Телескоп рефлектор что это

Особенности телескопов-рефлекторов

Рефлектором принято называть любое приспособление, основной функцией которого является отражение. Таким образом, телескоп-рефлектор создан с использованием этого оптического явления. Вместо линзы в объективе прибора располагается вогнутое зеркало, отражающее и направляющее световые лучи в окуляр для наблюдения или фотографирования изображения. Рассмотрим основные отличительные характеристики телескопа-рефлектора.

Что это такое?

Телескоп-рефлектор отличается от другой разновидности телескопов-рефракторов тем, что в нем вместо системы линз устанавливается изготовленное из металла или стекла вогнутое зеркало. Часто такие приборы так и называют – «зеркальный» телескоп.

Отличить рефлекторный телескоп от рефракторного довольно просто, даже не имея опыта в астрономии. Схема второго довольно проста. Это труба, диаметр которой зависит от диаметра линз объектива, находящегося на том конце, что обращен к наблюдаемому объекту. На другом конце трубы расположен окуляр – линза меньшего диаметра, через которую и осуществляется наблюдение. Дина трубы такого прибора определяется фокусным расстоянием объектива и прочностью материала, из которого она может быть изготовлена.

Это, пожалуй, главное противоречие рефракторов, ограничивающее их возможности. Создание прибора большой мощности невозможно, ввиду колоссального утяжеления конструкции.

Телескоп с вогнутым зеркалом выглядит иначе, так как у него совсем иные принцип работы и устройство. На конце трубы, обращенном к небу, у такого прибора, вообще, может ничего не быть, так как зеркало закрепляется с другого конца. А вот окуляр, как правило, оказывается сбоку в верхней части трубы. Ход лучей в отличие от рефрактора в той или иной степени перекрывается расположенной по центральной оси трубы призмой или плоским зеркалом, в которых собирается свет, чтобы быть отраженным в окуляр. Строение рефлектора не требует обязательного использования трубы, а потому лишено тех ограничений, что возникают у рефракторов. Все современные большие телескопы, в том числе и космические, устроены по такой схеме: труба в них заменена облегченной сетчатой конструкцией, назначение которой – удерживать все элементы оптической системы.

Оптические характеристики зеркального телескопа, как и его линзового собрата, определяются исходя из возможностей объектива. В первом случае вогнутого зеркала, во втором – линзы.

Астрономы-любители с успехом используют обе разновидности телескопов, и та и другая имеет свои достоинства и недостатки, вызванные в одном случае преломлением светового потока, проходящего через линзу, в другом – его отражением от поверхности, которая может иметь различную кривизну. Для наблюдений, связанных с поездками и перемещением прибора, лучше использовать рефрактор, его конструкция прочнее. Перевозка рефлектора нежелательна, так как может вызвать смещение элементов конструкции относительно осевой линии, после чего потребуется регулировка их положения с помощью винтов – юстировка. Такой телескоп можно разместить в самодеятельной обсерватории.

История создания и развитие

Использование в качестве объектива вогнутого зеркала стало итогом научных поисков, направленных на снижение искажений, вызванных линзами (хроматической и сферической аберраций). Исследования в этом направлении велись во многих европейских странах, особо преуспели в них английские ученые. Первым в 1663 году предложил использовать вместо преломляющей линзы отражающее вогнутое зеркало Джеймс Грегори (по-видимому, он и изобрел первый телескоп-рефлектор), в 1673 г. описанную систему оптического прибора воплотил знаменитый Роберт Гук.

Однако впервые создал действующий телескоп с объективом-зеркалом великий Исаак Ньютон в 1668 году.

Путь рефлекторов не был простым, линзовые приборы, совершенствуемые в то же время, давали более четкое и яркое изображение. Значительный вклад в их развитие внесли ученые континентальной Европы (немцы, французы, итальянцы). Казалось, что рефлектор, так и останется на уровне экспериментального прибора.

Поиски шли в направлении совершенствования покрытия и изготовления зеркал. В дальнейшем в целях снижения искажений в предложенную Ньютоном систему неоднократно вносились разного рода инновации, что привело к появлению принципиально иных схем телескопов-рефлекторов, в том числе и гибридных вариантов, когда линзы и зеркала были применены в одном изделии. Появление новых материалов и технологий позволило создавать все белее совершенные системы, а отсутствие необходимости громоздкой трубы в конструкции телескопа позволило многократно увеличить его эффективность.

В настоящее время все крупные обсерватории мира, имеющие оптические телескопы, оборудованы именно рефлекторами.

Телескоп-рефлектор — особенности и принцип работы

Рефлектор — один из двух основных типов оптических телескопов. Он позволяет наблюдать за небом и объектами на нем. Наблюдательные возможности зеркала зависят главным образом от используемых в нем оптических элементов. На то, какие небесные тела вы сможете увидеть с помощью этого типа телескопа, влияет и его конструкция. Прежде чем купить телескоп-рефлектор, следует ознакомиться с устройством и параметрами отдельных его частей.

Как работает телескоп-рефлектор Ньютона?

Для начала поясним, откуда произошло название «телескоп Ньютона». Как вы, наверное, догадались, создателем первого рефлектора был Исаак Ньютон, построивший его около 1670 года. Зрительная труба была создана первой, но она имела некоторые недостатки. Зеркальный телескоп Ньютона был попыткой улучшить линзовидные телескопы. Он был частично удачным, но и не был лишен недостатков, поэтому со временем претерпевал множество модификаций и усовершенствований, как и область его применения.

Зеркала отличаются от двояковыпуклых телескопов тем, что в них вместо линз используется зеркало. Оно отвечает за отражение световых лучей, которые затем фокусируются в одной точке — фокусе. Рефлектор дает реальное и увеличенное изображение, но оно также перевернутое, поэтому этот тип телескопа подходит в основном для наблюдения за небом и звездами.

Конструкция телескопа-рефлектора

Для упрощения можно сказать, что зеркальные телескопы состоят из окуляра и главного зеркала, расположенных на обоих концах трубы. Они также содержат дополнительное вторичное зеркало меньшего размера, которое отвечает за вывод светового луча за пределы трубки. Изображение неба и звезд можно рассматривать с помощью очков, которые являются еще одним очень важным элементом зеркала. Конструкция телескопа-рефлектора зависит от его типа и может отличаться в зависимости от используемого вторичного зеркала или даже количеством зеркал.

Телескоп Ньютона чаще всего используется энтузиастами астрономии из-за его простой структуры. Он состоит из вогнутого и парабоидального главного зеркала и плоского вторичного зеркала. Его недостатком является длина трубки, которая вытекает из фокусного расстояния.

Какие наблюдения мы можем сделать с помощью телескопа-рефлектора?

Наблюдения с помощью телескопа-рефлектора не будут такими же, как исследование космоса с помощью рефракторов. Принцип работы этих устройств разный. Электромагнитные волны, посылаемые отдельными космическими телами, также различны. Так что не существует одного универсального прибора, который позволит вам наблюдать за планетами, Луной и туманностями.

Оптические возможности объектива, состоящего из линз, больше, поэтому мы можем использовать его для наблюдения за более яркими элементами космоса, т.е. планетами и луной. Телескоп-рефлектор дает чуть меньший контраст, поэтому лучше подходит для наблюдения за более темными туманностями, скоплениями и галактиками.

Рефрактор или рефлектор – какой телескоп лучше?

Вопрос, какой телескоп лучше – рефрактор или рефлектор, существует столько же времени, сколько обе эти системы. У каждой из них есть свои приверженцы, которые могут назвать немало достоинств «своей» конструкции, и минусов – у противоположной.

Рефрактор или рефлектор?

Исторически почему-то сложилось мнение, что «настоящий» телескоп – это все-же рефрактор, то есть привычная всем линзовая конструкция. Почему так, ведь по многим параметрам рефлектор не уступает рефрактору, а кое в чем даже превосходит? Может быть, потому, что рефрактор исторически появился раньше. Может, потому что это подобие подзорной трубы, которая была довольно известна и популярна в свое время. А может – потому что производители всегда выпускали в основном рефракторы, а удел рефлекторов был – кустарное изготовление, поэтому они считались чем-то вроде отщепенцев в обществе телескопов.

Теперь ситуация изменилась – можно легко приобрести как рефрактор, так и рефлектор, притом одинаково высокого качества. Вот здесь и встает неоднозначный вопрос – какой телескоп лучше?

Здесь надо заметить, что многое зависит от того, что именно планируется наблюдать. А также немалую роль могут сыграть личные предпочтения. Но подойдем к вопросу более серьезно и посмотрим, для чего лучше подойдет рефрактор, а для чего рефлектор.

Преимущества рефрактора

Рефрактор по своей конструкции – линзовая система, отсюда и происходят многие его преимущества и недостатки. Из преимуществ:

Труба рефрактора закрыта с обеих сторон – объективом и окуляром. Это значит, что внутрь не попадет пыль, влага и т.п, то есть уход за трубой минимальный. Кроме того, в закрытой трубе не возникают потоки воздуха, портящие изображение.
Конструкция рефрактора прочнее, центрирование объектива и окуляра не нарушается со временем, поэтому его удобно брать с собой при поездках.
Объектив рефрактора – линза, поэтому он всегда готов к работе. Достал телескоп, установил, и все – дел на пару минут.
Объектив рефрактора не требует со временем никакого ухода, кроме очистки. Стекло не теряет своих свойств со временем, поэтому рефрактор и через несколько лет даст такую же по качеству картинку, как и новый.
У рефрактора нет дополнительных деталей на пути света, которые вносят дифракционные искажения и снижают яркость изображения.
Рефрактор очень прост в эксплуатации, и для новичка это может стать идеальным решением. Модели для любознательных детей имеют такую конструкцию.

Это основные плюсы рефракторов, на которые обычно ссылаются приверженцы такой конструкции телескопа. Но есть и неприятные стороны.

Недостатки рефрактора

Линзовая конструкция имеет минусы, которые могут сильно повлиять на выбор телескопа.

Так как в рефракторе свет преломляется, то неизбежно возникает такое явление, как хроматическая аберрация – цветная кайма вокруг наблюдаемых объектов. Для борьбы с этим явлением используются сложные многолинзовые конструкции объективов, которые и стоят дороже.
Малейшие дефекты стекла или неоднородность его структуры могут вызвать заметное снижение качества изображения.
Так как свет проходит через линзу, то фиолетовая и ультрафиолетовая часть спектра просто поглощается стеклом, и тем больше, чем линза больше и толще.
В рефракторе потеря света возникает не только из-за прохождения его через многочисленные линзы, но и из-за его отражения на их поверхностях.
80-90 мм рефрактор – это уже немаленький инструмент, а большие диаметры требуют стационарного размещения.

Вот некоторые основные минусы телескопов-рефракторов.

Преимущества рефлектора

Рефлекторы не зря завоевали любовь многих астрономов-любителей. И тому есть причины:

Рефлектор полностью лишен главного недостатка рефрактора – хроматической аберрации, а значит – дает ясную и четкую картинку, без всяких цветных артефактов.
Дефекты стекла зеркала не имеют никакого значения – свет отражается, а не преломляется. Зеркала можно делать даже из металла.
Никакого поглощения ультрафиолетовой и фиолетовой части спектра в рефлекторе не происходит.
Рефлектор может иметь очень большое относительное отверстие – 1:3, что просто недостижимо для рефрактора.
Рефлектор может иметь довольно большой диаметр зеркала, и при этом быть довольно компактным.
Рефлектор стоит гораздо дешевле аналогичного по характеристикам рефрактора.
Достаточно мощный рефлектор можно даже сделать самому!

Однако и рефлекторы имеют недостатки, и их тоже немало.

Недостатки рефлектора

К основным недостаткам рефлекторов можно отнести следующие:

Зеркало требует более бережного обращения и периодической юстировки.
Отражающее покрытие на зеркале со временем тускнеет и его нужно обновлять.
Зеркало подвержено температурным деформациям, искажающим изображение.
Открытая труба рефлектора Ньютона и подобных систем не защищает оптику от попадания пыли, а также в ней могут создаваться тепловые воздушные потоки, способные сильно испортить изображение.
Из-за наличия вторичного зеркала на пути светового потока часть его теряется, хотя при достаточно большом диаметре главного зеркала это несущественно.
Рефлектор – более хрупкий и тонкий прибор, поэтому брать его в поездки проблематично и нежелательно.

Самыми важными недостатками можно считать первые два.

Так какой телескоп лучше?

Если Вы выбираете, какую конструкцию телескопа приобрести, рефрактор или рефлектор, то здесь все неоднозначно. Например, новичку, желающему познакомиться со звездным небом, увидеть наиболее популярные объекты, и не имеющего пока опыта обращения с телескопами, лучше приобрести рефрактор. Такой телескоп прост в использовании, не требует обслуживания, и покажет много интересных вещей.

Это же относится и к любознательным детям. Телескоп – рефрактор для них – вполне хороший и нетребовательный инструмент.

Опытные любители знают — при одинаковом диаметре объектива рефрактор покажет больше.

Также рефрактор полезен и тем, кто много путешествует. Например, многие опытные астрономы – любители имеют в своем арсенале рефрактор как походный инструмент, для наблюдения за кометами, затмениями и другими явлениями в поездках. Также он хорош для городских жителей, которые периодически могут выезжать за город, где звездное небо гораздо богаче.

Фото Юпитера с помощью рефрактора (вверху) и рефлектора (внизу)

Рефлектор можно порекомендовать более опытным любителям, которые уже знают, как обращаться с телескопами разных конструкций. Обычно опытные астрономы любители, имеющие рефрактор, также со временем приобретают и рефлектор, как более мощный инструмент для серьезных наблюдений и астрофотографии – рефлектор дает очень четкое изображение, особенно слабосветящихся объектов. Например, достаточно сильный 150-мм рефлектор, и даже больше, все-равно имеет довольно компактные размеры, позволяющие использовать его, например, на балконе, а вот рефрактор такой мощности уже требует отдельного помещения и сложной массивной монтировки.

Также многое зависит от того, какие объекты планируется наблюдать. Если конкретной цели нет, то можно выбрать любую конструкцию, с учетом достоинств и недостатков. А вот если, например, интересуют слабосветящиеся объекты – туманности, галактики, звезды, детали планет, то следует обратить внимание на рефлектор. Зеркало собирает гораздо больше света, чем сравнимый по цене рефрактор, поэтому слабые объекты в него наблюдать гораздо комфортнее, да и фотографии получатся гораздо лучше и ярче.

Рефрактор предпочтительнее для новичков и поездок. Рефлектор лучше подходит для детальных наблюдений и астрофотографии, как более мощный и светосильный инструмент.

Как уже говорилось, опытные любители астрономии имеют в своем арсенале телескопы обеих типов, и используют их в зависимости от конкретной цели. Ведь это совершенно разные конструкции, и сравнивать их не очень корректно – где недостаточно хорош рефрактор, там отлично помогает рефлектор, и наоборот. Звездное небо содержит огромное число объектов, и увидеть их все одинаково хорошо в телескоп одной конструкции не получится. Каждая имеет свои достоинства и недостатки, и их нужно обязательно учитывать.

Телескоп рефлектор

Телескопы-рефлекторы чаще всего используются для наблюдений объектов Глубокого Космоса — туманностей и галактик. Астрономы-любители любят рефлекторы за невысокую цену при хорошей светосиле.
В телескопах рефлекторах свет собирается при помощи изогнутого главного зеркала и перенаправляется в окуляр при помощи вторичного диагонального зеркала, которое вынесено вперёд главного.
Имеет открытую трубу, в которую попадает пыль, но за счёт этого быстрее остывает при выносе на улицу.
Имея хорошую светосилу, хорошо подходит для наблюдения за тусклыми объектами.
Имеет самую низкую цену за милиметр апертуры.

На приведённой слева фотографии (можно увеличить) видно крепление вторичного зеркала на четырёх растяжках внутри трубы. В данном случае труба телескопа крепится на экваториальной монтировке. Видны два тросика с ручками плавного наведения и противовес. У верхнего конца трубы виден окуляр — то есть для рефлекторов вам не придётся докупать диагональные призмы для наблюдений высоко расположенных объектов.

Оптическая схема рефлекторного телескопа системы Ньютона:

Достоинства телескопов рефлекторов

В телескопах-рефлекторах почти нет хроматизма, поскольку линзы отсутствуют (поскольку, линзы всё равно есть в окуляре, то теоретически небольшой хроматизм может быть).
Лучше выбирать модели, в которых главное зеркало имеет параболическую форму, поскольку сферические зеркала привносят ещё и сферические искажения (чем больше диаметр сферического зеркала, тем это искажение будет сильнее).
Кстати, если посмотрите на схему, то увидите, что окуляр у «ньютона» расположен сбоку, поэтому смотреть объекты ближе к зениту можно без дополнительной призмы перед окуляром, которая нужна в телескопах-рефракторах.
Если посмотрите на цены, то увидите, что за те же деньги можно взять рефлектор с гораздо большей апертурой, чем у рефрактора. Поэтому рефлекторы системы Ньютона так популярны среди любителей.

Недостатки телескопов рефлекторов

Телескопы-рефлекторы имеют и недостатки.
Временами рефлекторы нужно «юстировать», особенно после переездов с места на место. Тряска нарушает взаимное расположение зеркал и нужно подкручивать настроечные винты. Это не так сложно, просто об этом надо помнить.
Кроме того, алюминиевое покрытие зеркал с годами может стареть, зеркала по-определению не любят перепады температур. У линзовых рефракторов этого недостатка нет.
В рефлекторах сильно проявляется искажение под названием «кома», — чем дальше от центра, тем сильнее изображение «смазывается», у звёзд появляются «хвосты». Чем короче фокус объектива, тем «кома» сильнее. Но, не унывайте — существуют корректоры комы (недешёвая штука. ). Вообще, кома видна ближе к краям, а в центре она не мешает.
Как уже было упомянуто выше, в рефлекторах центральное зеркало частично закрыто вторичным зеркалом, что снижает светосилу объектива. То есть 100мм рефлектор немного слабее 100мм. рефрактора по светосиле.
Вторичное зеркало держится на растяжках, которые расположены на пути хода лучей к главному зеркалу — возникают дополнительные искажения. Например, от ярких звёзд отходят «четыре луча» — по этому признаку легко узнать фотографии, которые сделаны через телескоп-рефлектор.
Размер у классических «ньютонов» великоват.
Рефлекторы дёшевы, но имеют ряд оптических искажений, многие из которых убраны в разных конструкциях катадиоптрический телескопов — это гибриды зеркальной и линзовой конструкций телескопов.

Говоря о рефлекторах, то есть о телескопах с зеркальным объективом, в подавляющем большинстве случаев имеют ввиду именно рефлектор Ньютона, схема которого приведена выше.
Другие системы чисто зеркальных телескопов встречаются крайне редко.
Например, это брахиты, у которых вторичное зеркало установлено не на оси главного зеркала, а вынесено в сторону. За счёт этого, в брахитах нет злосчастного центрального экранирования, которое снижает чёткость изображения (проницаемость) и светосилу телескопа. К сожалению, брахиты приемлемой апертуры в промышленных масштабах видимо не выпускают.