olma potansiyeli ile görüntü kontrastını geliştirmeye yardımcı olur.
 Taşınabilir Newton'lular için kolimasyon bir sorun olabilir. Birincil ve ikincil, taşıma ve elleçleme ile ilgili şoklar hizadan çıkabilir. Bu, teleskobun her ayarlandığında yeniden hizalanması (toplanması) gerekebileceği anlamına gelir. Refraktör ve katadioptrik gibi diğer tasarımlar (özellikle Maksutov teleskobu türü) sabit kolimasyona sahiptir. Yüksek odak açıklıklı 100mm den fazla odak açıklıklı Newton teleskoplarının taşınabilirliği uzun dönem sorun olsa da Dobson kundak ve John Dobson'un getirdiği yenilikler bu teleskopların taşınabilirliğini arttırmış ve üretimini de kolaylaştırmıştır.  
 Odak düzlemi, asimetrik bir noktada ve optik tüp düzeneğinin üstündedir. Görsel gözlem için, özellikle ekvatoral teleskop yuvalarında, tüp yönü göz merceğini çok zayıf bir izleme pozisyonuna getirebilir ve daha büyük teleskoplar erişmek için merdiven veya destek yapıları gerekebilir. Bazı tasarımlar, mercek montajının veya tüm tüp tertibatının daha iyi bir konuma döndürülmesi için mekanizmalar içerir. Araştırma teleskopları için, bu odakta monte edilen çok ağır enstrümanların dengelenmesi dikkate alınmalıdır.
 Görüntüyü tamamen ters gösterir. Bu durum astronomik gözlemlerde sorun oluşturmasa da karasal gözlemlerde sorun çıkarır. Refraktör veya yeni Schmidt Cassigrain teleskopların aksine karasal gözlem yapılması son derece zordur. Refraktör teleskoplarda kullanılan görüntü düzeltici 45 derecelik prizma diagonaller bu teleskoplarda işe yaramaz, fakat gelişen teknoloji ile dürbünlerdeki çatı sistemine benzer Bak-4 ve Bak-7 dizayn görüntü düzelticiler (image rectifier) bu teleskoplar için bulunmuş ve karasal gözlem koşulları iyileşmiştir.
Refraktör ve pek çok Schmidt Cassigrain teleskop (Ritchey-Chretien hariç) aksine kapalı değil, açık dizayna sahiptirler. Bu, teleskobun refraktör ve diğer kapalı dizayn teleskopların aksine buğulanmadan etkilenmesini engellemesine karşın, toza ve çevresel diğer etkilere karşı görüş ekipmanını ve aynaları hassas hale getirir. Temizlenmesi, korunması daha zahmetlidir.

Varyasyon

Jones-Bird 
Jones-Bird reflektör teleskobu (bazen Bird-Jones olarak da adlandırılır), amatör teleskop pazarında satılan geleneksel Newton tasarımında bir ayna lensi (katadioptrik) varyasyonudur. Tasarım, parabolik bir ayna yerine küresel bir ana ayna kullanır; küresel sapmalar, genellikle odaklama tüpünün içine veya ikincil aynanın önüne monte edilmiş olan alt diyafram düzeltici mercek ile düzeltilir. Bu tasarım, teleskobun boyutunu ve maliyetini azaltır (daha uzun maliyetli bir küresel ayna ile birleştirilmiş bir " telefoto" tipi düzende odak uzunluğunu genişleten düzeltici ile). Bu tasarımın ticari olarak üretilen versiyonlarının, teleskop pazarının ucuz ucunu hedefleyen bir teleskopta doğru şekilli bir alt diyafram düzeltici üretme zorluğu nedeniyle optik olarak tehlikeye girdiği kaydedilmiştir.

Galeri

Notlar

Kaynakça 

 Smith, Warren J., Modern Optik Mühendisliği, McGraw-Hill Inc., 1966, s.   400

Isaac Newton
İngiliz icatları
Teleskop tipleri