Astrofizyka z elementami kosmologii
T.J. Jopek
jopek@amu.edu.pl IOA UAM
Tel 061 829 2778 Kom 607 737 620
Temat 03: Astronomiczne teleskopy optyczne
Dzisiejsze prezentacje: 31 marzec 2009
1. Ewert Aleksandra
Temat: Świat galaktyk 2. Frąckowiak Arkadiusz
Temat: Georges Lemaître
3 ??
Okna atmosferyczne
5000 A - okno wizualne 1 m - okno radiowe.
100 m - w wysokich górach możemy rejestrować
promieniowanie podczerwone
Teleskopy optyczne: budowa, parametry, działanie
Składowe teleskopu optycznego:
obiektyw: soczewka, lustro,
tubus, montaż obiektywu,
oprawa na okular,
kasetę fotograficzną, kamerę TV,
CCD, fotopowielacz, spektrograf , …,
montaż 1,2,3 - osiowy,
automatykę, oprogramowanie,…
Teleskop działa jak przetwornik sygnału
- Gwiazda emituje falę kulistą, - w ogromnych odległościach od gwiazdy front fali EH jest niemal płaski,
- apertura (soczewka, lustro) zmienia
kierunek propagacji, skupja część
promieni na płaszczyźnie ogniskowej
Podstawowe parametry optyki teleskopu
średnica obiektywu D, decyduje o wielkości strumienia energii zbieranej przez teleskop,
ogniskowa obiektywu F, określa skalę odwzorowania, dla obiektów rozciągłych określa oświetlenie obrazu,
otwór względny obiektywu,
światłosiła B, (jasność) obiektywu; opisuje oświetlenie obrazu
2
2
F B D
D F F
D
/
1
Podstawowe parametry optyki teleskopu, cd.
skala odwzorowania, określa liniowy rozmiar obrazu powstałego w płaszczyźnie ogniskowej obiektywu.
F
s
D
s F tg
Dla małych θ, będzie
s F
"
Podstawowe parametry optyki teleskopu, cd.
zdolność rozdzielcza A. Dla obiektywów o kształcie okręgu, średnica pierwszego ciemnego prążka wynosi:
1 . 22
1 D
A
gdzie - λ długość fali padającego światła.
Zdolność rozdzielczą A, definiujemy jako
D F
r
22 . 1
tan
Kryterium Rayleigha a teoretyczna zdolność rozdzielcza
Maxima natężeń światła obu źródeł punktowych są oddalone od siebie o kąt α, kątowy rozmiar dysku Airy.
Zdolność rozdzielcza teleskopu pogorszona jest przez turbulencje
atmosferyczne
Zdolność rozdzielcza teleskopów o różnych średnicach obiektywu
© Nick Strobel
Refraktory: soczewkowe układy optyczne
Luneta Galileusza
Refraktory: soczewkowe układy optyczne
Luneta Kelpera
Wady optyki soczewkowej, aberracja chromatyczna
Zdjęcie zogniskowano W barwie czerwonej Światło
białe
Ognisko dla niebieskiego końca widma
Ognisko dla
czerwonego końca widma Płaszczyzna najostrzejszego Krążek rozproszenia
a)
ogniska
Krążek rozproszenia
F
Wady optyki: aberracja sferyczna
Światło białe
Ognisko dla niebieskiego końca widma
Ognisko dla
czerwonego końca widma Płaszczyzna najostrzejszego Krążek rozproszenia
a)
ogniska
Zmniejszenie wpływu aberracji chromatycznej
Usuwanie aberracji chromatycznej
Układy wielosoczewkowe: achromaty, apochromaty …
Crown Flint
Promień czerwony
Promień niebieski
Obraz achromatyczny Światło
białe
b)
Reflektory: teleskopy lustrzane, układ Newtona
Reflektory: teleskopy lustrzane, układ Cassegraina
Praca w ognisku głównym
5m teleskop Hale
Wady optyki lustrzanej:
aberracja sferyczna
Aberracja sferyczna HST
przed i po korekcji.
Optyka mieszana: układy katadioptryczne
Teleskop Schmidta
Optyka mieszana: układy katadioptryczne
Teleskop Schmidta-Cassegraina
Optyka mieszana: układy katadioptryczne
Teleskop Maksutowa
Obserwacje wizualne za pomocą teleskopów
Powiększenie M, układu: F / F = M
Montaż teleskopów
Montaż teleskopów
Orientacja osi teleskopu
Teleskop w układzie
godzinnym Teleskop w układzie
horyzontalnym
Montaż niemiecki
Montaż widłowy
Montaż ramowy angielski
Montaż azymutalno
-wysokościowy
Very Large Telescope
(8.2 m)
Ognisko Newtona
Praca z teleskopem
3.6m reflektor ESO w Chile z ogniskiem Coudé
1
2 3
4.2 m teleskop William Herschel W La Palma
z ogniskami
Nasmytha
Lokalizacja obserwatoriów: szerokość geograficzna
Lokalizacja obserwatoriów: seeing
Krater księżycowy Clavius.
Fotografia wykonana przy złym seeingu
Obraz gwiazdy sfilmowany za pomocą
Lokalizacja obserwatoriów: źródła seeingu
Turbulencje
atmosferyczne
Lokalizacja obserwatoriów: ocena seeing
Szerokość połówkowa obrazu gwiazdy
x2 – x1 mierzona jest np. w pikselach, przeliczona do sekund łuku jest miarą seeingu
Lokalizacja obserwatoriów: zachmurzenie
Lokalizacja obserwatoriów: zakłócenia świetlne
Lokalizacja obserwatoriów: wysokość nad poziomem morze
Lokalizacja obserwatoriów: wilgotność powietrza
Lokalizacja obserwatoriów: inne czynniki
stabilność polityczna,
aktywność sejsmiczna,
występowanie zórz polarnych,
opady atmosferyczne,
szybkość wiatrów,
zapylenie, zanieczyszczenia przemysłowe,
temperatura otoczenia
