اگرچه تلسکوپ های بازتابی انواع دیگری از انحرافات نوری را تولید می کنند، این طرحی است که می تواند به اهداف با قطر بزرگ دست یابد. تقریباً تمام تلسکوپ های اصلی مورد استفاده در تحقیقات نجومی از این قبیل هستند. تلسکوپ های بازتابی طرح های مختلفی دارند و ممکن است از عناصر نوری اضافی برای بهبود کیفیت تصویر یا قرار دادن تصویر در موقعیت مکانیکی مفید استفاده کنند.
ویژگی های تلسکوپ های بازتابی
این ایده که آینه های خمیده مانند عدسی عمل می کنند، حداقل به رساله قرن یازدهم آلفازن در مورد اپتیک برمی گردد، اثری که به طور گسترده در ترجمه های لاتین در اوایل اروپای مدرن منتشر شد. اندکی پس از اختراع تلسکوپ شکستی توسط گالیله، جیووانی فرانچسکو ساگردو و دیگران، با الهام از دانش خود در مورد اصول آینه های منحنی، ایده ساخت تلسکوپ با استفاده از آینه را مورد بحث قرار دادند.به عنوان یک ابزار تصویربرداری گزارش شده است که سزار کاراواگی بولونیایی اولین تلسکوپ بازتابی را در حدود سال 1626 ساخته است. پروفسور ایتالیایی نیکولو زوچی در اثری متأخر نوشت که در سال 1616 آینه ای برنزی مقعر را آزمایش کرد، اما گفت که تصویر رضایت بخشی به دست نمی دهد.
تاریخچه آفرینش
مزایای بالقوه استفاده از آینه های سهموی، در درجه اول کاهش انحراف کروی بدون انحراف رنگی، منجر به طرح های پیشنهادی زیادی برای تلسکوپ های آینده شده است. برجسته ترین جیمز گریگوری بود که طرحی مبتکرانه برای تلسکوپ «بازتابی» در سال 1663 منتشر کرد. ده سال (1673) طول کشید تا دانشمند تجربی رابرت هوک بتواند این نوع تلسکوپ را بسازد که به تلسکوپ گرگوری معروف شد.
آیزاک نیوتن عموماً با ساخت اولین تلسکوپ بازتابی-انکسار در سال ۱۶۶۸ اعتبار داشت. این آینه از یک آینه اولیه فلزی کروی و یک آینه مورب کوچک در یک پیکربندی نوری به نام تلسکوپ نیوتنی استفاده کرد.
توسعه بیشتر
علی رغم مزایای نظری طراحی بازتابنده، پیچیدگی طراحی و عملکرد ضعیف آینه های فلزی مورد استفاده در آن زمان به این معنی بود که بیش از 100 سال طول کشید تا آنها محبوب شوند. بسیاری از پیشرفت‌ها در تلسکوپ‌های بازتابی شامل پیشرفت‌هایی در ساخت آینه‌های سهموی در قرن 18 بود.قرن، آینه‌های شیشه‌ای با روکش نقره در قرن نوزدهم، پوشش‌های آلومینیومی بادوام در قرن بیستم، آینه‌های تقسیم‌بندی شده برای ارائه قطرهای بزرگ‌تر و اپتیک‌های فعال برای جبران تغییر شکل گرانشی. یک نوآوری در اواسط قرن بیستم تلسکوپ های کاتادیوپتیک مانند دوربین اشمیت بود که از یک آینه کروی و هم از یک عدسی (به نام صفحه اصلاح کننده) به عنوان عناصر اپتیکی اولیه استفاده می کند که عمدتاً برای تصویربرداری در مقیاس بزرگ بدون انحراف کروی استفاده می شود.
در پایان قرن بیستم، توسعه اپتیک تطبیقی و تصویربرداری موفق برای غلبه بر مشکلات مربوط به رصد و انعکاس تلسکوپ‌ها در تلسکوپ‌های فضایی و بسیاری از انواع ابزارهای تصویربرداری فضاپیما همه‌جا وجود داشت.
آینه اولیه منحنی عنصر اپتیکی اصلی تلسکوپ است و تصویری را در صفحه کانونی ایجاد می کند. فاصله آینه تا صفحه کانونی را فاصله کانونی می گویند. می‌توان یک حسگر دیجیتال برای ضبط تصویر در اینجا قرار داد، یا یک آینه اضافی برای تغییر ویژگی‌های نوری و/یا هدایت نور به فیلم، حسگر دیجیتال یا چشمی برای مشاهده بصری اضافه کرد.
شرح تفصیلی
آینه اولیه در بیشتر تلسکوپ های مدرن از یک استوانه شیشه ای جامد تشکیل شده است که سطح جلویی آن به شکل کروی یا سهمی ساییده شده است. یک لایه نازک از آلومینیوم بر روی لنز تخلیه می شود و تشکیل می شوداولین آینه سطح بازتابنده.
برخی از تلسکوپ ها از آینه های اولیه استفاده می کنند که متفاوت ساخته شده اند. شیشه مذاب می چرخد تا سطح آن پارابولوئیدی شود، سرد و جامد می شود. شکل آینه به‌دست‌آمده تقریباً شکل پارابولوئید مورد نظر را دارد، که برای دستیابی به یک شکل دقیق، به حداقل آسیاب و صیقل نیاز دارد.
کیفیت تصویر
تلسکوپ های بازتابنده، مانند هر سیستم نوری دیگری، تصاویر "ایده آل" ایجاد نمی کنند. نیاز به عکاسی از اجسام در فواصل بینهایت، مشاهده آنها در طول موج های مختلف نور و نیاز به روشی برای مشاهده تصویری که آینه اولیه تولید می کند به این معنی است که همیشه در طراحی اپتیکی یک تلسکوپ بازتابی سازش وجود دارد.
از آنجایی که آینه اولیه نور را به یک نقطه مشترک در مقابل سطح بازتابی خود متمرکز می کند، تقریباً تمام طرح های تلسکوپ بازتابی دارای یک آینه ثانویه، نگهدارنده فیلم یا آشکارساز در نزدیکی این نقطه کانونی هستند که تا حدی از رسیدن نور به نقطه اصلی جلوگیری می کند. آینه این نه تنها منجر به کاهش مقداری در مقدار نور جمع‌آوری‌شده سیستم می‌شود، بلکه منجر به از دست دادن کنتراست در تصویر به دلیل اثرات انسداد پراش، و همچنین میخ‌های انکساری ناشی از اکثر ساختارهای پشتیبانی ثانویه می‌شود.
استفاده از آینه از انحراف رنگی جلوگیری می کند،اما انواع دیگری از انحرافات را ایجاد می کنند. یک آینه کروی ساده نمی تواند نور را از یک جسم دور به کانون مشترک منتقل کند، زیرا انعکاس پرتوهای نوری که در لبه آینه به آینه برخورد می کند با آن هایی که از مرکز آینه منعکس می شوند همگرا نمی شود، نقصی که به آن انحراف کروی می گویند. برای جلوگیری از این مشکل، پیشرفته‌ترین طرح‌های تلسکوپ بازتابی از آینه‌های سهموی استفاده می‌کنند که می‌توانند تمام نور را به یک کانون مشترک برسانند.
تلسکوپ گریگوری
تلسکوپ گریگوری توسط ستاره شناس و ریاضیدان اسکاتلندی جیمز گرگوری در کتاب Optica Promota در سال 1663 توصیف شده است که از یک آینه ثانویه مقعر استفاده می کند که تصویر را از طریق سوراخی در آینه اولیه منعکس می کند. این یک تصویر عمودی مفید برای مشاهدات زمینی ایجاد می کند. چندین تلسکوپ بزرگ مدرن وجود دارد که از پیکربندی گریگوری استفاده می کنند.
تلسکوپ بازتابنده نیوتن
دستگاه نیوتن اولین تلسکوپ بازتابی موفقی بود که توسط آیزاک در سال 1668 ساخته شد. معمولاً دارای یک پارابولوئید اولیه است، اما در نسبت کانونی f/8 یا بیشتر، یک اولیه کروی است که ممکن است برای وضوح تصویری بالا کافی باشد. یک ثانویه مسطح نور را در صفحه کانونی در سمت بالای لوله تلسکوپ منعکس می کند. این یکی از ساده‌ترین و کم‌هزینه‌ترین طرح‌ها برای اندازه مواد خام معین است و در میان علاقه‌مندان رایج است. مسیر پرتوی تلسکوپ های بازتابی ابتدا بوددقیقاً روی نمونه نیوتنی کار شده است.
دستگاه کاسگرن
تلسکوپ کاسگرین (که گاهی اوقات "کاسیگرین کلاسیک" نامیده می شود) اولین بار در سال 1672 ساخته شد و به لوران کاسگرین نسبت داده شد. دارای یک سهموی اولیه و یک ثانویه هذلولی است که نور را از طریق سوراخی در اولیه بازتاب می‌کند.
طراحی تلسکوپ Dall-Kirkham Cassegrain توسط هوراس دال در سال 1928 ایجاد شد و در مقاله ای که در سال 1930 در مجله علمی آمریکایی منتشر شد، پس از بحث بین ستاره شناس آماتور آلن کرخام و آلبرت جی اینگالز نامگذاری شد. سردبیر مجله در آن زمان). از یک بیضی اولیه مقعر و یک ثانویه محدب استفاده می کند. در حالی که آسیاب کردن این سیستم نسبت به سیستم کلاسیک Cassegrain یا Ritchey-Chrétien آسان تر است، اما برای کما خارج از محور مناسب نیست. انحنای میدان در واقع کمتر از انحنای کاسگرین کلاسیک است. امروزه از این طرح در بسیاری از کاربردهای این دستگاه های فوق العاده استفاده می شود. اما با همتایان الکترونیکی جایگزین می شود. با این وجود، این نوع دستگاه است که بزرگترین تلسکوپ بازتابی محسوب می شود.
