Sebbene i telescopi riflettenti producano altri tipi di aberrazioni ottiche, questo è un progetto che può raggiungere obiettivi di grande diametro. Quasi tutti i principali telescopi utilizzati nella ricerca astronomica sono tali. I telescopi riflettenti sono disponibili in una varietà di design e possono utilizzare elementi ottici aggiuntivi per migliorare la qualità dell'immagine o posizionare l'immagine in una posizione meccanicamente vantaggiosa.
Caratteristiche dei telescopi riflettenti
L'idea che gli specchi curvi si comportino come lenti risale almeno al trattato di ottica di Alphazen dell'XI secolo, un'opera che circolò ampiamente nelle traduzioni latine nell'Europa della prima età moderna. Poco dopo l'invenzione del cannocchiale rifrattore da parte di Galileo, Giovanni Francesco Sagredo e altri, ispirati dalla loro conoscenza dei principi degli specchi curvi, discussero l'idea di costruire un cannocchiale utilizzando uno specchio income strumento di imaging. Il bolognese Cesare Caravaggi avrebbe costruito il primo telescopio riflettore intorno al 1626. Il professore italiano Niccolò Zucci, in un'opera successiva, scrisse di aver sperimentato uno specchio concavo in bronzo nel 1616, ma disse che non dava un'immagine soddisfacente.
Storia della creazione
I potenziali vantaggi dell'utilizzo di specchi parabolici, principalmente la riduzione dell'aberrazione sferica senza aberrazione cromatica, hanno portato a molti progetti proposti per futuri telescopi. Il più notevole fu James Gregory, che pubblicò un progetto innovativo per un telescopio "riflettente" nel 1663. Ci vollero dieci anni (1673) prima che lo scienziato sperimentale Robert Hooke potesse costruire questo tipo di telescopio, che divenne noto come il telescopio gregoriano.
Isaac Newton fu generalmente accreditato di aver costruito il primo telescopio rifrangente a riflessione nel 1668. Utilizzava uno specchio primario sferico in metallo e uno piccolo diagonale in una configurazione ottica, chiamato telescopio newtoniano.
Ulteriori sviluppi
Nonostante i vantaggi teorici del design dei riflettori, la complessità del design e le scarse prestazioni degli specchi metallici utilizzati all'epoca significarono che ci vollero oltre 100 anni prima che diventassero popolari. Molti dei progressi nei telescopi riflettenti includevano miglioramenti nella produzione di specchi parabolici nel XVIII secolo.secolo, specchi in vetro argentato nel 19° secolo, rivestimenti in alluminio durevoli nel 20° secolo, specchi segmentati per fornire diametri maggiori e ottica attiva per compensare la deformazione gravitazionale. Un'innovazione della metà del XX secolo furono i telescopi catadiottrici come la fotocamera Schmidt, che utilizzano sia uno specchio sferico che una lente (chiamata piastra di correzione) come elementi ottici primari, utilizzati principalmente per l'imaging su larga scala senza aberrazione sferica.
Alla fine del 20° secolo, lo sviluppo dell'ottica adattiva e dell'imaging di successo per superare i problemi associati all'osservazione e alla riflessione dei telescopi è onnipresente sui telescopi spaziali e su molti tipi di strumenti di imaging dei veicoli spaziali.
Lo specchio primario curvilineo è l'elemento ottico principale del telescopio e crea un'immagine sul piano focale. La distanza dallo specchio al piano focale è chiamata lunghezza focale. È possibile posizionare un sensore digitale qui per registrare un'immagine, oppure è possibile aggiungere uno specchio aggiuntivo per modificare le caratteristiche ottiche e/o reindirizzare la luce alla pellicola, al sensore digitale o all'oculare per l'osservazione visiva.
Descrizione dettagliata
Lo specchio primario nella maggior parte dei moderni telescopi è costituito da un solido cilindro di vetro la cui superficie frontale è molata a forma sferica o parabolica. Un sottile strato di alluminio viene evacuato sulla lente, formandosispecchio riflettente della prima superficie.
Alcuni telescopi utilizzano specchi primari realizzati in modo diverso. Il vetro fuso ruota per rendere la sua superficie paraboloidale, si raffredda e si solidifica. La forma dello specchio risultante si avvicina alla forma paraboloide desiderata, che richiede una levigatura e una lucidatura minime per ottenere una figura precisa.
Qualità dell'immagine
I telescopi riflettori, come qualsiasi altro sistema ottico, non creano immagini "ideali". La necessità di fotografare oggetti a distanze all'infinito, di osservarli a diverse lunghezze d'onda della luce e di richiedere un modo per visualizzare l'immagine prodotta dallo specchio primario significa che c'è sempre qualche compromesso nella progettazione ottica di un telescopio riflettente.
Poiché lo specchio primario focalizza la luce su un punto comune davanti alla propria superficie riflettente, quasi tutti i modelli di telescopi riflettenti hanno uno specchio secondario, un supporto per pellicola o un rivelatore vicino a questo punto focale, impedendo parzialmente alla luce di raggiungere il primario specchio. Ciò non solo si traduce in una certa riduzione della quantità di luce raccolta dal sistema, ma si traduce anche in una perdita di contrasto nell'immagine a causa degli effetti di ostruzione diffrattiva, nonché dei picchi di diffrazione causati dalla maggior parte delle strutture di supporto secondarie.
L'uso degli specchi evita l'aberrazione cromatica,ma creano altri tipi di aberrazioni. Un semplice specchio sferico non può trasmettere la luce da un oggetto lontano a un fuoco comune, perché la riflessione dei raggi luminosi che colpiscono lo specchio al suo bordo non converge con quelli che riflettono dal centro dello specchio, un difetto chiamato aberrazione sferica. Per evitare questo problema, i modelli più avanzati di telescopi riflettenti utilizzano specchi parabolici che possono portare tutta la luce in un fuoco comune.
Telescopio gregoriano
Il telescopio gregoriano è descritto dall'astronomo e matematico scozzese James Gregory nel suo libro del 1663 Optica Promota come l'utilizzo di uno specchio secondario concavo che riflette l'immagine attraverso un foro nello specchio primario. Questo crea un'immagine verticale utile per le osservazioni terrestri. Esistono diversi grandi telescopi moderni che utilizzano la configurazione gregoriana.
Telescopio riflettore di Newton
L'apparato di Newton fu il primo telescopio riflettore di successo, costruito da Isaac nel 1668. Di solito ha un primario paraboloide, ma a rapporti focali di f/8 o più, un primario sferico, che può essere sufficiente per un'elevata risoluzione visiva. Un secondario piatto riflette la luce sul piano focale sul lato della parte superiore del tubo del telescopio. Questo è uno dei progetti più semplici e meno costosi per una determinata dimensione della materia prima ed è comune tra gli hobbisti. Il percorso dei raggi dei telescopi riflettenti è stato il primoha funzionato esattamente sul campione newtoniano.
Apparato Cassegrain
Il telescopio Cassegrain (a volte chiamato "Cassegrain classico") fu costruito per la prima volta nel 1672, attribuito a Laurent Cassegrain. Ha un primario parabolico e un secondario iperbolico che riflette la luce avanti e indietro attraverso un foro nel primario.
Il progetto del telescopio Dall-Kirkham Cassegrain è stato creato da Horace Dall nel 1928, ed è stato nominato in un articolo pubblicato su Scientific American nel 1930 dopo una discussione tra l'astronomo dilettante Allan Kirkham e Albert G. Ingalls, (il editore della rivista all'epoca). Utilizza un primario ellittico concavo e un secondario convesso. Sebbene questo sistema sia più facile da macinare rispetto al classico sistema Cassegrain o Ritchey-Chrétien, non è adatto per il coma fuori asse. La curvatura del campo è in re altà inferiore a quella del classico Cassegrain. Oggi, questo design è utilizzato in molte applicazioni di questi meravigliosi dispositivi. Ma viene sostituito da controparti elettroniche. Tuttavia, è questo tipo di apparato che è considerato il più grande telescopio riflettore.
