Рефрактор или рефлектор – какой телескоп лучше. Телескоп рефрактор физическое явление какое.

Содержание

Это, пожалуй, самый важный вопрос для каждого, кто хочет купить телескоп. Попробуем как можно более объективно описать преимущества и недостатки рефракторов и рефлекторов (сегодня существует четкое разделение на два лагеря: сторонников рефракторов и рефлекторов).

Как устроены телескопы различных оптических схем?

Оптический телескоп предназначен для наблюдения за удаленными небесными объектами. Если перевести это слово с греческого на русский, то оно означает «наблюдающий вдали».

Начинающие астрономы-любители, несомненно, заинтересуются тем, как работает телескоп и какие оптические системы существуют. Новичок, придя в магазин оптики, часто спрашивает продавца: «Во сколько раз увеличивает этот телескоп?». Это утверждение может удивить некоторых, но сам вопрос неверен.

Дело не в увеличении?

Некоторые люди считают, что чем больше увеличение телескопа, тем он «круче». Некоторые считают, что он приближает к нам далекие объекты. Оба мнения ошибочны. Основная функция этого оптического прибора — собирать излучение волн электромагнитного спектра, к которому относится видимый нами свет. Кстати, термин электромагнитное излучение включает в себя и другие волны (радиоволны, инфракрасное излучение, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и т.д.). Современные телескопы могут обнаружить все эти регионы.

Поэтому главное в телескопе — не то, насколько он увеличивает, а то, сколько света он может собрать. Чем больше света может собрать линза или зеркало, тем четче будет желаемое изображение.

Чтобы получить хорошее изображение, оптическая система телескопа фокусирует лучи света на точку. Это называется фокусировкой. Если свет не сфокусирован на этой точке, результатом будет размытое изображение.

Какими бывают телескопы?

Как работает телескоп? Существует несколько основных типов телескопов:

рефракторы. В конструкции рефрактора используют только линзы. Его работа основана на преломлении световых лучей;
рефлекторы. Они полностью состоят из зеркал, при этом, схема телескопа выглядит так: объектив — это главное зеркало, а есть ещё и вторичное;
катадиоптрики или смешанного типа. Они состоят как из линз, так и из зеркал.

Рефрактор или рефлектор?

Исторически сложилось так, что по какой-то причине до сих пор преобладает мнение, что «настоящий» телескоп — это преломляющий телескоп, то есть привычная структура линзы. Почему это так, ведь во многом преломляющая линза не уступает преломляющей, а в чем-то и превосходит ее? Возможно, потому что преломление произошло раньше исторически. Возможно, потому, что он напоминает телескоп, который был очень известен и популярен в свое время. А может быть, потому, что производители всегда выпускали в основном рефракторы, а рефракторы изготавливались вручную и поэтому считались своего рода ренегатами в телескопном обществе.

Сейчас ситуация изменилась — вы можете легко купить и рефрактор, и рефлектор, причем одинакового качества. Здесь возникает неоднозначный вопрос: какой телескоп лучше?

Здесь следует отметить, что многое зависит от того, что именно нужно наблюдать. Личные предпочтения также могут играть большую роль. Но давайте подойдем к вопросу более серьезно и рассмотрим, для чего лучше использовать рефрактор, а для чего — рефлектор.

Преимущества рефрактора

Преломляющая линза — это система линз по своей конструкции, которая несет в себе множество преимуществ и недостатков. К преимуществам относятся:

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 преимущества рефракторов, на которые всегда ссылаются сторонники этой конструкции телескопа. Но есть и недостатки.

Недостатки рефрактора

Конструкция объектива имеет недостатки, которые могут существенно повлиять на ваш 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 из основных недостатков рефракционных телескопов.

Как работает рефрактор?

В преломляющем телескопе объектив (3) дает сильно уменьшенное изображение (4) удаленного объекта наблюдения (5). Затем это изображение рассматривается через окуляр (6), как через увеличительное стекло. В некоторых конструкциях окуляр расположен не на оси трубы, а перпендикулярно ей (7), так что изображение объектива передается в окуляр через преломляющую линзу (8).

В отражательном телескопе вогнутое зеркало (9) собирает световые лучи (10) в концентрированный пучок. Затем этот луч направляется на окуляр (12) с помощью вспомогательных линз и зеркал (11). Как и в случае с преломляющими линзами, некоторые рефлекторы оснащены вертикальным окуляром (13) и дополнительной преломляющей линзой (14).

Парижский гигант

Рекордный телескоп-рефрактор был построен для Всемирной выставки 1900 года в Париже. Диаметр объектива составлял 1,25 м, а длина трубы — более 60 м! Однако из-за огромных размеров и массы телескоп был установлен стационарно и горизонтально. Он больше не был пригоден для использования, и телескоп был демонтирован в 1909 году.

Рекордсмен-рефлектор

Отражательные телескопы во много раз больше линзовых телескопов. Под большим куполом обсерватории Роке-де-лос-Мучачос на Канарских островах находится зеркало с самым большим зеркалом в мире — Большим Канарским телескопом. Он был построен в 2007 году, а его зеркало имеет диаметр 10,4 м — в 10 раз больше, чем объектив самого большого рефракционного телескопа!

Технические соображения

Рефракторы страдают от остаточной хроматической и сферической аберрации. Это больше влияет на меньшие соотношения фокусных расстояний, чем на большие. Ахроматический объектив с фокусным расстоянием 100 мм (4 дюйма) и f-число 6, скорее всего, будет иметь значительное цветовое окаймление (обычно фиолетовый ореол вокруг ярких объектов). Объектив 100 мм (4 дюйма) при f/16 имеет небольшое цветовое окаймление.

При очень больших апертурах также возникает проблема ослабления линз из-за гравитационной деформации стекла. Поскольку линзу можно держать только за ее край, центр большой линзы деформируется под действием силы тяжести, что приводит к искажению изображений. Наибольший практический размер объектива в преломляющем телескопе составляет около 1 метра (39 дюймов).

Другая проблема — дефекты стекла, бороздки или маленькие пузырьки воздуха, застрявшие внутри стекла. Кроме того, стекло непрозрачно в определенных диапазонах длин волн, и даже видимый свет затемняется из-за отражения и поглощения при прохождении через границы раздела воздух-стекло и через само стекло. Большинство этих проблем были устранены или уменьшены в отражательных телескопах, которые могут быть построены с гораздо большей апертурой и почти полностью заменяют рефракторы для астрономических исследований.

В качестве примера использования преломляющей линзы в космосе на МКС WAC на корабле «Вояджер 1/2» использовалась линза диаметром 6 см (2,36″), запущенная в космос в конце 1970-х годов.

Области применения и достижения

Тренировка астронавта с помощью камеры с большим объективом.

Линзовые телескопы хорошо известны благодаря их использованию в астрономии и для наблюдения за Землей. Многие ранние открытия Солнечной системы были сделаны с помощью рефракторов с одной линзой.

Использование преломляющей оптики телескопов повсеместно распространено в фотографии и на околоземной орбите.

Одно из самых известных применений преломляющего телескопа было в астрономии Галилеем, который в 1609 году открыл четыре крупнейшие луны Юпитера. Кроме того, первые рефракторы были использованы несколько десятилетий спустя для открытия крупнейшего спутника Сатурна — Титана, а также трех других спутников Сатурна.

В XIX веке преломляющие телескопы использовались для пионерских работ в области астрофотографии и спектроскопии, а родственный инструмент, гелиометр, был впервые использован для расчета расстояния до другой звезды. Меньшие апертуры не привели к такому количеству открытий, и с такими маленькими апертурами многие астрономические объекты были просто недоступны для наблюдения до появления фотографии с большой продолжительностью съемки, когда слава и капризы отражающих телескопов стали превосходить славу и капризы преломляющих телескопов. Однако среди открытий — луны Марса, пятая луна Юпитера и многочисленные открытия двойных звезд, включая Сириус (Собачью звезду). Рефракторы часто использовались для позиционной астрономии, помимо других применений в фотографии и наблюдении Земли.

Галилео Галилей и многие другие спутники Солнечной системы были открыты с помощью одноэлементных линз и воздушных телескопов.

Галилео Галилей открыл спутники Юпитера в 1610 году с помощью преломляющего телескопа.

Спутник планеты Сатурн, Титан, был открыт 25 марта 1655 года голландским астрономом Христианом Гюйгенсом.

Двойник В 1861 году с помощью 18,5-дюймового телескопа-рефрактора «Дирборн» было обнаружено, что у самой яркой звезды ночного неба, Сириуса, есть меньший звездный спутник.

К XVIII веку линзовые телескопы испытывали серьезную конкуренцию со стороны отражательных телескопов, которые могли быть довольно большими и обычно не страдали от той же проблемы хроматической аберрации. Тем не менее, астрономическое сообщество продолжало использовать двойные рефракторы с маленькими апертурами по сравнению с современными инструментами. Среди известных открытий — спутники Марса и пятая луна Юпитера, Амальтея.

Асаф Холл, открыл Деймос 12 августа 1877 года около 07:48 UTC и Фобос 18 августа 1877 года в Военно-морской обсерватории США в Вашингтоне около 09:14 GMT (современные источники, использующие астрономическую конвенцию до 1925 года, которая начиналась в полдень, дают время начала 11 августа 14:40 и 17 августа 16:06 по среднему времени Вашингтона).

Для открытия был использован 26-дюймовый (66 см) телескоп-рефрактор (телескоп с линзой), который в то время находился в Фогги Боттом. В 1893 году линзу переместили и поместили в новый купол, где она и осталась в 21 веке.

Луна Юпитера Амальтея была открыта 9 сентября 1892 года Эдвардом Эмерсоном Барнардом с помощью 36-дюймового (91 см) рефрактора в обсерватории Лик. Она была открыта путем прямого визуального наблюдения с помощью двухлинзового рефрактора.

Одним из открытий, сделанных в 1904 году с помощью Потсдамского большого рефрактора (преломляющего телескопа с двумя двойными линзами), стала межзвездная среда. Во время наблюдений за двойной звездой Минтака в Орионе астроном профессор Хартманн обнаружил, что межзвездная среда содержит элемент кальций.

Список самых больших преломляющих телескопов

68 см (27 дюймов) рефрактор в обсерватории Венского университета.

Примеры некоторых самых больших телескопов с ахроматическими линзами диаметром более 60 см (24 дюйма).

Большой телескоп Парижской выставки 1900 года (1,25 м или 49 дюймов) — демонтирован после выставки
Обсерватория Йеркса (101,6 см или 40 дюймов)
Шведский 1-м солнечный телескоп (98 см или 39 дюймов)
Обсерватория Лик (91 см или 36 дюймов)
Парижская обсерваторияMeudon Great Refractor (83 см (33 дюйма), +62 см (24 дюйма))
Потсдамский великий рефрактор (80 см (31 дюйм), + 50 см (20 дюймов))
Обсерватория Ниццы (77 см или 30 дюймов)
Джон Уолл (76,20 см или 30 дюймов) диалитовый рефракторный телескоп — самый большой рефрактор, построенный человеком в обсерватории Ханвелл Сообщество
28-дюймовый рефрактор Грабба в Королевской Гринвичской обсерватории, (71 см или 28 дюймов) линза с диафрагмой
Great Refractor Венской обсерватории, (69 см или 27 дюймов)
Обсерватория Архенхольда — самый длинный рефрактор когда-либо построенный телескоп (фокусное расстояние 68 см или 27 дюймов × 21 м или 69 футов)
рефрактор военно-морской обсерватории США (66 см или 26 дюймов)
рефрактор Ньюолла на Нат ional Observatory of Athens (62,5 см или 24,6 дюйма)
Обсерватория Лоуэлла (61 см или 24 дюйма)

Современные крупнейшие приборы мира

Рекордным размером среди всех линзовых телескопов является модель, построенная в 1900 году в Париже для Всемирной выставки. Диаметр его объектива составлял 1,25 м, а длина самой трубы — более 60 м. Однако из-за малого веса и огромных размеров оптического прибора, который был установлен горизонтально и статично, никаких наблюдений провести не удалось, и через 9 лет изделие было демонтировано.

Самым большим современным телескопом является модель в обсерватории Йеркса в Чикаго. Размер объектива эквивалентен 1,1 м, такая техника может быть использована для изучения очень удаленных от Земли объектов Солнечной системы. Рефрактор был построен в 1897 году, в тот же год, когда была открыта обсерватория Йеркса.

Здесь же расположены крупные рефракционные телескопы: Astrophysikalisches Institut Potsdam, обсерватории Lyckee, Пулково и Гринвич, а также обсерватории Nice, Archenhold и Allegheny. Телескоп Джеймса Кларка Максвелла на Гавайях, США, расположенный на высоте 4200 метров, очень хорошо известен.

Так как же выбрать телескоп рефрактор и стоит ли рассматривать его для любителя астрономии

Самое главное, не выбирайте по возможности модели с пластиковыми (акриловыми) линзами в ярких красочных упаковках. Такими детскими оптическими приборам, причем часто не самой малой ценой, Вы можете только отбить желание наблюдать или просто выкините деньги на ветер. Чаще всего такие приборы становятся очередной игрушкой в комнате, редко используемой по назначению. Цена таких приборов варьерует от 2.000 до 6.000 рублей. Но, в этом ценовом сегменте есть хорошие модели, например, Meade Infinity 50 mm с полностью стеклянной оптикой и чеком в размере чуть большим 4.000 рублей. Просто будьте внимательны при выборе.
Не обращайте внимание на увеличение телескопов, особенно при выборе в качестве первого ребенку. На коробках некоторых производителях Вы можете увидеть — 234х, 400х или 500х — все это полнейшая ерунда. Если у телескопа стеклянная оптика, пользуйтесь простой формулой = диаметр объектива в миллиметрах х 2. Т.е. 50 мм телескоп имеет потолок в 100 крат. И то, на практике и эта формула работает крайне редко из за атмосферы, выбранного объекта и других факторов.На рыкне же встречаются яркие коробки с 50 мм телескопов и увеличением в 200 крат и больше!
Выбирайте телескоп с устойчивой монтировкой. Это очень важный момент, гораздо важнее, чем его комплектация. Окуляры, если у телескопа стандартный посадочный диаметр, Вы всегда докупите, а вот поменять монтировку не сможете. От нее зависит, насколько изображение во время наблюдений будет подвержено вибрациями и дрожанием и т.д. На плохих, хлюпких монтировках любое прикосновение к окуляру даже глазом будет вызывать «раскачивание» изображения.

Телескопы с фонарем — почти идеальный вариант для начинающих астрономов-любителей, особенно в детском возрасте. Из-за своей оптической системы рефракторы всегда имеют закрытую трубу, и это большое преимущество — пыль и грязь не могут собираться так легко, как в ньютоновском телескопе. Далее — очень быстрая термостабилизация телескопа — их выставляют на улицу или на балкон и очень скоро можно приступать к работе (конечно, зимой это время может быть немного больше). Но устройства с зеркальными линзами могут термостабилизироваться часами! И одно из самых больших преимуществ, которое также обусловлено вышеупомянутыми моментами, — это простота, неприхотливость в использовании и большая эффективность, особенно для новичков и тем более для детей. Не будем забывать и о юстировке изображения — хоть прямого, но зеркального, а при наличии полной или отдельной инверсионной призмы — полностью прямого классического, как в телескопе.

И действительно, первые телескопы были телескопами с линзами. Галилео Галилей использовал импровизированные рефракторы с диаметром линз от 37 мм до 58 мм. Ему пришлось значительно открыть диафрагму этих объективов, чтобы улучшить качество снимков (в то время объективы имели только одну линзу с самыми сильными аберрациями). Это не помешало Галилео Галилею сделать впечатляющие открытия. Современные телескопы с объективами массового спроса во много раз лучше по качеству изображения, и их трудно сравнивать с теми ранними телескопами!

Какими бывают телескопы рефракторы?

Классические двухобъективные рефракторы

Преломляющий телескоп может представлять собой преломляющий телескоп с двумя линзами (классической формы), изготовленными из двух видов стекла — стекла флинга и стекла короны. Эти системы используются в большинстве телескопов начального и среднего уровня. При оптических и фотографических наблюдениях остаточная хроматическая аберрация становится заметной. Чтобы минимизировать влияние этой аберрации, фокусное расстояние должно быть как можно больше, но это требует увеличения самой трубы. Наиболее распространенной характеристикой большинства серийно выпускаемых рефракторов является относительная апертура 1:10 (отношение диаметра объектива к фокусному расстоянию — (D/f)), известная как фокусное отношение — f/10. То есть, если диаметр объектива 90 мм, а фокусное расстояние 900 мм, то относительная апертура получается 1:10, то есть фокусное отношение f/10. Такой телескоп подходит для большинства любительских наблюдений в качестве первого оптического инструмента.

Легкие фокуссеры для рефракторов. Производители выпускают линзовые телескопы с большой апертурой, например, f/5 или f/6, с объективами диаметром 70 мм, 80 мм, 90 мм, 100 мм и 120 мм. С одной стороны, эти телескопы вызывают споры из-за их более интенсивной окраски, о которой мы всегда упоминаем здесь. Но с другой стороны, у этих телескопов также есть свои особые преимущества и недостатки, которые могут перевесить все минусы выбора телескопа. Поэтому, если вы все еще задаетесь вопросом, как выбрать рефрактор, обратите внимание и на телескопы с малым фокусом. Что, если это то, что вам нужно?

Мы не исключаем, что многие из вас в поисках информации изучали «черные списки телескопов» на других сайтах, но, вдруг, вы все-таки выберете такое устройство:

Светосильные рефракторы отлично подходят для визуального наблюдения звездных полей, яркого Deep-Sky, тем более если апертура 100-120 мм.
У них большое поле зрения! Это пригодится наблюдателям протяженных объектов, обзорных наблюдений неба.
Такие телескопы достаточно компакты — идеальный вариант для выезда, для балкона, для города! О чем уже сказанно выше.
Закрытая труба и компактная конструкция более стабильна в работе и менее подвержена влияниям потоков воздуха.
Такие телескопы максимально быстро готовы к работе. Легко перености транспортировку. Легко взять его с собой.
Земные наблюдения — отлично подходят для таких задач.

Другие особенности включают:

Такие телескопы все таки будут заметно искажать цвета, особенно с ростом увеличений
Цена рефрактора по прежнему остается на достаточно высоком уровне
Трижды подумайте, а нужно ли Вам такое за эти деньги!

Вот пример, наш снимок в светосильный рефрактор 120 мм с фокусным расстоянием 600 мм:

На изображении четко виден цвет луны, которого не существует в реальности. Это влияние хроматической аберрации на качество изображения.

Это связано с эффектом хроматической аберрации Луны. Снимок был сделан в городских условиях с балкона.

А вот еще один пример — участок звездного неба с помощью того же 120-мм рефрактора. Ярко-синий ореол вокруг центральной яркой звезды и зеленоватый оттенок более слабых звезд. Это означает, что это действительно видимые псевдоцвета небесных объектов, поскольку яркая центральная звезда на изображении, Бетельгейзе, должна иметь яркий красно-оранжевый цвет.