تلسکوپ چطور کار میکند؟ کندوکاو در وسیله‌ای ساده اما شگفت‌انگیز
اگر شما هم مانند من با دیدن ستاره‌های آسمان ساعت‌ها سرگرم می‌شوید یا دائما در جستجوی صورت‌های فلکی هستید، احتمالا خرید یک تلسکوپ حرفهای برای شما در اولویت قرار دارد. اما قبل از خرید، شناخت چنین وسیله‌ای و بررسی نحوه‌ی کار آن می‌تواند شما را به گزینه‌ای مناسب‌تر با توجه به کاربری‌ای که انتظار دارید و بودجه‌ای که دارید نزدیک‌تر کند. مطمئن باشید که با کسب دانش کافی در این مورد، تلسکوپ جدیدی که خریداری کرده‌اید در زمان استفاده شما را ناامید نخواهد کرد.
چرا نمی‌توان با چشم غیر مصلح اجسام دور را دید؟
تلسکوپ چطور کار میکند؟ (به زبان ساده)
درک فیزیک مربوط به چگونگی کارکرد تلسکوپ
تلسکوپ آکروماتیک چیست؟
مروری بر ساختار عدسی چشمی و خرید عدسی تلسکوپ دیجی‌کالا
چرا نمی‌توان با چشم غیر مصلح اجسام دور را دید؟
تلسکوپ وسیله‌ای شگفت انگیز است و این توانایی را دارد که اجسام دور را بسیار نزدیک‌تر از آنچه هست، نشان دهد. تلسکوپ‌ها در اشکال و اندازه‌های مختلفی وجود دارند و از یک اسباب‌بازی بچه‌گانه‌ی ۲۰۰ هزارتومانی گرفته تا تلسکوپ فضایی هابل یا جیمز وب که چندین تن وزن دارد را شامل می‌شوند. تلسکوپهای آماتور جایی در بین این دو قرار دارند. اگرچه این دسته از محصولات به اندازه‌ی هابل قدرتمند نیستند، اما می‌توانند کارهای باورنکردنی انجام دهند. به عنوان مثال، یک تلسکوپ کوچک ۶ اینچی (۱۵ سانتی‌متری) به شما این امکان را می‌دهد که نوشته‌ی روی یک سکه را از فاصله‌ی ۱۵۰ فوتی (۴۶ متری) بخوانید!
بیشتر تلسکوپ‌هایی که امروزه در بازار می‌بینید یکی از این دو نوع هستند:
- تلسکوپ شکستی یا تلسکوپ انکساری که از عدسی‌های شیشه‌ای در آن استفاده شده است.
- تلسکوپ انکساری که به جای عدسی از آینه در آن‌ها استفاده شده است. البته هر دوی این محصولات دقیقاً یک کار را اما به روش‌های کاملاً متفاوتی انجام می‌دهند.
برای درک نحوه‌ی عملکرد تلسکوپ، اجازه دهید کار را با یک سوال جلو ببریم. چرا نمی‌توانید جسمی را که دور است با چشم ببینید؟ به عنوان مثال، چرا نمی‌توانید نوشته‌های روی یک سکه را در حالی که ۴۰ متری از شما دورتر قرار دارد را با چشم غیرمسلح خواند؟ پاسخ به این سوال ساده است!
سکه‌ای در فاصله‌ی دور، فضای زیادی را روی صفحه‌ی چشم (شبکیه) نمی‌گیرد. اگر بخواهیم در مورد این قضیه از دید دیجیتال صحبت کنیم، باید بدانید که در فاصله‌ی ۴۰ متری، نوشته‌های روی سکه نمی‌توانند پیکسل‌های کافی را روی حسگر شبکیه ایجاد کنند تا بتوانید نوشته‌ها را بخوانید. با این حال اگر چشم بزرگ‌تری داشتید، می‌توانید نور بیشتری را از طرف سکه جمعآوری کنید و تصویر واضح‌تری را به دست آورید و سپس بخشی از آن تصویر را بزرگنمایی کنید تا پیکسل‌های بیشتری روی شبکیهی شما کشیده شود.
تلسکوپ چطور کار میکند؟ (به زبان ساده)
جالب است بدانید که دو قطعه در یک تلسکوپ امکان دید اجسام دور را فراهم می‌کنند که چشمان شما از آن‌ها به آن شکل بی‌بهره است:
- عدسی شیئی (در تلسکوپهای شکستی) یا آینهی اولیه (در تلسکوپهای بازتابی) که می‌توانند نور زیادی را از یک جسم دور جمع آوری کنند و آن نور یا تصویر را به نقطه‌ی کانونی برسانند.
- عدسی چشمی که نور را از کانون عدسی شیئی یا آینهی اولیه دریافت میکند و آن را گسترش می‌دهد یا به عبارتی بزرگنمایی را انجام می‌دهد تا تصویر بخش بزرگی از شبکیه را در بگیرد. این دقیقا همان اصلی است که یک ذره بین هم از آن استفاده میکند. یک تصویر کوچک را دریافت میکند و آن را روی شبکیه چشم پخش میکند تا بزرگ به نظر برسد.
طبیعتا زمانی که عدسی شیئی یا آینهی اولیه را با عدسی چشمی ترکیب کنید، یک تلسکوپ خواهید داشت. مجدداً، باید تاکید کرد که ایده‌ی اصلی این وسیله در این است که نور زیادی را جمعآوری کند تا یک تصویر روشن در داخل تلسکوپ ایجاد شود و سپس از چیزی مانند ذره‌بین برای بزرگنمایی (بزرگنمایی) آن تصویر استفاده کند تا فضای زیادی را روی شبکیه شما اشغال کند.
تلسکوپ‌ها دو ویژگی اصلی دارند که به کمک آن‌ها می‌توانید در مورد کیفیت این وسیله صحبت کنید، اینکه چقدر خوب می‌تواند نور را جمع کند و چقدر می‌تواند تصویر را بزرگ کند، شاخص اصلی سنجش تلسکوپ است. توانایی تلسکوپ در جمع آوری نور مستقیماً با قطر عدسی یا آینه (دیافراگم) که برای جمع آوری نور استفاده می‌شود، مرتبط است. به طور کلی، هرچه دیافراگم بزرگتر باشد، تلسکوپ نور بیشتری را جمع آوری و فوکوس میکند و طبیعتا تصویر نهایی واضح‌تر می‌شود. بزرگنمایی تلسکوپ (توانایی آن در گسترش تصویر) به ترکیب عدسی‌های مورد استفاده در آن بستگی دارد. عدسی چشمی مسئول بزرگنمایی است و از آنجایی که تقریباً با هر تلسکوپی با استفاده از چشمی‌های مختلف می‌توان به بزرگنمایی رسید، توجه به دیافراگم فاکتور مهمتری نسبت به میزان بزرگنمایی آن است.
درک فیزیک مربوط به چگونگی کارکرد تلسکوپ
توانایی تلسکوپ در جمع آوری نور مستقیماً با قطر عدسی یا آینه‌ای (دیافراگم) که برای جمعآوری نور استفاده می‌شود، مرتبط است. هرچه دیافراگم بزرگتر باشد، تلسکوپ نور بیشتری را جمع آوری میکند و تصویر واضح‌تر می‌شود.
به منظور درک اینکه یک تلسکوپ واقعاً چگونه کار میکند، اجازه دهید که نگاهی به کارکرد و فیزیک پشت یک تلسکوپ شکستی (از نوع عدسی‌دار) بیاندازیم. در ابتدای کار باید اشاره کنیم که فردی به نام هانس لیپرشی از میدلبورگ هلند، را می‌توان به عنوان مخترع تلسکوپی با عدسی نورشکن (تلسکوپهای شکستی) در نظر گرفت. جای توجه دارد که بدانید اولین تلسکوپ‌ها توسط بازرگانان دریایی و ارتش مورد استفاده قرار می‌گرفتند. گالیله اولین کسی بود که از این وسیله در نجوم استفاده کرد، با این حال طرح‌های هر دوی این افراد ترکیبی از عدسی‌های محدب و مقعر بود. در حدود سال ۱۶۱۱، کپلر طراحی این دو تن را بهبود بخشید تا دو عدسی محدب در ساختار سیستم خود داشته باشد که تصویر را وارونه میکند. جالب است بدانید که پس از گذر سال‌ها همچنان طراحی کپلر در دنیای امروز مورد استفاده است.
تلسکوپهای شکستی که اکثر ما با آن آشنا هستیم دارای بخش‌های زیر است:
- یک لوله بلند، ساخته شده از فلز، پلاستیک یا چوب
- یک لنز ترکیبی و شیشه‌ای در قسمت جلویی دستگاه (عدسی شیئی)
- یک لنز ترکیبی و شیشه‌ای دوم (چشمی)
لوله‌ی تلسکوپ‌ها لنزها را در فاصله‌ی مناسب از یکدیگر نگه می‌دارد، همچنین به جلوگیری از نشستن گرد و غبار، رطوبت و نور بر روی عدسی‌ها و جلوگیری از اختلال در ایجاد تصویری واضح کمک میکند. عدسی شیئی نور را جمعآوری و سپس آن را خم میکند تا نور را به نقطه‌ی کانونی در نزدیکی پشت لوله متمرکز کند. پس از این اتفاق چشمی تلسکوپ تصویر را را بر روی شبکیهی چشم می‌رساند و تصویر را بزرگ میکند. لازم به ذکر است که فاصله کانونی چشمی‌ها بسیار کوتاهتر از عدسی‌های شیئی هستند.
درک فیزیک چگونگی کارکرد تلسکوپ شکستی
تلسکوپ آکروماتیک چیست؟
یک تلسکوپ شکستی می‌تواند در هر طول موجی از نور مرئی کار کند اما نکته اصلی این است که تمام طول موج‌ها فاصله کانونی یکسانی در داخل لوله تلسکوپ ندارند و بسته به طول موج خود در فواصل مختلف همگرا می‌شوند. همین مساله هم باعث ایجاد انحراف رنگی در تصویر خروجی می‌شود و شما در اطراف لبه‌های خارجی تصویر معمولا شاهد هاله‌ای تار هستید. یک تلسکوپ آکروماتیک این موضوع را به خوبی رفع میکند چرا که از لنزهای مخصوصی ساخته شده است که ترکیب بلور فلینت و شیشه کراون است.
آیزاک نیوتن در سال ۱۶۸۰ هم با مشکل تلسکوپ‌هایی با مشکل هاله‌ی رنگین کمان در اطراف تصویر مواجه بود به همین دلیل هم به جای استفاده از عدسی برای جمع آوری نور، از یک آینهی منحنی و فلزی (آینه اولیه) برای جمع آوری نور و انعکاس آن به نقطه‌ی کانونی استفاده کرد. جالب است بدانید که آینه‌ها مشکل انحراف رنگی مانند لنزها را ندارند.
آیا رصد مشتری با تلسکوپ شکستی قابل انجام است؟
در حالت کلی باید بدانید که تلسکوپهای انکساری قدرت تفکیک به اندازه‌ی کافی بالایی دارند تا جزئیات سیاراتی مانند مشتری و زحل و ستاره‌های دوتایی را بتوان دید. با این حال، ساخت عدسی‌های شیئی بزرگ (بیشتر از ۴ اینچ یا ۱۰ سانتی‌متر) برای این نوع از کالاها دشوار است. اگر هزینه‌ی هر واحد دیافراگم را در نظر بگیرید، تلسکوپهای شکستی نسبتاً گران در می‌آیند. از آنجایی که دیافراگم سایز محدودی دارد، یک تلسکوپ شکستی برای رصد اجرام کم نور و عمق آسمان، مانند کهکشان‌ها و سحابی‌ها، کمتر از سایر انواع تلسکوپ کاربردی است.
- بررسی تلسکوپ سلسترون AstroMaster 130EQ؛ آغاز حرفهای نجوم
- عکس‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب چه اهمیتی دارند؟
مروری بر ساختار عدسی چشمی و خرید عدسی تلسکوپ دیجی‌کالا
همانطور که تا به اینجا متوجه شدید شما می‌توانید آسمان را با کمک عدسی چشمی مشاهده کنید. البته توجه داشته باشید که چیزی که می‌بینید وارونه است. چشمی دومین عدسی در ساختار یک تلسکوپ است و برای آن‌ها طرح‌های اپتیکی بسیاری وجود دارد، چشمی‌ها از یک یا چند لنز ترکیبی تشکیل شده‌اند و تقریباً تلسکوپی کوچک هستند.
هدف از قراردان عدسی چشمی بر روی تلسکوپ شامل موارد زیر می‌شود:
- این نوع از عدسی‌ها به شما این امکان را می‌دهند که بزرگنمایی تلسکوپ را تغییر دهید
- یک تصویر واضح تولید می‌کنند
- می‌توانند فاصله‌‌ای بین چشم شما و عدسی چشمی هنگامی که تصویر در فوکوس است ایجاد کنند.
- میدان دید تلسکوپ را تعیین می‌کنند: به طور کلی میدان دید تلسکوپ‌ها شامل میدان ظاهری و میدان دید واقعی می‌شود. در میدان دید ظاهری شما می‌توانید درکی از اینکه چه مقدار از آسمان، بر حسب درجه، تنها از طریق چشمی از لبه‌ای به لبه‌ی دیگر آن دارید، داشته باشید. میدان دید واقعی مشخص میکند زمانی که چشمی در تلسکوپ قرار می‌گیرد، چه مقدار از آسمان دیده می‌شود.
آشنایی با انواع چشمی‌های تلسکوپ
در این بخش مروری کوتاه بر آن انواع عدسی‌های چشمی و مزایا و معایب هر یک خواهیم داشت.
چشمی‌های هویگنس و رامزدن (Huygens)
به طور کلی چشمی‌های هویگنس و رامزدن جزو قدیمی‌ترین طرح‌ها برای عدسی چشمی هستند. این نوع عدسی چشمی از دو عدسی یکسان که یک طرف آن‌ها تخت و طرف دیگر دارای انحنا است تشکیل شده است. این دست از محصولات مشکل هاله‌ی رنگی در تصویر دارند و اغلب با کم هزینه‌ترین و کم اثرترین تلسکوپ‌ها همراه هستند.
چشمی‌های ارتوسکوپی (Orthoscopic)
چشمی‌های ارتوسکوپی توسط ارنست ابه در سال ۱۸۸۰ اختراع شدند و دارای چهار بخش و میدان دید ظاهری ۴۵ درجه هستند که تا حدودی باریک است. طراحی اپتیکال این نوع عدسی نمای واضحی را ارائه میکند و می‌توان از آن برای مشاهده‌ی سیاره ها به شکلی ایدئال استفاده کرد.
چشمی‌های RKE در تلسکوپ‌هایی با فاصله‌ی کانونی زیاد بهترین عملکرد را دارند و هم از منظر اقتصادی و هم عملکردی جزو بهترین گزینه‌های خرید هستند.
چشمی‌های RKE
چشمی‌های RKE یک طرح سه بخشی دارند که تصاویر را در یک میدان دید ۴۰ درجه با مقداری کمی هاله‌ی رنگی تولید می‌کنند. این دسته از چشمی‌ها در تلسکوپ‌هایی با فاصله‌ی کانونی زیاد بهترین عملکرد را دارند و هم از منظر اقتصادی و هم عملکردی جزو بهترین گزینه‌های خرید هستند.
چشمی ارفل
جالب است بدایند که چشمی ارفل در طول جنگ جهانی دوم اختراع شد. این دسته از چشمی‌ها دارای طراحی پنج تکه و میدان دید گسترده و ۶۰ درجه هستند ولی به خاطر رنج بردن از خطای آستیگمات و تولید تصویر دوگانه در بزرگنمایی زیاد کار آمد به شمار نمی‌روند و برای مشاهده‌ی سیاره‌ها نامناسب‌اند.
چشمی Plossl
چشمی Plossl دارای طراحی چهار یا پنج تکه با میدان دید ۵۰ درجه است و در اندازه‌های ۱۵ تا ۳۰ میلی‌متری بهترین عملکرد را دارند. این نوع از عدسی‌ها برای مشاهده سیاره‌ها جزو چشمی‌های محبوب به حساب می‌آیند.
چشمی‌های ناگلر
چشمی‌های ناگلر در سال ۱۹۸۲ جهت تصحیح خطای کما و ایجاد میدان دید بالا (۸۲ درجه) به منظور بهره‌گیری حداکثر از تلسکوپ‌ها در رصدهای گوناگون طراحی و اختراع شده است. این دسته از چشمی‌ها جزو گزینه‌های گران قیمت بازار به شمار می‌روند.
عدسی‌های چشمی بارلو
لنزهای بارلو می‌توانند راهی مقرون به صرفه برای افزایش بزرگنمایی باشند. معمولاً عدسی‌های بارلو در بزرگنمایی‌های ۲، ۳ و ۵ برابر در بازار موجود هستند. البته استفاده از بارلو به معنای کاهش مقدار نور و روشنایی تصویر است و ممکن است کیفیت تصویر را کاهش دهد.
منبع: howstaffworks
