Teleskoop

Teleskoop (vanakreeka sõnadest "tēle" 'kaugele, kaugel' ja "skopeō" 'vaatan') on seade kaugete objektide uurimiseks. Teleskoop kogub ja koondab elektromagnetilist kiirgust. Kõige levinumad on optilised teleskoobid, mis koondavad nähtavat valgust, samuti ultraviolett- ja infrapunakiirgust. Nähtavast valgusest pikemaid laineid kasutavad raadioteleskoobid, lühemaid laineid röntgenteleskoobid ja gammateleskoobid.
Optiline teleskoop suurendab kaugete objektide näivaid nurkmõõtmeid ja objektide näivat heledust. Teleskoopide optikasüsteemid võivad koosneda nii läätsedest kui peeglitest. Optikasüsteemi ülesanne on tekitada kujutis, mida on võimalik vaadelda ja ka jäädvustada.
Valgust koondava elemendina on optikasüsteemis objektiiv, mille peamisteks parameetriteks on fookuskaugus ehk kui kaugel objektiivist ja kui suurelt tekib kauge objekti kujutis. Peegelteleskoopide korral vastab objektiivile peapeegel. Üldistatult nimetatakse teleskoobi efektiivset valgust koguvat ava apertuuriks, mille suurust väljendab selle läbimõõt. Kujutise jälgimiseks on optikasüsteemis okulaar, millega vaadeldakse ja suurendatakse objektiivi tekitatud kujutist.
Optiliste teleskoopide tüübid.
Optilisi teleskoope liigitatakseoptikasüsteemi valgust koondavate elementide järgi järgmiselt.
Kõikidest teleskoobitüüpidest on läbi aegade loodud arvukalt modifikatsioone, mis erinevad prototüüpidest eelkõige optiliste pindade arvu või lisaelementide (läätsede, peeglite) poolest.
Teleskoopide monteeringud.
Ekvaatorilise monteeringuga teleskoop pöörleb tasapinnas, mis on paralleelne ekvaatori tasapinnaga (maapinna suhtes kaldu). Sellist monteeringut kasutatakse astrofotograafias, sest teleskoobi pööramisel kellamehhanismiga saab hoida vaatevälja tähtede suhtes liikumatuna, kuigi Maa pöörleb. Teine monteeringu tüüp on asimutaalne monteering, mis on lihtsam, teleskoop pöörleb ümber kahe telje, millest üks on vertikaalne ja teine horisontaalne. Sellist monteeringut kasutatakse lihtsates teleskoopides, nagu Dobsoni teleskoop, kuid samuti arvutiseeritud teleskoopides. Arvutiseeritud teleskoopides juhib arvuti (mikrokontroller vms.) teleskoobi pööramist, mistõttu pööramist on võimalik teostada ka samamoodi nagu ekvaatorilse monteeringuga teleskoopides, ning neid teleskoope saab samuti kasutada astrofotograafias.
Teleskoopide omadused.
Teleskoopide omadusi saab iseloomustada mitme parameetriga, mõned olulisemad on järgmised.
Nurklahutusvõime.
Nurklahutusvõimet arvutatakse Rayleigh' kriteeriumist lähtudes valemiga
formula_1
kus formula_2 on nurklahutusvõime radiaanides, formula_3 on elektromagnetkiirguse (erijuhul nähtava valguse) lainepikkus ning formula_4 apertuuri läbimõõt. Seejuures tuleb silmas pidada, et nii lainepikkust kui apertuuri tuleb esitada sama mõõtühikuga. Saamaks teleskoobi lahutusvõimet kaaresekundites, tuleb formula_2 korrutada arvuga 206 265 (nii palju on kaaresekundeid radiaanis).
Näiteks rohelise valguse (formula_6 nanomeetrit) jaoks võib nurklahutusvõime arvutamiseks kasutada toodud valemi lihtsustust:
formula_7
kus formula_2 on teleskoobi nurklahutusvõime kaaresekundites ning formula_4 teleskoobi apertuuri läbimõõt millimeetrites.
Mastaap.
Mastaap on pöördvõrdeline fookuskaugusega:
formula_10
kus formula_11 on mastaap, ühikuga kaaresekundit millimeetrile, ning formula_12 on teleskoobi fookuskaugus millimeetrites. Mida pikem on teleskoobi fookuskaugus, seda suurem on taevakeha kujutis fokaaltasandil (fookust läbival optilise telje risttasandil). Kujutise läbimõõt fokaaltasandil on siis arvutatav seosest
formula_13
kus formula_14on taevakeha nurkläbimõõt ja formula_11 kujutise mastaap. Näiteks: Päikese või Kuu (nurkläbimõõt keskmiselt 30 kaareminutit ehk 1800 kaaresekundit) kujutise keskmine läbimõõt 1-meetrise fookuskaugusega teleskoobi fookuses on 8,73 millimeetrit, 10-meetrise fookuskaugusega teleskoobi korral aga 87,3 millimeetrit.
Teleskoobi suurendus.
Teleskoobi suurendus on võrdne objektiivi fookuskauguse formula_12 ja okulaari fookuskauguse formula_17 suhtega:
 formula_18
Suurendust muudetakse harilikult okulaari fookuskauguse muutmisega, tavaliselt okulaari vahetamisega. Alternatiivne võimalus suurenduse muutmiseks on teleskoobi efektiivse fookuskauguse muutmine, kasutades selleks fookuselühendajat või -pikendajat.
Minimaalne ja maksimaalne kasulik suurendus.
Teleskoobi minimaalse kasuliku suurenduse määrab inimese silm, täpsemalt silmaava maksimaalne läbimõõt. Täielikult pimedusega kohanenud silmaava läbimõõt on umbes 7 millimeetrit. Minimaalne suurendus leitakse teleskoobi apertuuri ja silmaava läbimõõdu jagatisena. Näiteks 100-millimeetrise apertuuriga teleskoobil on see umbes 14 korda. Kui kasutada teleskoobiga veel väiksemat suurendust, läheb osa objektiivi poolt kogutud valgusest silmaavast kasutult mööda.
Teleskoobiga ei ole võimalik saada kuitahes suurt suurendust. Kui suurendust hakata tõstma, jõutakse ühel hetkel selleni, et suurendatakse üha suuremaks kettaks teleskoobis tekkivat difraktsioonkujutist ning suurenduse edasisel tõstmisel mingeid uusi detaile enam nähtavale ei tule. Maksimaalseks kasulikuks suurenduseks loetakse tavaliselt suurendust, mille arvväärtus on apertuuri läbimõõt millimeetrites korda 2, kuid see sõltub veidi teleskoobi optikasüsteemist ja selle komponentide kvaliteedist.
Valgusjõud.
Teleskoobi valgusjõudu esitatakse fookuskauguse ja apertuuri läbimõõdu suhtena. Saadud suhet nimetatakse ka suhteliseks avaks ning tähistatakse tavaliselt näiteks F/10 või F10. Oluline on märkida, et mida valgusjõulisem on teleskoop, seda suurem on suhteline ava, kuid seda väiksem on arv suhtelise ava tähistuses.
Sama apertuuri läbimõõdu korral on valgusjõulisem lühema fookuskaugusega teleskoop ning sama fookuskauguse korral on valgusjõulisem teleskoop, mille apertuur on suurem.
Näiteks 0,1 m avaga ja 1 meetrise fookuskaugusega teleskoobi suhteline ava on F/10. See kogub vaatlusobjektilt fokaaltasandi ühikulisele pindalale mingi energiahulga E. Sama läbimõõduga avaga, kuid kaks korda lühema fookuskaugusega teleskoobi suhteline ava on F/5, ning see kogub samalt vaatlusobjektilt ühikulisele fokaaltasandi pindalale 4 korda rohkem energiat. Fookuskauguse pikendamisel energiahulk pindalaühiku kohta väheneb.