Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

De ce astronomii au nevoie de telescoape mari?

Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

Fig. 8.2. Obiectivul și distanța focală.

În Fig. 8.2 Sunt prezentate razele luminoase paralele care apar pe obiectivul din laturile opuse și asamblate la punctele F și F '. În funcție de ei






Poziția față de focalizarea obiectivului se numește față sau spate. În lentile ale căror suprafețe au aceeași rază de curbură, ambele lungimi focale sunt egale una cu cealaltă.

Un fascicul de lumină paralelă care a trecut prin dispersor se diferențiază în direcții diferite, în timp ce continuarea razei refractare se intersectează în punctul F, așezat pe axa optică și numit focalizarea lentilei împrăștiate. Acest obiectiv are de asemenea un focar frontal și din spate, iar distanța de la obiectiv la focalizare este numită distanța focală.

Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

Fig. 8.3. O imagine dată de un obiectiv de colectare.

Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

Ris.8.4. Space Hub Hubble

Sigur că ați auzit de o aplicație atât de minunată Google Maps. Cu această aplicație, putem obține o hartă detaliată a oricărui teren. De unde provin aceste cărți, fotografii? Faptul este că există telescoape spațiale. Acestea au o creștere mare, astfel încât să putem obține hărți, imagini ale oricărui teren de pe Pământ. Un alt tip de telescoape este telescopul radio. Ele sunt necesare pentru studiul obiectelor cosmice în domeniul radio. Elementele principale ale telescoapelor radio sunt antena receptoare și radiometrul - un receptor radio sensibil, reglabil în frecvență, și un echipament de recepție. Deoarece raza de radio este mult mai largă decât cea optică, diferite modele de telescoape radio sunt utilizate pentru înregistrarea emisiilor radio, în funcție de domeniu.

Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

Fig. 8.5. Radio telescop

Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

Fig. 8.6. Telescoapele lui Kek

Cel mai mare telescop din Eurasia BTA este situat pe teritoriul Rusiei, în munții din Caucazul de Nord și are diametrul oglinzii principale de 6 m. Acesta funcționează din 1976 și de mult timp a fost cel mai mare telescop din lume.

Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

Fig. 8.7. Telescopul BTA

Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

Fig. 8.8. Telescopul Gran Telescopio Canarias

În momentul de față, 40 inch (1.02 metri) telescop refractor făcut Alvan Clark și situat în Erkskoy Observatorul (Chicago) rămâne cel mai mare telescop refracting folosit vreodată.

Cel mai mare telescop de pe Pamant este cu siguranta localizat la Arecibo Observatory (Arecibo) in apropierea orasului eponim in Puerto Rico. Administrat de SRI International - un institut de cercetare de la Universitatea Stanford, Observatorul participă la radio-astronomie, la observațiile radar ale sistemului solar și la studiul atmosferelor altor planete. O placă imensă a fost construită în 1963

Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

Fig. 8.10. Telescopul Arecibo

Mărire, dată de telescop.
Și acum să ne uităm la aceleași două stele într-un telescop obișnuit. În câmpul de vedere al telescopului, vedem că Mizar nu este de fapt o stea, ci constă din două stele distanțate. Astfel de perechi de stele sunt numite de obicei stele duble. Telescop cu o creștere de 60 de ori in ambele stele sunt vizibile în regiunea 14 „una față de cealaltă, adică. E. De fapt, distanța aparentă dintre ele este egal cu 14“. Deoarece creșterea telescopului este raportul dintre lungimea focală a obiectivului și ocular, pentru a obține o de 60 de ori creștere trebuie să fie utilizată ca lentilă obiectiv cu o distanță focală de 90 cm, iar ca ocularul - obiectiv cu o distanță focală de 1,5 cm Marte, mărimea aparentă din care aproximativ 9“, atunci când este utilizat cu un telescop de 120 de ori„creștere va avea colț. dimensiunea 18 ', care prin ordin de mărime este comparabilă cu dimensiunea vizibilă a lupe. În ceea ce privește Venus, a cărui dimensiune unghiulară este de 1 ', va fi vizibilă în binocluri cu o mărire foarte mică, la fel ca Luna cu ochiul liber.






Astfel, folosind telescoapele cu o mărire mare, se pot distinge nu numai componentele individuale ale stelelor binare, ci și suprafața planetelor. Pentru a mări telescopul a fost mare, ca un ocular folosit ca o lentilă focală cât mai scurtă posibil, și ca o lentilă lungă de focalizare. În acest focalizare ocular poate fi redusă doar la o anumită limită, cu toate acestea, în practică, creșterea se deplasează către distanța focală a obiectivului. De exemplu, X. Huygens în 1650 a fost construit un telescop lentilă cu o distanță focală de 2 m (fig. 8.11), prin care este posibil să se observe inelul Saturn. La acea vreme se credea lungimea focală este foarte mare, pentru a produce un tub de lungime adecvată pentru montarea într-o lentilă nu este ușor, cu toate acestea, iar lentila ocularului a fost plasat în spațiul separat.

Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

Fig. 8.11. Hub telescopic din Huygens.

Creșterea infinită a factorului de mărire a telescopului datorată utilizării lentilelor cu o distanță focală tot mai mare este imposibilă, deoarece imaginea subiectului începe să fie puternic distorsionată. Motivul pentru acest tip de distorsiune sau aberații este acela că marginile lentilelor deflectă razele mai mult decât este necesar pentru a se putea concentra acolo unde sunt colectate razele care au trecut prin partea centrală a lentilei. Apropo, creșterea raportului dintre lungimile focale ale lentilei și ocular nu duce neapărat la o creștere a măririi telescopului. Acest lucru se explică prin faptul că creșterea telescopului este proporțională cu deschiderea lentilei. Cu o deschidere de 2,5 cm, valoarea limită a factorului de mărire este de 100, însă, pentru efectuarea de observații simple, este jumătate din valoarea sa mai mică. Valoarea limită a factorului de mărire al telescopului depinde de doi factori: prima este deteriorarea clarității imaginii optice datorată difracției, care va fi discutată mai jos, a doua este reducerea luminozității imaginii.
Dimensiunile vizibile ale stelelor fixe.
Privind binoclul pe o planetă ca Venus, care are un diametru aparent suficient de mare, puteți observa cu ușurință că în formă seamănă cu o luna crescentă. Când privim într-un telescop, planeta Marte pare a fi un disc. Folosind un telescop cu o creștere mult mai mare, este ușor să se asigure că Neptun, al cărui diametru aparent este egal cu 2.4“, și este un disc. Cu toate acestea, indiferent cât de mare creștere nu am luat un telescop, nu putem folosi pentru a obține o imagine a stelelor fixe sub formă de Dacă imaginea este mărită, imaginea nu va deveni mai clară și iluminarea acesteia va scădea și ea.
Dintre toate stelele fixe, situate la o distanță foarte mare de Pământ, cea mai apropiată și în același timp cea mai strălucitoare stea este Sirius. Distanța de la Sirius pe Pământ este de 8,7 ani lumină (1 an lumină este de 9 trilioane 480 miliarde de kilometri). Sirius raza de 1,78 ori raza Soarelui, astfel încât diametrul aparent al Sirius este egal cu 0,0061. „Cu o creștere de 10 000 de ori mai mare decât diametrul aparent al Sirius abia ajunge la 1“. Utilizați numai telescopul la o mărire de 100.000 de ori vă permite să vedeți steaua în formă de disc. cu toate acestea, telescoapele de personal cu o creștere mare complet lipsite de sens, deoarece fiecare dispozitiv optic o valoare de limitare a puterii rezolvare. fluctuațiile densității aerului în plumb atmosferă la faptul că grosimea unei muchii imagine neclară nu poate fi bărbați e 1“. În plus, imaginea unei stele foarte îndepărtate într-un telescop va arăta ca un loc, nu un punct, ci o neclaritate. Un punct apare din difracția cauzată de natura valurilor luminii.
Propagarea undelor.
Potrivit Huygens, fiecare punct al frontului valurilor este centrul unor valuri noi, iar plicul care le înconjoară devine un front de undă în următoarea clipă de timp. Dacă se folosește exemplul de valuri pe suprafața apei (fig.8.12), această poziție poate fi ilustrată după cum urmează: pe linia AB de-a lungul creasta valurilor se generează unde noi și adăugarea lor conduce la formarea unui nou crestă ArB '. Cu alte cuvinte, dacă distanța AB este foarte mare, atunci frontul undei este perpendicular pe direcția propagării sale.
Același lucru se poate spune despre undele care se propagă sub forma unor cercuri concentrice dintr-un punct. Wavefront de suprafață care rezultă dintr-un singur punct, la rândul său, este sursa de noi valuri, rezultând în toate direcțiile scatter valuri în formă de cercuri de creștere a razei.

Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

Fig. 8.12. Propagarea undelor.

Dacă un val întâlnește un obstacol, atunci valurile noi nu apar la limita lui și, prin urmare, frontul valurilor își schimbă caracterul. Să presupunem că există o deschidere în obstacol (Figura 8.12). Apoi, dacă dimensiunile sale sunt mari în comparație cu lungimea de undă, frontul din spatele acesteia va fi plat, dacă nu chiar semicircular.
Același lucru se poate spune despre valul de lumină. În telescop, gaura este jucată de un obiectiv cu o anumită deschidere. Prin urmare, razele de lumină care intră în telescop nu vor fi strict paralele una cu cealaltă și, prin urmare, nu se vor aduna la un punct al planului focal. Drept urmare, imaginea unei stele fixe nu va fi punctuală, ci sub forma unui loc fuzzy format din inele întunecate și ușoare, ale căror dimensiuni depind de lungimea de undă a luminii. Lentila telescop cu 10 dimensiuni cm diametrul primului inel întunecat al sumei unghiulare în unități de 1.5 „. O astfel de imagine stea fixă ​​lărgită a fost numită difracție. Se crede că dimensiunea imaginii de difracție în telescop, o lentilă care are un diametru D cm este
(27 / D). "
Marele telescop.
Cu ajutorul unui telescop convențional, nu vedem steaua însăși, ci imaginea ei de difracție. Prin urmare, dacă imaginile de difracție ale două stele sunt suprapuse una peste cealaltă, ele nu pot fi văzute separat. De exemplu, două stele, se află la un unghi de 1,2“, este posibil să se distingă cu un telescop cu un obiectiv cu un diametru de 10 cm, la orice mărire. Deoarece dimensiunea imaginii de difracție este invers proporțională cu diametrul lentilei, apoi prin dublarea acesteia, în principiu, ar putea fi reduse unghiul de limitare la 0,6 ". Cu toate acestea, datorită fluctuațiilor de aer din atmosferă, această limită este inaccesibilă. Este dificil să răspundem la întrebarea cum apare o imagine a unei stele în ochiul unei persoane. Presupunând diametrul pupilei, prin care lumina pătrunde în ochi, egală cu 5 mm, obținem o imagine de difracție a unei stele de 1 „datorită prezenței diferenței dintre lentilele unui fascicul paralel de lumină într-un singur punct F. Fie segmente de lungime BB“ și AA „diferă cu o lungime lumină ușoară. Apoi, dacă în punctul A există un antinod al undei luminoase, atunci antinodul va fi la punctul B '. Să considerăm acum o rază care vine de la punctul Mx care se află pe axa optică a lentilei și împarte segmentul AB în jumătate. Este ușor de observat că în punctul M există un nod al undei luminoase. Din acest motiv, razele de lumină A A * și MM ', ajungând în punctul F, se sting reciproc. În plus, este întotdeauna posibil să se găsească două puncte care aparțin segmentelor AM și respectiv MB, unde razele emise de aceste puncte se vor stinge reciproc. Plecând de la ceea ce sa spus, se poate înțelege de ce pentru o anumită orientare a lentilei față de decalajul de la punctul F se va observa un punct întunecat.

Fizmat Bank - de ce astronomii au nevoie de telescoape mari pentru articolele de fizică

Fig. 8.13. Difracția luminii.

Condițiile de egalitate a diferenței dintre lungimile segmentelor de linie AA „și BB“ de o lungime de undă de lumină înseamnă că BA segmentul „în care A“ - piciorul perpendicularei a scăzut de la punctul A la BB „este egal cu valoarea: Dacă lățimea fantei D, atunci unghiul 0 care caracterizează devierea fasciculului din direcția propagării inițiale obținem valoarea Q = λ / 2 (aici se ia radianul ca unitate de măsură a unghiului) 1. Când o deschidere circulară (acest caz nu este prezentat aici din cauza complexității sale) pentru calcularea unghiului dă, în direcția care apare inelul întunecat, valoarea 8 = 1,22λ / D). Amplitudinea acestui unghi determină puterea de rezolvare a telescopului. Dimensiunile imaginii de difracție care apare atunci când se observă o stea fixă ​​într-un telescop se calculează în același mod.







Trimiteți-le prietenilor: