Кіріспе

Шағылыстыратын телескоптың түрі – Ньютондық телескоп, сондай-ақ Ньютондық шағылыстырғыш немесе жай ғана Ньютондық деп аталады. Бұл түрін ағылшын ғалымы сэр Исаак Ньютон ойлап тапқан, ол қуыс негізгі айна мен жазық диагональды екінші айна қолданатын шағылыстыратын телескоп. Ньютонның алғашқы шағылыстыратын телескопы 1668 жылы аяқталды және ол ең ерте белгілі жұмыс істейтін шағылыстыратын телескоп болып табылады. Ньютондық телескоптың қарапайым құрылысы оны әуесқой телескоп жасаушылардың арасында кең танымал етті.

Сипаттама

Ньютон телескопы негізгі айнадан немесе линзадан, көбінесе парабола тәрізді, және кішкентай, жазық екінші айнадан құралады. Негізгі айна аспанның белгілі бір бөлігінен жарық жинауға мүмкіндік береді, ал екінші айна жарықты оптикалық осьтен тік бұрышпен қайтарады, осылайша оны окуляр арқылы қарауға болады.

Ньютондық жобаның артықшылықтары

Оларда рефракциялық телескоптарда кездесетін түсті аберрация жоқ. Ньютондық телескоптар, әдетте, бірдей объектив диаметрі (немесе апертурасы) үшін басқа типтегі, соған тең сапалы телескоптардан арзан болады. Тек бір бетін ұнтақтап, күрделі пішінге келтіру қажет болғандықтан, жалпы өндіріс басқа телескоп конструкцияларына қарағанда (Грегориандықтар, Кассегрендықтар және ерте рефракторлар екі бетін өңдеуді қажет етеді. Ал кейінірек ахроматтық рефрактор объективтері төрт беттен тұрады) әлдеқайда қарапайым. Ықшам фокус арақатынасын алу оңай, бұл көру өрісінің кеңеюіне әкеледі. Окуляр телескоптың үстіңгі жағында орналасқан. Ықшам f арақатынастарымен үйлесімде, бұл әлдеқайда ықшам монтаждау жүйесін құруға мүмкіндік береді, соның салдарынан шығындар төмендейді және тасымалдау жеңілдейді.

Ньютондық жобаның кемшіліктері

Ньютондық телескоптар, параболалық айналарды қолданатын басқа телескоп конструкциялары сияқты, комадан зардап шегеді – бұл осьтен тыс аберрация, ол бейнелердің ішке қарай және оптикалық оське қарай кеңеюіне себеп болады (көріс өрісінің шетіндегі жұлдыздар комета сияқты пішінге ие болады). Бұл кеңею ось бойында нөлге тең, көріс бұрышының өсуімен сызықты және айнаның фокустық қатынасының квадратына кері пропорционал (айнаның фокустық ұзындығының айна диаметріне бөлінуі). Үшінші реттік тангенциалдық команың формуласы: 3θ / 16F², мұнда θ – радиандармен өлшенген бейненің осьтен бұрышы, ал F – фокустық қатынас. f/6 немесе одан төмен (мысалы, f/5) фокустық қатынасы бар Ньютондық телескоптар визуалды немесе фотографиялық тұрғыдан айқын комаға ұшырайды деп есептеледі. Төмен фокустық қатынасы бар негізгі айналарды команы түзетуге арналған линзалармен үйлестіру арқылы бейнелердің өріс бойынша айқындығын арттыруға болады. Ньютондық телескоптардағы екінші айна жарық жолында орталық кедергі тудырады. Бұл кедергі, сондай-ақ екінші айнаның тіреу құрылымы ("қаяу" деп аталады) тудыратын дифракциялық шоқтар контрастын төмендетеді. Визуалды түрде, бұл әсерлерді екі немесе үш тіреуішті иісті қаяуды қолдану арқылы азайтуға болады. Бұл дифракциялық жақ бұрыштардың қарқындылығын шамамен төрт есеге азайтады және бейне контрастын жақсартуға көмектеседі, бірақ шеңберлі қаяулар желдің әсерінен дірілдеуге бейім. Портативті Ньютондық телескоптарды коллимациялау қиындық тудыруы мүмкін. Бастапқы және екінші айналар тасымалдау және пайдалану кезіндегі соққылардан орын ауысып кетуі мүмкін. Бұл телескопты әр орнату кезінде қайтадан баптау (коллимациялау) қажеттігін білдіреді. Рефракторлар және катадиоптрикалар (әсіресе Максутов-Кассегрен телескоптары) сияқты басқа конструкциялар тұрақты коллимацияға ие. Фокус жазықтығы оптикалық түтіктің жоғарғы жағындағы асимметриялық нүктеде орналасқан. Көзбен қарау үшін, әсіресе экваторлық монтировкаларда, түтіктің бағыты окулярды өте қолайсыз жағдайға келтіруі мүмкін, ал үлкен телескоптарға оған қол жеткізу үшін баспалдақтар немесе қосымша тіреу құрылымдары қажет болуы мүмкін. Кейбір конструкциялар окуляр монтировкасын немесе бүкіл түтікті жақсырақ жағдайға бұруға арналған механизмдерді ұсынады. Зерттеу телескоптары үшін осы фокусқа орнатылған өте ауыр құралдарды тепе-теңдеуді ескеру қажет.

Вариациялар

Ньютондық конструкцияның бірнеше түрі бар, олар жүйеге линза қосып, каталиоптриялық телескоп құрайды. Мұндай өзгерістер сфералық аберрацияны түзетуге немесе құныны төмендетуге бағытталған.

Шмидт-Ньютон

Шмидт-Ньютон телескопы Ньютон оптикалық конструкциясын негізгі айнаның алдында орналасқан толық апертуралы Шмидт түзетуші линзасымен үйлестіреді, ол сфералық аберрацияны түзетумен қатар екінші айнаны да ұстап тұруға мүмкіндік береді. Бұл жүйеде кома және екінші айнаның тіреуінен туындаған дифракциялық эффектілер азаяды.

Максутов Ньютондық

Шмидт-Ньютон телескобына ұқсас, Максутов телескобының мениск пішіндес түзетушісін Ньютондық конфигурацияға қосуға болады, бұл оған кең көрініс өрісінде минималды аберрацияны қамтамасыз етеді, стандартты Ньютон телескобына қарағанда төрт есе аз комалық аберрацияға және Шмидт-Ньютон телескобына қарағанда екі есе аз комалық аберрацияға ие болады. Дифракцияны жоғары фокустық қатынас пен түзетушіге пропорционалды түрде кішкентай диагональдық айнаны орнату арқылы да азайтуға болады.

JonesBird (Қошқа)

Джонс-Бирд Ньютондық (кейде Bird-Jones деп аталады) параболалық айнаның орнына шар тәрізді негізгі айна қолданады, ал шар тәрізді аберрациялар әдетте фокустаушы түтіктің ішінде немесе екінші айнаның алдында орнатылған субапертуралық түзетуші линзасымен түзетіледі. Бұл конструкция телескоптың мөлшерін және құнын азайтады, сонымен қатар телескоп түтігінің жалпы ұзындығын қысқартады (түзетуші "телефото" типті схемада фокустық қашықтықты ұзартады) және арзан шар тәрізді айнамен үйлеседі. Бұл конструкцияның коммерциялық түрде шығарылған нұсқалары оптикалық тұрғыдан жетілмеген болуы мүмкін, себебі дұрыс пішіндегі субапертуралық түзетушіні жасау қиын, және олар телескоп нарығының ең төмен бағалы сегментіне арналған.

Тарих

Ньютонның телескоп жасау идеясы жаңалық емес еді. Галилео Галилей мен Джованни Франческо Сагредо линзалық телескоптың ойлап табылуынан кейін көп ұзамай, көлеңкеден бейне құратын объектив ретінде айнаны пайдалану туралы талқылаған, ал Николо Зуччи сияқты басқалар 1616 жылға дейін осы идеямен тәжірибе жасағанын мәлімдеді. Ньютон Джеймс Грегоридің 1663 жылғы «Optica Promota» кітабын оқыған болуы мүмкін, онда параболалық айналарды қолдана отырып телескоп конструкциясы сипатталған (Грегори сәтті құра алмаған телескоп). Ньютон шағылыстыратын телескопын ақ жарық түстер спектрінен тұрады деген теориясын дәлелдеуге мүмкіндік береді деп ойлап жасады. Түстің бұрмалануы (хроматикалық аберрация) Ньютон заманындағы линзалық телескоптардың басты кемшілігі еді, және оның себептері туралы көптеген теориялар болды. 1660 жылдардың ортасында түстер теориясы бойынша жұмыс істеген Ньютон, бұл кемшіліктің себебі линзалық телескоптың линзасының, оның тәжірибе жасаған призмалар сияқты, ақ жарықты жарқын астрономиялық нысандардың айналасындағы түстерге бөліп жіберуі екеніне келді. Егер осылай болса, линза қолданбайтын – шағылыстыратын телескоп жасау арқылы хроматикалық аберрацияны жоюға болады. 1668 жылдың соңында Исаак Ньютон өзінің алғашқы шағылыстыратын телескопын жасады. Объективті айнасы үшін ол қалайы мен мыс қоспасын (speculum metal) таңдады. Кейін ол айнаны пішіндеу және ұнтақтау тәсілін ойлап тапты, сондай-ақ оптикалық бетін жылтырату үшін құмдақпен (pitch lap) жұмыс істеген алғашқы адам болуы мүмкін. Құрылысты жеңілдету үшін ол параболаның орнына айна үшін шар тәрізді пішін таңдады; шарлық аберрация тудырса да, хроматикалық аберрацияны түзетуге мүмкіндік беретін еді. Ол рефлекторына Ньютон телескопының айрықша белгісі – негізгі айнаның фокусына жақын диагональды орналасқан екінші айнаны қосты, ол бейнені телескоптың бүйініне орнатылған окулярға 90° бұрышпен шағылыстырады. Бұл ерекше қосымша объективті айнаға минималды кедергі келтіре отырып бейнені көруге мүмкіндік берді. Ол сонымен қатар телескоптың түтігін, тұтқасын және қосымша бөлшектерін де жасады. Ньютонның алғашқы үлгісінің негізгі айнасының диаметрі және ошақтық қатынасы f/5 болды. Ол телескоптың түс бұрмаланусыз жұмыс істейтінін және оның көмегімен Юпитердің төрт Галилейлік серігін және Венера планетасының жарты ай фазасын көре алатынын анықтады. Ньютонның досы Исаак Барроу 1671 жылдың соңында Лондон Корольдік қоғамының кішкентай тобына екінші телескопты көрсетті. Олар одан қатты әсер алып, 1672 жылдың қаңтарында Карл II-ге көрсетті. Ньютон сол жылы қоғамға мүше болып қабылданды. Грегори сияқты, Ньютон да тиімді рефлектор жасауды қиын тапты. Speculum metal-ды дұрыс қисықтыққа ұнтақтау қиын болды. Беті де тез тозып, шағылысу қабілеті төмендеді, сондықтан телескоп арқылы көрініс заманауи линзалық телескоптармен салыстырғанда өте әлсіз болды. Осындай құрылыс қиындықтарына байланысты Ньютонның шағылыстыратын телескопы бастапқыда кеңінен қолданылған жоқ. 1721 жылы Джон Хэдли Корольдік қоғамға әлдеқайда жақсартылған үлгіні көрсетті. Хэдли параболалық айна жасаудың көптеген мәселелерін шешкен еді. Оның айна диаметрі 1,5 метр болатын Ньютондық телескопы сол кездегі ірі линзалық телескоптармен салыстырғанда жақсы нәтижелер көрсетті.