Nếu bạn nghĩ về nó, đó chỉ là vấn đề thời gian trước khi kính viễn vọng đầu tiên được phát minh. Mọi người đã bị mê hoặc bởi các tinh thể cho milimet. Nhiều tinh thể - thạch anh chẳng hạn - hoàn toàn trong suốt. Những người khác - hồng ngọc - hấp thụ một số tần số ánh sáng và vượt qua những người khác. Việc định hình các tinh thể thành các hình cầu có thể được thực hiện bằng cách tách, đập và đánh bóng - điều này loại bỏ các cạnh sắc và làm tròn bề mặt. Phân tích một tinh thể bắt đầu với việc tìm ra một lỗ hổng. Tạo một nửa hình cầu - hoặc phân đoạn tinh thể - tạo ra hai bề mặt khác nhau. Ánh sáng được tập hợp bởi mặt trước lồi và chiếu tới một điểm hội tụ bởi mặt sau phẳng. Bởi vì các phân đoạn tinh thể có các đường cong nghiêm trọng, điểm tập trung có thể rất gần với chính tinh thể. Do độ dài tiêu cự ngắn, các phân đoạn tinh thể tạo ra kính hiển vi tốt hơn kính thiên văn.
Đó không phải là phân khúc pha lê - nhưng thấu kính thủy tinh - đã tạo ra kính viễn vọng hiện đại. Thấu kính lồi ra khỏi mặt đất thủy tinh để điều chỉnh tầm nhìn xa. Mặc dù cả hai phân đoạn kính và pha lê đều lồi, ống kính nhìn xa có đường cong ít nghiêm trọng hơn. Tia sáng chỉ bị uốn cong nhẹ từ song song. Bởi vì điều này, điểm mà hình ảnh hình thành ở xa ống kính hơn nhiều. Điều này tạo ra quy mô hình ảnh đủ lớn để kiểm tra chi tiết về con người.
Việc sử dụng ống kính đầu tiên để tăng thị lực có thể bắt nguồn từ Trung Đông của thế kỷ 11. Một văn bản tiếng Ả Rập (Opticae Thesaurus được viết bởi nhà khoa học - nhà toán học Al-hazen) lưu ý rằng các phân đoạn của quả cầu pha lê có thể được sử dụng để phóng to các vật thể nhỏ. Vào cuối thế kỷ 13, một nhà sư người Anh (có thể tham khảo Roger Bacon, Perspectiva năm 1267) được cho là đã tạo ra những cảnh tượng gần như tập trung thực tế đầu tiên để hỗ trợ việc đọc Kinh thánh. Đó là vào năm 1440 khi Nicholas of Cusa đặt ống kính đầu tiên để điều chỉnh cận thị -1. Và nó sẽ là bốn thế kỷ nữa trước khi những khiếm khuyết về hình dạng thấu kính (loạn thị) sẽ được hỗ trợ bởi một bộ kính. (Điều này đã được nhà thiên văn học người Anh George Airy thực hiện vào năm 1827 khoảng 220 năm sau một nhà thiên văn học nổi tiếng khác - Johann Kepler lần đầu tiên mô tả chính xác hiệu ứng của thấu kính đối với ánh sáng.)
Các kính viễn vọng sớm nhất đã hình thành ngay sau khi mài cảnh tượng được thiết lập tốt như một phương tiện để điều chỉnh cả cận thị và viễn thị. Bởi vì các ống kính nhìn xa là lồi, chúng tạo ra các bộ sưu tập ánh sáng tốt. Một thấu kính lồi lấy các chùm tia song song từ khoảng cách và uốn cong chúng đến một điểm lấy nét chung. Điều này tạo ra một hình ảnh ảo trong không gian - một hình ảnh có thể được kiểm tra kỹ hơn bằng cách sử dụng ống kính thứ hai. Ưu điểm của ống kính thu thập có hai mặt: Nó kết hợp ánh sáng với nhau (tăng cường độ của nó) - và khuếch đại tỷ lệ hình ảnh - cả hai đến một mức độ có khả năng lớn hơn nhiều so với mắt có khả năng.
Thấu kính lõm (được sử dụng để điều chỉnh cận thị) phát ánh sáng ra bên ngoài và làm cho mọi thứ trông nhỏ hơn với mắt. Một thấu kính lõm có thể làm tăng độ dài tiêu cự của mắt bất cứ khi nào hệ thống riêng của mắt (ống giác mạc và thấu kính cố định) không tập trung hình ảnh vào võng mạc. Thấu kính lõm tạo ra thị kính tốt vì chúng cho phép mắt kiểm tra chặt chẽ hơn hình ảnh ảo được đúc bởi một thấu kính lồi. Điều này là có thể bởi vì các tia hội tụ từ một thấu kính thu thập bị khúc xạ về phía song song bởi một thấu kính lõm. Hiệu quả là hiển thị một hình ảnh ảo gần đó như thể ở một khoảng cách lớn. Một thấu kính lõm duy nhất cho phép ống kính mắt thư giãn như thể tập trung vào vô cực.
Kết hợp ống kính lồi và lõm chỉ là vấn đề thời gian. Chúng ta có thể tưởng tượng lần đầu tiên xảy ra khi trẻ em chơi đùa với máy mài ống kính trong ngày - hoặc có thể khi bác sĩ cảm thấy được gọi để kiểm tra một ống kính bằng cách sử dụng ống kính khác. Một trải nghiệm như vậy hẳn là có vẻ kỳ diệu: Một tòa tháp xa xa lập tức hiện ra lờ mờ như thể đến gần khi đi dạo dài; những con số không thể nhận ra đột nhiên được xem là bạn thân; ranh giới tự nhiên - như kênh rạch hoặc sông - được nhảy qua như thể đôi cánh của chính Mercury đã được gắn vào vết thương lành
Khi kính viễn vọng ra đời, hai vấn đề quang học mới xuất hiện. Ống kính thu ánh sáng tạo ra hình ảnh ảo cong. Đường cong đó có hình dạng hơi hình bát quái với phần dưới quay về phía người quan sát. Điều này tất nhiên chỉ trái ngược với cách mắt nhìn thế giới. Đối với mắt nhìn thấy mọi thứ như thể dàn trận trên một quả cầu lớn có trung tâm nằm trên võng mạc. Vì vậy, một cái gì đó đã được thực hiện để vẽ các tia chu vi trở lại về phía mắt. Vấn đề này đã được giải quyết một phần bởi nhà thiên văn học Christiaan Huygens vào năm 1650. Ông đã làm điều này bằng cách kết hợp một số ống kính với nhau như một đơn vị. Việc sử dụng hai thấu kính mang lại nhiều tia ngoại vi hơn từ thấu kính thu thập về phía song song. Huygen nhiệt thị kính mới làm phẳng hình ảnh một cách hiệu quả và cho phép mắt đạt được tiêu cự trên một trường nhìn rộng hơn. Nhưng lĩnh vực đó vẫn sẽ gây ra chứng sợ bị nhốt trong hầu hết các nhà quan sát ngày nay!
Vấn đề cuối cùng là khó điều chỉnh hơn - thấu kính khúc xạ uốn cong ánh sáng dựa trên bước sóng hoặc tần số. Tần số càng lớn, màu sắc của ánh sáng càng bị bẻ cong. Vì lý do này, các vật thể hiển thị ánh sáng có nhiều màu sắc khác nhau (ánh sáng đa sắc) không được nhìn thấy tại cùng một điểm tập trung trên phổ điện từ. Về cơ bản, các thấu kính hoạt động theo những cách tương tự như lăng kính - tạo ra sự lan rộng của màu sắc, mỗi màu có tiêu điểm riêng.
Kính viễn vọng đầu tiên của Galileo, chỉ giải quyết vấn đề có một mắt đủ gần để phóng to hình ảnh ảo. Nhạc cụ của anh gồm hai thấu kính có thể tách rời bằng khoảng cách được kiểm soát để lấy nét. Ống kính vật kính có đường cong ít nghiêm trọng hơn để thu thập ánh sáng và đưa nó đến các điểm lấy nét khác nhau tùy thuộc vào tần số màu. Thấu kính nhỏ hơn - sở hữu một đường cong nghiêm trọng hơn với tiêu cự ngắn hơn - cho phép mắt quan sát Galileo Hồi cho phép đến gần hình ảnh để xem chi tiết phóng to.
Nhưng phạm vi Galileo sườn chỉ có thể được đưa vào tập trung ở gần giữa trường nhìn của thị kính. Và trọng tâm chỉ có thể được đặt dựa trên màu chủ đạo được phát ra hoặc phản ánh bởi bất cứ thứ gì Galileo đang xem tại thời điểm đó. Galileo thường quan sát các nghiên cứu sáng - như Mặt trăng, Sao Kim và Sao Mộc - sử dụng điểm dừng khẩu độ và có chút tự hào khi đưa ra ý tưởng!
Christiaan Huygens đã tạo ra chiếc đầu tiên - Huygenian - thị kính sau thời Galileo. Thị kính này bao gồm hai thấu kính phẳng lồi đối diện với thấu kính thu - không phải là một thấu kính lõm. Mặt phẳng tiêu cự của hai thấu kính nằm giữa các thấu kính vật kính và mắt. Việc sử dụng hai ống kính làm phẳng đường cong của hình ảnh - nhưng chỉ hơn một điểm hoặc hơn mức độ của trường nhìn rõ ràng. Kể từ thời Huygen Lần, thị kính đã trở nên tinh vi hơn rất nhiều. Bắt đầu với khái niệm đa bội ban đầu này, ngày nay thị kính có thể thêm nửa tá các phần tử quang học khác được sắp xếp lại theo cả hình dạng và vị trí. Các nhà thiên văn nghiệp dư bây giờ có thể mua thị kính ngoài giá cho các trường phẳng hợp lý vượt quá 80 độ trong đường kính rõ ràng-2.
Vấn đề thứ ba - đó là hình ảnh nhiều màu nhuốm màu - không được giải quyết trong kính viễn vọng cho đến khi kính viễn vọng phản xạ hoạt động được Sir Isaac Newton thiết kế và chế tạo vào năm 1670. Kính viễn vọng đó đã loại bỏ hoàn toàn ống kính thu thập - mặc dù nó vẫn yêu cầu sử dụng thị kính chịu lửa (đóng góp ít hơn nhiều cho Đá giả màu so với mục tiêu).
Trong khi đó, những nỗ lực ban đầu để sửa chữa khúc xạ chỉ đơn giản là làm cho chúng dài hơn. Phạm vi đến 140 feet chiều dài đã được nghĩ ra. Không có đường kính ống kính đặc biệt cắt cổ. Những dynasaur spindly như vậy đòi hỏi một người quan sát thực sự phiêu lưu để sử dụng - nhưng đã làm cho tông màu xuống vấn đề màu sắc.
Mặc dù loại bỏ lỗi màu, phản xạ sớm cũng có vấn đề. Newton phạm vi sử dụng một gương gương mỏ vịt mặt đất. So với lớp phủ nhôm của gương phản xạ hiện đại, mỏ vịt là một người thực hiện yếu. Với khoảng ba phần tư khả năng thu thập ánh sáng của nhôm, mỏ vịt mất khoảng một độ lớn khi nắm bắt ánh sáng. Do đó, nhạc cụ sáu inch do Newton nghĩ ra giống như một mô hình 4 inch đương đại. Nhưng đây không phải là thứ khiến nhạc cụ Newton khó bán, nó chỉ đơn giản cung cấp chất lượng hình ảnh rất kém. Và điều này là do việc sử dụng gương chính hình cầu đó.
Gương Newton Newton không đưa tất cả các tia sáng vào trọng tâm chung. Lỗi đã không đặt ra với mỏ vịt - nó nằm với hình dạng của gương - nếu mở rộng 360 độ - sẽ tạo thành một vòng tròn hoàn chỉnh. Một chiếc gương như vậy không có khả năng đưa các chùm ánh sáng trung tâm đến cùng một điểm tập trung như những người ở gần vành. Đó là sự kiện cho đến năm 1740 khi Scotland Miền John Short khắc phục vấn đề này (đối với ánh sáng trên trục) bằng cách làm gương hóa. Short đã hoàn thành điều này một cách rất thực tế: Vì các tia sáng song song ở gần trung tâm của một gương cầu vượt qua các tia biên, tại sao không chỉ làm sâu trung tâm và đẩy chúng vào?
Cho đến năm 1850, 18 tháng trước, bạc đã thay thế mỏ vịt làm bề mặt gương được lựa chọn. Tất nhiên, hơn 1000 gương phản xạ parabol được chế tạo bởi John Short đều có gương gương. Và bạc, giống như mỏ vịt, mất tính phản xạ khá nhanh theo thời gian để oxy hóa. Đến năm 1930, các kính thiên văn chuyên nghiệp đầu tiên đã được phủ bằng nhôm bền hơn và phản chiếu. Mặc dù có sự cải tiến này, các gương phản xạ nhỏ mang lại ít ánh sáng hơn để lấy nét hơn các khúc xạ của khẩu độ tương đương.
Trong khi đó, khúc xạ phát triển quá. Trong thời gian John Short, các bác sĩ nhãn khoa đã tìm ra một thứ mà Newton không có - làm thế nào để ánh sáng đỏ và xanh lục hợp nhất tại một điểm tập trung chung bằng khúc xạ. Điều này lần đầu tiên được thực hiện bởi Chester Moor Hall vào năm 1725 và tái khám phá một phần tư thế kỷ sau bởi John Dolland. Hall và Dolland đã kết hợp hai thấu kính khác nhau - một lồi và lõm khác. Mỗi loại bao gồm một loại thủy tinh khác nhau (vương miện và đá lửa) khúc xạ ánh sáng khác nhau (dựa trên các chỉ số khúc xạ). Thấu kính lồi của kính vương miện đã thực hiện nhiệm vụ ngay lập tức là thu thập ánh sáng của tất cả các màu. Các photon uốn cong này vào bên trong. Thấu kính tiêu cực phát ra chùm hội tụ hơi hướng ra ngoài. Trong trường hợp ống kính dương gây ra ánh sáng đỏ làm quá mức tiêu cự, thì ống kính âm gây ra màu đỏ không sáng. Màu đỏ và màu xanh lá cây pha trộn và mắt thấy màu vàng. Kết quả là kính thiên văn khúc xạ sắc nét - một loại được nhiều nhà thiên văn nghiệp dư ưa chuộng hiện nay vì rẻ tiền, khẩu độ nhỏ, trường rộng, nhưng - trong tỷ lệ tiêu cự ngắn hơn - ít hơn so với sử dụng chất lượng hình ảnh lý tưởng.
Cho đến giữa thế kỷ XIX, các chuyên gia nhãn khoa đã tìm cách lấy màu xanh tím để kết hợp màu đỏ và màu xanh lá cây. Sự phát triển đó ban đầu xuất phát từ việc sử dụng các vật liệu kỳ lạ (Flourite) như là một yếu tố trong các mục tiêu song lập của kính hiển vi quang học công suất cao - không phải kính viễn vọng. Thiết kế kính viễn vọng ba yếu tố sử dụng các loại kính tiêu chuẩn - bộ ba - đã giải quyết vấn đề cũng khoảng bốn mươi năm sau (ngay trước thế kỷ XX).
Ngày nay, các nhà thiên văn học nghiệp dư có thể chọn từ rất nhiều loại phạm vi và nhà sản xuất. Không có một phạm vi cho tất cả các nghiên cứu về bầu trời, mắt và thiên thể. Các vấn đề về độ phẳng trường (đặc biệt là với kính thiên văn Newton nhanh) và các ống quang khổng lồ (liên kết với các khúc xạ lớn) đã được giải quyết bằng các cấu hình quang học mới được phát triển trong 1930 1930. Các loại thiết bị - như SCT (kính thiên văn Schmidt-Cassegrain) và MCT (kính thiên văn Maksutov-Cassegrain) cộng với các biến thể newton-esque Schmidt và Maksutov và gương phản xạ xiên - hiện được sản xuất tại Hoa Kỳ và trên toàn thế giới. Mỗi loại phạm vi được phát triển để giải quyết một số mối quan tâm hợp lệ hoặc khác liên quan đến kích thước phạm vi, số lượng lớn, độ phẳng của trường, chất lượng hình ảnh, độ tương phản, chi phí và tính di động.
Trong khi đó các khúc xạ đã chiếm vị trí trung tâm trong số các optophiles - những người muốn có chất lượng hình ảnh cao nhất có thể bất kể các ràng buộc khác. Các khúc xạ hoàn toàn apochromatic (chỉnh màu) cung cấp một số hình ảnh tuyệt đẹp nhất có sẵn để sử dụng hình ảnh quang học, nhiếp ảnh và CCD. Nhưng than ôi, những mô hình như vậy bị giới hạn ở khẩu độ nhỏ hơn do chi phí vật liệu cao hơn đáng kể (tinh thể phân tán thấp & thủy tinh), chế tạo (tối đa sáu bề mặt quang học phải được định hình) và yêu cầu chịu tải lớn hơn (do đĩa thủy tinh nặng ).
Tất cả các loại phạm vi ngày nay trong các loại phạm vi bắt đầu với việc phát hiện ra rằng hai thấu kính có độ cong không bằng nhau có thể được giữ trước mắt để vận chuyển nhận thức của con người qua khoảng cách lớn. Giống như nhiều tiến bộ công nghệ vĩ đại, kính viễn vọng thiên văn hiện đại đã xuất hiện từ ba thành phần cơ bản: Sự cần thiết, trí tưởng tượng và sự hiểu biết ngày càng tăng về cách năng lượng và vật chất tương tác.
Vậy kính viễn vọng thiên văn hiện đại đến từ đâu? Chắc chắn kính viễn vọng đã trải qua một thời gian dài cải tiến liên tục. Nhưng có lẽ, chỉ có lẽ, kính thiên văn thực chất là một món quà của chính Vũ trụ toát lên sự ngưỡng mộ sâu sắc qua đôi mắt, trái tim và tâm trí con người.
-1 Câu hỏi tồn tại như ai là người đầu tiên tạo ra cảnh tượng điều chỉnh vsion viễn thị và cận thị. Không chắc rằng Abu Ali al-Hasan Ibn al-Haitham hay Roger Bacon đã từng sử dụng ống kính theo cách này. Nhầm lẫn vấn đề xuất xứ là câu hỏi về cách đeo kính thực sự. Có khả năng là thiết bị hỗ trợ thị giác đầu tiên chỉ đơn giản là được đưa vào mắt như một mắt đơn thuần - sự cần thiết phải tiếp quản từ đó. Nhưng liệu một phương pháp nguyên thủy như vậy có được kể lại trong lịch sử như là nguồn gốc của cảnh tượng huyền bí không?
-2 Khả năng của một thị kính cụ thể để bù cho một hình ảnh ảo nhất thiết bị cong bị hạn chế về cơ bản bởi tỷ lệ tiêu cự hiệu quả và kiến trúc phạm vi. Do đó, các kính thiên văn có độ dài tiêu cự gấp nhiều lần khẩu độ của chúng ít có đường cong tức thời tại mặt phẳng hình ảnh trực tiếp. Trong khi đó, phạm vi khúc xạ ánh sáng ban đầu (catadioptics cũng như khúc xạ) có lợi thế xử lý ánh sáng ngoài trục tốt hơn. Cả hai yếu tố này đều làm tăng bán kính cong của hình ảnh chiếu và đơn giản hóa nhiệm vụ Thị kính của việc đưa ra một trường phẳng cho mắt.
Giới thiệu về tác giả:
Lấy cảm hứng từ kiệt tác đầu 1900 1900: Từ trời qua ba, bốn và năm inch Kính thiên văn, Jeff Barbour đã bắt đầu trong ngành thiên văn học và khoa học vũ trụ khi lên bảy tuổi. Hiện tại Jeff dành phần lớn thời gian để quan sát thiên đàng và duy trì trang web Astro.Geekjoy.
