Шұғылалы телескоптарда қуыс және дөңгелек айналардың үйлесімі
Cassegrain reflector
Кассегрен телескопы: қуыс және дөңгелек айналардың үйлесімі. Оптикалық жүйені қысқартып, ұзын фокус арақашықтығын қамтамасыз етеді. Астрономияда кең қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Қаңқалы және дөңгелек айналардың үйлесімі
Combination of concave and convex mirrors
Кассегрен шағылыстырғышы – негізгі қаңқалы айна мен екінші дөңгелек айнаның үйлесімі, көбінесе оптикалық телескоптар мен радиоантенналарда қолданылады. Оның басты ерекшелігі – оптикалық жолдың оптикалық жүйенің негізгі айнаның кіреберіс апертурасына қатысты өзіне оралуы. Бұл конструкция фокус нүктесін негізгі айнаның артындағы ыңғайлы жерге орналастырады, ал дөңгелек екінші айна телефото эффектісін қосып, механикалық тұрғыдан қысқа жүйеде ұзақ фокус арақашықтығын құрайды. Симметриялық Кассегренде екі айна да оптикалық ось бойынша орналасқан, ал негізгі айнаның ортасында әдетте тесік болады, бұл жарықты окулярға, камераға немесе бейне сенсорына жеткізеді. Керісінше, көптеген радиотелескоптарда соңғы фокус негізгі айнаның алдында орналасуы мүмкін. Асимметриялық Кассегренде айналар негізгі айнаның көлеңкесін жасыру үшін немесе негізгі айнада тесік жасау қажеттілігін болдырмау үшін (немесе екеуі үшін де) бұрылуы мүмкін. Классикалық Кассегрен конфигурациясы негізгі айна ретінде параболалық шағылыстырғышты, ал екінші айна гиперболалық болып табылады. Қазіргі заманғы нұсқаларында өнімділікті арттыру үшін гиперболалық негізгі айна болуы мүмкін (мысалы, Ричи-Кретиен дизайны); сондай-ақ, айналардың бірі немесе екеуі де өндірісті жеңілдету үшін шар немесе эллипс пішіндес болуы мүмкін. Кассегрен шағылыстырғышы Лоран Кассегренге жатқызылған 1672 жылғы 25 сәуірде жарық көрген «Journal des sçavans» журналында жарияланған шағылыстыратын телескоп дизайнымен аталған. Дөңгелек екінші айналарды пайдаланатын ұқсас конструкциялар Бонавентура Кавальеридің 1632 жылғы жазбаларында, онда күйдіретін айналар сипатталған, және Марин Мерсенннің 1636 жылғы жазбаларында, онда телескоп дизайны сипатталған, кездеседі. Джеймс Грегоридің 1662 жылы шағылыстыратын телескоп жасауға жасаған әрекеттерінде оның тәжірибелерінен табылған дөңгелек екінші айнаға сүйенген Кассегрен конфигурациясы болған. Кассегрен дизайны катадиоптрикалық жүйелерде де қолданылады.
The Cassegrain reflector is a combination of a primary concave mirror and a secondary convex mirror, often used in optical telescopes and radio antennas, the main characteristic being that the optical path folds back onto itself, relative to the optical system's primary mirror entrance aperture. This design puts the focal point at a convenient location behind the primary mirror and the convex secondary adds a telephoto effect creating a much longer focal length in a mechanically short system. In a symmetrical Cassegrain both mirrors are aligned about the optical axis, and the primary mirror usually contains a hole in the center, thus permitting the light to reach an eyepiece, a camera, or an image sensor. Alternatively, as in many radio telescopes, the final focus may be in front of the primary. In an asymmetrical Cassegrain, the mirror(s) may be tilted to avoid obscuration of the primary or to avoid the need for a hole in the primary mirror (or both). The classic Cassegrain configuration uses a parabolic reflector as the primary while the secondary mirror is hyperbolic. Modern variants may have a hyperbolic primary for increased performance (for example, the Ritchey–Chrétien design); and either or both mirrors may be spherical or elliptical for ease of manufacturing. The Cassegrain reflector is named after a published reflecting telescope design that appeared in the April 25, 1672 Journal des sçavans which has been attributed to Laurent Cassegrain. Similar designs using convex secondary mirrors have been found in the Bonaventura Cavalieri's 1632 writings describing burning mirrors and Marin Mersenne's 1636 writings describing telescope designs. James Gregory's 1662 attempts to create a reflecting telescope included a Cassegrain configuration, judging by a convex secondary mirror found among his experiments. The Cassegrain design is also used in catadioptric systems.
Риччи-Керсиан
Ritchey Chrétien – екі гиперболалық айнасы бар (параболалық негізгі айнаның орнына) арнайы Cassegrain шағылыстырғышы. Ол жазық фокус жазықтығында кома және сфералық аберрациядан мүлдем бос, бұл оны кең өрісті және фотографиялық бақылаулар үшін өте қолайлы етеді. Оны 1910 жылдардың басында Джордж Уиллис Ричи және Анри Кристиен ойлап тапқан. Бұл конструкция үлкен кәсіби зерттеу телескоптарында, оның ішінде Хаббл ғарыш телескобында, Кек телескоптарында және Өте үлкен телескопта (VLT) кеңінен қолданылады; сондай-ақ, ол жоғары сапалы әуесқой телескоптарында да кездеседі.
The Ritchey Chrétien is a specialized Cassegrain reflector which has two hyperbolic mirrors (instead of a parabolic primary). It is free of coma and spherical aberration at a flat focal plane, making it well suited for wide field and photographic observations. It was invented by George Willis Ritchey and Henri Chrétien in the early 1910s. This design is very common in large professional research telescopes, including the Hubble Space Telescope, the Keck Telescopes, and the Very Large Telescope (VLT); it is also found in high grade amateur telescopes.
Далл-Киркхам
Далл Киркхам Кассегрен телескопының дизайнын 1928 жылы Хорас Даль жасаған. 1930 жылы "Scientific American" журналында жарияланған мақалада осы телескоптың аты аталды. Бұл мақалада әуесқой астроном Аллан Киркхам мен сол кездегі журналдың астрономия редакторы Альберт Г. Ингаллс арасындағы әңгіме баяндалған. Ол ойыс эллипстік негізгі айнаны және дөңес сфералық екінші айнаны пайдаланады. Бұл жүйені классикалық Кассегрен немесе Ричи-Кретиен жүйелеріне қарағанда жылтырату оңай болғанымен, осьтен алшақтағанда кома айтарлықтай нашарлайды, сондықтан бейне осьтен алшақтаған сайын тез бұзылады. Бұл ұзақ фокустық қатынастарда көрінуі аз болғандықтан, Далл Киркхам телескоптары көбінесе f/15-тен жылдам болмайды.
The Dall Kirkham Cassegrain telescope design was created by Horace Dall in 1928 and took on the name in an article published in Scientific American in 1930 following discussion between amateur astronomer Allan Kirkham and Albert G. Ingalls, the magazine's astronomy editor at the time. It uses a concave elliptical primary mirror and a convex spherical secondary. While this system is easier to polish than a classic Cassegrain or Ritchey Chretien system, the off axis coma is significantly worse, so the image degrades quickly off axis. Because this is less noticeable at longer focal ratios, Dall Kirkhams are seldom faster than f/15.
Оқпаннан тыс конфигурациялар
Кассегреннің ерекше түрі — Шейфшпиглер телескопы ("қисайған" немесе "беткей шағылыстырғыш"; оның ойлап тапқан Антон Каттердің құрметіне "Куттер телескопы" деп те аталады), ол екінші айнаның негізгі айнаға көлеңке түсіруін болдырмау үшін көлбеу айналарды пайдаланады. Дегенмен, дифракциялық суреттерді жоюға қарамастан, түзетілуі қажет басқа да аберрациялар пайда болады. Радиоантенналар үшін әртүрлі сыртқы осьтік конфигурациялар қолданылады. Кассегреннің тағы бір сыртқы осьтік, кедергісіз дизайны және түрі — Артур Леонардтың ойлап тапқан "Йоло" рефлекторы. Бұл конструкция осьтен тыс астигматизмді түзету үшін сфералық немесе параболалық негізгі айна және механикалық түрде бұрылған сфералық екінші айнаны қолданады. Дұрыс орнатылған жағдайда, "Йоло" планеталық объектілерді және кең емес нысаналарды кедергісіз, контрасты жоғары және сфералық аберрациядан туындаған бейне сапасының нашарлауынсыз көрсете алады. Кедергінің болмауы Кассегрен және Ньютондық рефлекторлы астрофотографиямен байланысты дифракцияны да жояды.
An unusual variant of the Cassegrain is the Schiefspiegler telescope ("skewed" or "oblique reflector"; also known as the "Kutter telescope" after its inventor, Anton Kutter) which uses tilted mirrors to avoid the secondary mirror casting a shadow on the primary. However, while eliminating diffraction patterns this leads to several other aberrations that must be corrected. Several different off axis configurations are used for radio antennas. Another off axis, unobstructed design and variant of the Cassegrain is the 'Yolo' reflector invented by Arthur Leonard. This design uses a spherical or parabolic primary and a mechanically warped spherical secondary to correct for off axis induced astigmatism. When set up correctly the Yolo can give uncompromising unobstructed views of planetary objects and non wide field targets, with no lack of contrast or image quality caused by spherical aberration. The lack of obstruction also eliminates the diffraction associated with Cassegrain and Newtonian reflector astrophotography.
Кассадиоптриялық касс-дренаждар
Катадиоптриялық Кассегрен телескоптары екі айна қолданады, көбінесе шығынды төмендету үшін сфералық бастапқы айнамен, ал нәтижеде туындайтын аберрацияларды түзету үшін рефракциялық түзету элементтерімен үйлестіріледі.
Catadioptric Cassegrains use two mirrors, often with a spherical primary mirror to reduce cost, combined with refractive corrector element(s) to correct the resulting aberrations.
Шмидт-Кассегрейн
Шмидт-Кассегрен кең өрісті Шмидт камерасынан дамытылды, бірақ Кассегрен конфигурациясы оған әлдеқайда тар көру бұрышын береді. Бірінші оптикалық элемент – Шмидт корректорлық пластинасы. Пластинаны бір жағынан вакуумға қойып, шар тәрізді негізгі айнаның тудырған сфералық аберрацияны түзету үшін қажетті нақты түзетуді ұнтақтау арқылы жасалады. Шмидт-Кассегрен телескоптары әуесқой астрономдардың арасында танымал. Шмидт-Кассегрен камерасының алғашқы үлгісі 1946 жылы суретші, сәулетші және физик Роджер Хейвардтың патентімен тіркелді, онда пленка ұстағышы телескоптың сыртына орналастырылған.
The Schmidt Cassegrain was developed from the wide field Schmidt camera, although the Cassegrain configuration gives it a much narrower field of view. The first optical element is a Schmidt corrector plate. The plate is figured by placing a vacuum on one side, and grinding the exact correction required to correct the spherical aberration caused by the spherical primary mirror. Schmidt Cassegrains are popular with amateur astronomers. An early Schmidt Cassegrain camera was patented in 1946 by artist/architect/physicist Roger Hayward, with the film holder placed outside the telescope.
Максутов-Кассегрейн
Максутов Кассеграйн – совет/украин оптик және астрономы Дмитрий Дмитриевич Максутовтың есімімен аталатын Максутов телескопының түрі. Ол, қуыс сфераның бөлігінен жасалған оптикалық мөлдір түзетуш линзасынан басталады. Оның сфералық негізгі айнасы және сфералық екінші айнасы бар, ол көбінесе түзетуш линзаның айналанған бөлігінен жасалады.
The Maksutov Cassegrain is a variation of the Maksutov telescope named after the Soviet/Ukrainian optician and astronomer Dmitri Dmitrievich Maksutov. It starts with an optically transparent corrector lens that is a section of a hollow sphere. It has a spherical primary mirror, and a spherical secondary that is usually a mirrored section of the corrector lens.
Аргунов-Кассегрейн
Аргунов Кассегрен телескопындағы барлық оптика сфералық, ал классикалық Кассегрен екінші айнасы үш ауа кеңістігінде орналасқан линза элементтерінен тұратын суб-апертуралық корректормен алмастырылған. Басты айнадан ең алыс элемент – екінші айна қызметін атқаратын Мангин айнасы.
In the Argunov Cassegrain telescope all optics are spherical, and the classical Cassegrain secondary mirror is replaced by a sub aperture corrector consisting of three air spaced lens elements. The element farthest from the primary mirror is a Mangin mirror, which acts as a secondary mirror.
Клевцов-Кассегрейн
Клевцов Кассеграйны, Аргунов Кассеграйны сияқты, кішкентай мениск линзасы мен Мангин айнасынан тұратын субапертуралық түзетушіні қолданады, ол "екіншілік айна" қызметін атқарады.
The Klevtsov Cassegrain, like the Argunov Cassegrain, uses a sub aperture corrector consisting of a small meniscus lens and a Mangin mirror as its "secondary mirror".
Кассегрен радио антенналары
Кассеграйн конструкциялары 2,4 метрден 70 метрге дейінгі мөлшердегі спутниктік байланыс жер станцияларының антенналарында және радиотелескоптарда да қолданылады. Орталықта орналасқан қосымша рефлектор радиожиілік сигналдарын оптикалық телескоптар сияқты шоғырландырады. Кассеграйн радиоантеннасының мысалы – JPL-дің Голдстоун антенна кешеніндегі 70 метрлік тарелка. Бұл антеннадағы соңғы фокус негізгі айнаның алдында, айнадан көтеріңкі тұғырдың үстінде орналасқан.
Cassegrain designs are also utilized in satellite telecommunication earth station antennas and radio telescopes, ranging in size from 2.4 metres to 70 metres. The centrally located sub reflector serves to focus radio frequency signals in a similar fashion to optical telescopes. An example of a cassegrain radio antenna is the 70 meter dish at JPL's Goldstone antenna complex. For this antenna, the final focus is in front of the primary, at the top of the pedestal protruding from the mirror.