تلسکوپ چطور کار می نماید؟ کندوکاو در وسیله ای ساده اما شگفت انگیز - وبلاگ بخار

به گزارش وبلاگ بخار، اگر شما هم مانند من با تماشا ستاره های آسمان ساعت ها سرگرم می شوید یا دائما در جستجوی صورت های فلکی هستید، احتمالا خرید یک تلسکوپ حرفه ای برای شما در اولویت قرار گرفته است. اما قبل از خرید، شناخت چنین وسیله ای و آنالیز نحوه کار آن می تواند شما را به گزینه ای مناسب تر با توجه به کاربری ای که انتظار دارید و بودجه ای که دارید نزدیک تر کند. مطمئن باشید که با کسب دانش کافی در این مورد، تلسکوپ جدیدی که خریداری نموده اید در زمان استفاده شما را ناامید نخواهد کرد.

چرا نمی توان با چشم غیر مصلح اجسام دور را دید؟

تلسکوپ وسیله ای شگفت انگیز است و این توانایی را دارد که اجسام دور را بسیار نزدیک تر از آنچه هست، نشان دهد. تلسکوپ ها در اشکال و میزان های مختلفی وجود دارند و از یک اسباب بازی بچه گانه 200 هزارتومانی گرفته تا تلسکوپ فضایی هابل یا جیمز وب که چندین تن وزن دارد را شامل می شوند. تلسکوپ های آماتور جایی در بین این دو قرار دارند. اگرچه این دسته از محصولات به میزان هابل قدرتمند نیستند، اما می توانند کارهای باورنکردنی انجام دهند. به عنوان مثال، یک تلسکوپ کوچک 6 اینچی (15 سانتی متری) به شما این امکان را می دهد که نوشته روی یک سکه را از فاصله 150 فوتی (46 متری) بخوانید!

بیشتر تلسکوپ هایی که امروزه در بازار می بینید یکی از این دو نوع هستند:

• تلسکوپ شکستی یا تلسکوپ انکساری که از عدسی های شیشه ای در آن استفاده شده است.
• تلسکوپ انکساری که به جای عدسی از آینه در آن ها استفاده شده است. البته هر دوی این محصولات دقیقاً یک کار را اما به روش های کاملاً متفاوتی انجام می دهند.

برای درک نحوه عملکرد تلسکوپ، اجازه دهید کار را با یک سوال جلو ببریم. چرا نمی توانید جسمی را که دور است با چشم ببینید؟ به عنوان مثال، چرا نمی توانید نوشته های روی یک سکه را در حالی که 40 متری از شما دورتر قرار گرفته است را با چشم غیرمسلح خواند؟ پاسخ به این سوال ساده است!

سکه ای در فاصله دور، فضای زیادی را روی صفحه چشم (شبکیه) نمی گیرد. اگر بخواهیم در خصوص این قضیه از دید دیجیتال صحبت کنیم، باید بدانید که در فاصله 40 متری، نوشته های روی سکه نمی توانند پیکسل های کافی را روی حسگر شبکیه ایجاد نمایند تا بتوانید نوشته ها را بخوانید. با این حال اگر چشم بزرگ تری داشتید، می توانید نور بیشتری را از طرف سکه جمع آوری کنید و تصویر واضح تری را به دست آورید و سپس بخشی از آن تصویر را بزرگ نمایی کنید تا پیکسل های بیشتری روی شبکیه ی شما کشیده گردد.

تلسکوپ چطور کار می نماید؟ (به زبان ساده)

جالب است بدانید که دو قطعه در یک تلسکوپ امکان دید اجسام دور را فراهم می نمایند که چشمان شما از آن ها به آن شکل بی بهره است:

1. عدسی شیئی (در تلسکوپ های شکستی) یا آینه اولیه (در تلسکوپ های بازتابی) که می توانند نور زیادی را از یک جسم دور جمع آوری نمایند و آن نور یا تصویر را به نقطه کانونی برسانند.
2. عدسی چشمی که نور را از کانون عدسی شیئی یا آینه اولیه دریافت می نماید و آن را توسعه می دهد یا به عبارتی بزرگنمایی را انجام می دهد تا تصویر بخش بزرگی از شبکیه را در بگیرد. این دقیقا همان اصلی است که یک ذره بین هم از آن استفاده می نماید. یک تصویر کوچک را دریافت می نماید و آن را روی شبکیه چشم پخش می نماید تا بزرگ به نظر برسد.

طبیعتا زمانی که عدسی شیئی یا آینه اولیه را با عدسی چشمی ترکیب کنید، یک تلسکوپ خواهید داشت. مجدداً، باید تاکید نمود که ایده اصلی این وسیله در این است که نور زیادی را جمع آوری کند تا یک تصویر روشن در داخل تلسکوپ ایجاد گردد و سپس از چیزی مانند ذره بین برای بزرگنمایی (بزرگنمایی) آن تصویر استفاده کند تا فضای زیادی را روی شبکیه شما اشغال کند.

تلسکوپ ها دو ویژگی اصلی دارند که به یاری آن ها می توانید در خصوص کیفیت این وسیله صحبت کنید، اینکه چقدر خوب می تواند نور را جمع کند و چقدر می تواند تصویر را بزرگ کند، شاخص اصلی سنجش تلسکوپ است. توانایی تلسکوپ در جمع آوری نور مستقیماً با قطر عدسی یا آینه (دیافراگم) که برای جمع آوری نور استفاده می گردد، مرتبط است. به طور کلی، هرچه دیافراگم بزرگتر باشد، تلسکوپ نور بیشتری را جمع آوری و فوکوس می نماید و طبیعتا تصویر نهایی واضح تر می گردد. بزرگنمایی تلسکوپ (توانایی آن در توسعه تصویر) به ترکیب عدسی های مورد استفاده در آن بستگی دارد. عدسی چشمی مسئول بزرگنمایی است و از آنجایی که تقریباً با هر تلسکوپی با استفاده از چشمی های مختلف می توان به بزرگنمایی رسید، توجه به دیافراگم فاکتور مهمتری نسبت به میزان بزرگنمایی آن است.

درک فیزیک مربوط به چگونگی کارکرد تلسکوپ

به منظور درک اینکه یک تلسکوپ واقعاً چگونه کار می نماید، اجازه دهید که نگاهی به کارکرد و فیزیک پشت یک تلسکوپ شکستی (از نوع عدسی دار) بیاندازیم. در ابتدای کار باید اشاره کنیم که فردی به نام هانس لیپرشی از میدلبورگ هلند، را می توان به عنوان مخترع تلسکوپی با عدسی نورشکن (تلسکوپ های شکستی) در نظر گرفت. جای توجه دارد که بدانید اولین تلسکوپ ها به وسیله بازرگانان دریایی و ارتش مورد استفاده قرار می گرفتند. گالیله اولین کسی بود که از این وسیله در نجوم استفاده کرد، با این حال طرح های هر دوی این افراد ترکیبی از عدسی های محدب و مقعر بود. در حدود سال 1611، کپلر طراحی این دو تن را بهبود بخشید تا دو عدسی محدب در ساختار سیستم خود داشته باشد که تصویر را وارونه می نماید. جالب است بدانید که پس از گذر سال ها همچنان طراحی کپلر در دنیای امروز مورد استفاده است.

تلسکوپ های شکستی که بیشتر ما با آن آشنا هستیم دارای بخش های زیر است:

• یک لوله بلند، ساخته شده از فلز، پلاستیک یا چوب
• یک لنز ترکیبی و شیشه ای در قسمت جلویی دستگاه (عدسی شیئی)
• یک لنز ترکیبی و شیشه ای دوم (چشمی)

لوله تلسکوپ ها لنزها را در فاصله مناسب از یکدیگر نگه می دارد، بعلاوه به جلوگیری از نشستن گرد و غبار، رطوبت و نور بر روی عدسی ها و جلوگیری از اختلال در ایجاد تصویری واضح یاری می نماید. عدسی شیئی نور را جمع آوری و سپس آن را خم می نماید تا نور را به نقطه کانونی در نزدیکی پشت لوله متمرکز کند. پس از این اتفاق چشمی تلسکوپ تصویر را را بر روی شبکیه چشم می رساند و تصویر را بزرگ می نماید. گفتنی است که فاصله کانونی چشمی ها بسیار کوتاهتر از عدسی های شیئی هستند.

تلسکوپ آکروماتیک چیست؟

یک تلسکوپ شکستی می تواند در هر طول موجی از نور مرئی کار کند اما نکته اصلی این است که تمام طول موج ها فاصله کانونی یکسانی در داخل لوله تلسکوپ ندارند و بسته به طول موج خود در فواصل مختلف همگرا می شوند. همین مساله هم باعث ایجاد انحراف رنگی در تصویر خروجی می گردد و شما در اطراف لبه های خارجی تصویر معمولا شاهد هاله ای تار هستید. یک تلسکوپ آکروماتیک این موضوع را به خوبی برطرف می نماید چرا که از لنزهای مخصوصی ساخته شده است که ترکیب بلور فلینت و شیشه کراون است.

آیزاک نیوتن در سال 1680 هم با مشکل تلسکوپ هایی با مشکل هاله رنگین کمان در اطراف تصویر روبرو بود به همین علت هم به جای استفاده از عدسی برای جمع آوری نور، از یک آینه منحنی و فلزی (آینه اولیه) برای جمع آوری نور و انعکاس آن به نقطه کانونی استفاده کرد. جالب است بدانید که آینه ها مشکل انحراف رنگی مانند لنزها را ندارند.

آیا رصد مشتری با تلسکوپ شکستی قابل انجام است؟

در حالت کلی باید بدانید که تلسکوپ های انکساری قدرت تفکیک به میزان کافی بالایی دارند تا جزئیات سیاراتی مانند مشتری و زحل و ستاره های دوتایی را بتوان دید. با این حال، ساخت عدسی های شیئی بزرگ (بیشتر از 4 اینچ یا 10 سانتی متر) برای این نوع از کالاها سخت است. اگر هزینه هر واحد دیافراگم را در نظر بگیرید، تلسکوپ های شکستی نسبتاً گران در می آیند. از آنجایی که دیافراگم سایز محدودی دارد، یک تلسکوپ شکستی برای رصد اجرام کم نور و عمق آسمان، مانند کهکشان ها و سحابی ها، کمتر از سایر انواع تلسکوپ کاربردی است.

مروری بر ساختار عدسی چشمی و خرید عدسی تلسکوپ وبلاگ بخار

همانطور که تا به اینجا متوجه شدید شما می توانید آسمان را با یاری عدسی چشمی مشاهده کنید. البته توجه داشته باشید که چیزی که می بینید وارونه است. چشمی دومین عدسی در ساختار یک تلسکوپ است و برای آن ها طرح های اپتیکی بسیاری وجود دارد، چشمی ها از یک یا چند لنز ترکیبی تشکیل شده اند و تقریباً تلسکوپی کوچک هستند.

هدف از قراردان عدسی چشمی بر روی تلسکوپ شامل موارد زیر می گردد:

• این نوع از عدسی ها به شما این امکان را می دهند که بزرگنمایی تلسکوپ را تغییر دهید
• یک تصویر واضح فراوری می نمایند
• می توانند فاصله ای بین چشم شما و عدسی چشمی هنگامی که تصویر در فوکوس است ایجاد نمایند.
• میدان دید تلسکوپ را معین می نمایند: به طور کلی میدان دید تلسکوپ ها شامل میدان ظاهری و میدان دید واقعی می گردد. در میدان دید ظاهری شما می توانید درکی از اینکه چه میزان از آسمان، بر حسب درجه، تنها به وسیله چشمی از لبه ای به لبه دیگر آن دارید، داشته باشید. میدان دید واقعی تعیین می نماید زمانی که چشمی در تلسکوپ قرار می گیرد، چه میزان از آسمان دیده می گردد.

آشنایی با انواع چشمی های تلسکوپ

در این بخش مروری کوتاه بر آن انواع عدسی های چشمی و مزایا و معایب هر یک خواهیم داشت.

چشمی های هویگنس و رامزدن (Huygens)

به طور کلی چشمی های هویگنس و رامزدن جزو قدیمی ترین طرح ها برای عدسی چشمی هستند. این نوع عدسی چشمی از دو عدسی یکسان که یک طرف آن ها تخت و طرف دیگر دارای انحنا است تشکیل شده است. این دست از محصولات مشکل هاله رنگی در تصویر دارند و اغلب با کم هزینه ترین و کم اثرترین تلسکوپ ها همراه هستند.

چشمی های ارتوسکوپی (Orthoscopic)

چشمی های ارتوسکوپی به وسیله ارنست ابه در سال 1880 اختراع شدند و دارای چهار بخش و میدان دید ظاهری 45 درجه هستند که تا حدودی باریک است. طراحی اپتیکال این نوع عدسی نمای واضحی را ارائه می نماید و می توان از آن برای مشاهده سیاره ها به شکلی ایدئال استفاده کرد.

چشمی های RKE

چشمی های RKE یک طرح سه بخشی دارند که تصاویر را در یک میدان دید 40 درجه با میزانی کمی هاله رنگی فراوری می نمایند. این دسته از چشمی ها در تلسکوپ هایی با فاصله کانونی زیاد برترین عملکرد را دارند و هم از منظر مالی و هم عملکردی جزو برترین گزینه های خرید هستند.

چشمی ارفل

جالب است بدایند که چشمی ارفل در طول جنگ جهانی دوم اختراع شد. این دسته از چشمی ها دارای طراحی پنج تکه و میدان دید گسترده و 60 درجه هستند ولی به خاطر رنج بردن از خطای آستیگمات و فراوری تصویر دوگانه در بزرگنمایی زیاد کار آمد به شمار نمی روند و برای مشاهده سیاره ها نامناسب اند.

چشمی Plossl

چشمی Plossl دارای طراحی چهار یا پنج تکه با میدان دید 50 درجه است و در میزان های 15 تا 30 میلی متری برترین عملکرد را دارند. این نوع از عدسی ها برای مشاهده سیاره ها جزو چشمی های محبوب به حساب می آیند.

چشمی های ناگلر

چشمی های ناگلر در سال 1982 جهت تصحیح خطای کما و ایجاد میدان دید بالا (82 درجه) به منظور بهره گیری حدبیشتر از تلسکوپ ها در رصدهای گوناگون طراحی و اختراع شده است. این دسته از چشمی ها جزو گزینه های گران قیمت بازار به شمار می روند.

عدسی های چشمی بارلو

لنزهای بارلو می توانند راهی ارزان برای افزایش بزرگنمایی باشند. معمولاً عدسی های بارلو در بزرگنمایی های 2، 3 و 5 برابر در بازار موجود هستند. البته استفاده از بارلو به معنای کاهش میزان نور و روشنایی تصویر است و ممکن است کیفیت تصویر را کاهش دهد.

منبع: howstaffworks