Konstrukce teleskopů. Miroslav Palatka

Transkript

1 Přednášky - Přístroje pro astronomii 1 Konstrukce teleskopů Miroslav Palatka Palatka SLO/PA

2 Reflektory Zrcadlové teleskopy Palatka SLO/PA

3 Ideální optická soustava BOD-BOD, PŘÍMKA-PŘÍMKA, ROVINA-ROVINA stigmatické, kolineární zobrazení V praxi ideální OS neexistuje, ideální zobrazení zajišťuje jen dokonale rovinné zrcadlo. Stigmatické zobrazení jen v případě použití tzv. Cartesiovy plochy. Nikdy nelze obejít difrakci (bod = ploška). Palatka SLO/PA

4 Ideální zobrazení bodu. V případě ideálního zobrazení bodu (geometricky) musí být homocentrický rozbíhavý svazek paprsků vycházející z bodového zdroje transformován optickou plochou do sbíhavého opět homocentrického svazku paprsků. Věta o stálosti optických drah (Fermatův princip) : Optická dráha mezi dvěma pevnými vlnoplochami je pro všechny paprsky k nim příslušného paprskového svazku stejná konstantní. Palatka SLO/PA

5 Zobrazení bodu na optické ose jednou optickou plochou. Nejjednodušší předmět je bod a nejjednodušší optická soustava je jedna optická plocha. Existuje plocha, která zajistí ideální (stigmatické) zobrazení? y S x O(x,y) n L 1 L 1 L 1 +n 2 L 2 = k onstanta 2 n 1 n 2 P x x 0 L = x x + y 2 2 L 1= x +y ( ) Rovnice plochy: rovnice 4. řádu = Cartessiův ovál n x + y + n x x + y = k ( ) Palatka SLO/PA

6 Cartesiův ovál - cartesiovy plochy n x + y + n x x + y = k ( ) Poledník plochy, která zobrazuje bod na optické ose stigmaticky znovu na bod je křivka 4. stupně a odpovídající plocha je rotační plocha také 4. stupně. Jako první na tyto plochy upozornil Descartes a proto se jim někdy říká Descartesovy plochy (ovály). Jedině tento typ plochy je schopen zajistit stigmatické zobrazení reálný obraz bodu v konečné vzdálenosti od této plochy! Není prakticky používána ( vyjímkou je např. přímá fokusace záření od laserové diody). Realizace plochy předpokládá odpovídající drahou technologii. Palatka SLO/PA

7 Cartesiův ovál - cartesiovy plochy n x + y + n x x + y = k ( ) x y O(x,y) L 1 L n 1 n 2 2 P S x x = 1 + n x y 2x x x k n x y Po dvojím umocnění : n1 k (x + y ) = k n 2 (x0 2x0x) + (n1 n 2 )(x + y ) Palatka SLO/PA

8 Cartesiův ovál - cartesiovy plochy n1 k (x + y ) = k n 2 (x0 2x0x) + (n1 n 2 )(x + y ) Za určitých předpokladů degeneruje rovnice (křivka) 4. stupně na rovnici (křivku) 2. stupně - kuželosečku (případně v limitě na kružnici a rovinu). Cartesiův ovál 2 kuželosečky odraz konečná vzdálenost lom konečná vzdálenost kružnice (kulová plocha) odraz konečná vzdálenost lom konečná vzdálenost rovina elipsa hyperbola parabola pouze plocha 4. stupně! elipsa hyperbola kulové zrcadlo aplanatické plochy (menisky) Palatka SLO/PA

9 Kuželosečky odraz konečná vzdálenost předmětový bod leží v konečné vzdálenosti od zrcadla ( n 22 = n 1 2 ) n1 k (x + y ) = k n 2 (x0 2x0x) + (n1 n 2 )(x + y ) umocnění a úprava: (k x )x + 4k y 4x (k x )x (k x ) = 0 2 Typ kuželosečky určuje znaménko u x (k x 0 ) 2 řešení Palatka SLO/PA

10 1, Kuželosečka - eliptické zrcadlo 2 2 (k x 0 ) > 0 +Ax 2 +By 2 +Cx+D=0 k = n 1 L 1 + n 2 L 2 L1 L2 Duté zrcadlo (spojná očka) reálný obraz x 0 k geometrická ohniska X optická ohniska Palatka SLO/PA

11 2, Kuželosečka - hyperbolické zrcadlo 2 2 (k x 0 ) < 0 -Ax 2 +By 2 +Cx+D = 0 Pozor na znaménka! k Vypuklé zrcadlo (rozptylka) zdánlivý obraz L1 L2 x 0 Palatka SLO/PA

12 Kuželosečky odraz nekonečno Předpokládejme že předmět leží v nekonečnu Zachovejme předpoklad n 22 = n 1 2 = 1 (odraz ve vzduchu ) y y 2 = 4x x 0 x 0 = f x 0 parabolické zrcadlo Palatka SLO/PA

13 Kuželosečky lom - nekonečno V případě lomu lze zobrazit body v konečné vzdálenosti jen plochou 4. řádu - cartesiovou plochou. y L 1 n 1 n 2 L 2 Pro bod v nekonečnu : x ( ) 2 2 x 0 x n x = n x x + y + n x Mohou nastat dva případy: n 1 < n 2 Střed souřadného systému je ve vrcholu plochy n 1 > n 2 Palatka SLO/PA

14 Kuželosečky lom první případ n 1 < n 2 n x = n x x + y + n x ( ) Odvozením lze získat rovnici kuželosečky u které jsou stejná znaménka u x 2 a y 2 tj. jedná se o elipsu. n 2 1 n 1 F e n = e < 1 n 2 Palatka SLO/PA

15 Kuželosečky lom druhý případ n 1 > n 2 n x = n x x + y + n x ( ) Odvozením lze získat rovnici kuželosečky u které se liší znaménka u x 2 a y 2 tj. jedná se o hyperbolu. n 1 n 2 n1 F e = e >1 n 2 Palatka SLO/PA

16 Kuželosečky lom - využití F F Kondenzory Kolimace a fokusace laserového svazku Palatka SLO/PA

17 Kuželosečky - limitní příklad kulové plochy - odraz Zachovejme předpoklad n 22 = n 1 2 = 1 (odraz ve vzduchu ) kuželosečka : (k x )x + 4k y 4x (k x )x (k x ) = 0 Za předpokladu že x 0 = 0 : x + y = k / 4 rovnice kružnice Kulová plocha je limitním případem kuželosečky za předpokladu že geometrická vzdálenost předmět-obraz x 0 je nulová. Bod je zobrazen stigmaticky kulovým zrcadle sám na sebe (jediný případ bez aberací) - využito pro testování tvaru zrcadel. Palatka SLO/PA

18 Kuželosečky - limitní příklad kulové plochy - odraz Palatka SLO/PA

19 Kuželosečky - limitní příklad kulové plochy - lom předmětový bod leží v konečné vzdálenosti od plochy Původní rovnice cartesiovy plochy: n1 k (x + y ) = k n 2 (x0 2x0x) + (n1 n 2 )(x + y ) rovnice degeneruje na 2. řád také když k = (n n )(x + y ) + 2x n x n x = 0 Po matematických úpravách lze získat výsledek že stigmatické zobrazení zajistí pouze tzv. aplanatické plochy. Palatka SLO/PA

20 Kulová plocha - lom sinova podmínka s = n + n n r n + n s = r n sn = s n Stejná znaménka! Předmět (bod) a jeho obraz musí ležet na stejné straně od plochy r > 0 n 1 < n 2 r < 0 C C s s -s Palatka SLO/PA s

21 Čočky - stigmatické zobrazení - příklady Aplanatické menisky Spojný ( druhá plocha) Aplanatické menisky jsou tvořeny dvěma plochami, jen jedna se podílí na lomu - aplanatická plocha, druhá plocha je koncentrická s vlnoplochou. Rozptylný (první plocha) Palatka SLO/PA

22 Shrnutí : Bod lze stigmaticky zobrazit opět do bodu jen v případě, že optická plocha (rozhraní s různými optickými prostředími popsanými indexy lomu) je obecně 4. řádu nebo za určitých podmínek 2. řádu (kuželosečky a kulová plocha). Oba body (předmět i obraz leží na ose symetrie - optické ose). kuželosečky Cartesiův ovál kružnice (kulová plocha) odraz konečná vzdálenost lom konečná vzdálenost odraz konečná vzdálenost lom konečná vzdálenost rovina elipsa hyperbola parabola pouze plocha 4. stupně! elipsa hyperbola kulové zrcadlo aplanatické plochy (menisky) Palatka SLO/PA

23 Využítí v zrcadlových teleskopech Stigmatické zobrazení bodu na optické ose = nulová otvorová vada! kuželosečky kružnice (kulová plocha) odraz konečná vzdálenost lom konečná vzdálenost odraz konečná vzdálenost lom konečná vzdálenost rovina elipsa hyperbola parabola pouze plocha 4. stupně! elipsa hyperbola kulové zrcadlo aplanatické plochy (menisky) Zrcadlové plochy ve tvaru kuželoseček je výhodné použít při konstrukci zrcadlových teleskopů. Palatka SLO/PA

24 Newtonův teleskop Palatka SLO/PA

25 Gregory teleskop Palatka SLO/PA

26 Cassegrain teleskop 1672 Palatka SLO/PA

27 Základní historické stavby zrcadlových teleskopů Obrazová hlavní rovina H rozdíly v délce stavby Tenká čočka stejná ohnisková vzdálenost a průměr primárního zrcadla clonovéčíslo Palatka SLO/PA

28 Zrcadlové teleskopy Jedno zrcadlo Newton kulové Palatka SLO/PA

29 Newton příklady f D D = 200mm f/8 D = 200mm f/4 Palatka SLO/PA

30 Otvorová vada nulová Barevné vady nulové Zorné pole je jen úhlové minuty Limitující aberace je koma Newton f = 800mm D = 200mm, f/4 Airyho disk Palatka SLO/PA

31 Newton f = 1600mm D = 200mm, f/8 Zorné pole je větší Limitující aberace je koma druhý lalok (astigmatismus) Airyho disk Palatka SLO/PA

32 Zorné pole je ještě větší Limitující aberace je koma, druhý lalok (astigmatismus) Newton f = 2400 mm D = 200mm, f/12 Airyho disk druhý lalok (astigmatismus) Palatka SLO/PA

33 Telescope optics Evaluation and design H.Rutten, M.van Venrooij Newton - spot diagramy při změně clonového čísla Palatka SLO/PA

34 Telescope optics Evaluation and design H.Rutten, M.van Venrooij Newton - spot diagramy při změně clonového čísla Aberace Příčné Velikost apertury Velikost předmětu (pole) aberace otvorová ρ 3 koma ρ 2 η astigmatismus ρ η 2 křivost pole ρ η 2 zkreslení η 3 Palatka SLO/PA

35 Telescope optics Evaluation and design H.Rutten, M.van Venrooij Newton - spot diagramy při změně clonového čísla pro velká clonováčísla začíná dominovat vliv astigmatismu dominuje koma dominuje koma Palatka SLO/PA

36 Newton - limitní příklad kulového zrcadla koule otvorová vada Přibližně od clonového čísla f/12 (a víc) jsou vlastnosti parabolické a kulové plochy srovnatelné. parabola Palatka SLO/PA

37 Newton - velikost sekundárního zrcadla S rostoucí velikostí zorného pole roste velikost sekundárního zrcadla omezení vinětace. Velikost sekundárního zrcadla roste se snižováním clonového čísla nutnost vynesení ohniskové roviny mimo tubus. Sekundární zrcadlo přitom nemá mít velikost větší než 30% velikosti primárního zrcadla viz. difrakce a Strehlovo kriterium. Palatka SLO/PA

38 Newton - shrnutí Výhody: - žádné barevné vady - žádná otvorová vada - relativně malé centrální stínění - pro malé úhly velmi dobré zobrazení - dobrý poměr cena/ výkon Nevýhody: - velká koma - malé zorné pole, Palatka SLO/PA

39 Zrcadlové teleskopy Dvě zrcadla Cassegrain Rithey-Chretien Dall- Kirkham Palatka SLO/PA

40 Cassegrain - parametry f 1 f M = f 1 M zvětšení sekundárního zrcadla f d b Míra prodloužení ohniskové vzdálenosti sekundárním zrcadlem f/10 stavební délka f = f 1 f 2 f + f d 1 2 D = 200 mm f = 2000 mm M = 5 Pro zadané hodnoty M a b : d = M f 1 b M + 1 M f 2 = (f b) M 1 M = 2 Různé konstrukce Větší D 2 = větší centrální clonění ale menší křivost pole Palatka SLO/PA

41 Obecný popis optických ploch matematické vyjádření kuželoseček z s 2 = c ρ 1+ 1 (1+ k)c ρ 2 2 k = 0 koule k = -1 Paraboloid k < -1 Hyperboloid k > 0 Protáhlý Elipsoid -1 < k < 0 Zploštělý Elipsoid kde k = -ε 2 (ε = excenticita) Palatka SLO/PA

42 Cassegrain - varianty Stigmatické zobrazení bodu na optické ose nulová otvorová vada parabola hyperbola klasický Cassegrain hyperbola Z teorie aberací vyplývá, že pro každou zvolenou hodnotu konické konstanty kuželosečky určující tvar primárního zrcadla lze nalézt konickou konstantu pro sekundární zrcadlo (jeho tvar) tak aby byla stále nulová otvorová vada. Ovlivnění velikosti otvorové vady podobné jako při kombinací spojné a rozptylnéčočky hyperbola koule Ritchey-Chretien elipsa Dall-Kirkham Palatka SLO/PA

43 Cassegrain - varianty Všechny konfigurace nemají otvorovou vadu ale: k = - 1 parabola klasický Cassegrain má znatelnou komu k < -1 hyperbola Ritchey-Chretien k < -1 Optimální volbou tvaru zrcadel (konických konstant hyperbol) je možné eliminovat komu!!! Aplanatický systém k < -1 hyperbola hyperbola Dall-Kirkham Sekundární zrcadlo je kulové (hyperbola se obtížně vyrábí). za cenu je zhoršení komy k = 0 koule elipsa 0 > k > -1 Palatka SLO/PA

44 Cassegrain - varianty křivost pole Větší křivosti ploch (menší poloměry) nulový astigmatismus Rp = f M = 5 M = 2 Dvě zrcadla = R R R f 1 2 příklady Menší křivosti ploch (větší poloměry) R f I = - 160mm R f II = mm Pro danou ohniskovou vzdálenost se křivost pole zvětšuje se zmenšováním velikosti sekundárního zrcadla (a naopak). Palatka SLO/PA

45 Cassegrain D = 200 mm, f/8, M = 8/3 Limitující aberace je koma Optimální obrazová plocha Airyho disk Palatka SLO/PA

46 Cassegrain D = 200 mm, f/8, M = 8/3 Limitující aberace je koma Obrazová plocha R = -221 mm Zmenšení aberací Airyho disk druhý lalok (astigmatismus) Palatka SLO/PA

47 Ritchey - Chretien D = 200 mm, f/8, M = 8/3 Koma je nulová Aplanatický systém Limitující aberace je astigmatismus Optimální obrazová plocha Křivost obrazu způsobuje při eliminaci komy velký projev astigmatismu Palatka SLO/PA

48 Ritchey - Chretien D = 200 mm, f/8, M = 8/3 Koma je nulová Aplanatický systém Limitující aberace je astigmatismus Obrazová plocha R = -199 mm Zmenšení aberací Airyho disk Palatka SLO/PA

49 Dall -Kirkham D = 200 mm, f/8, M = 8/3 Limitující aberace je výrazná koma Optimální obrazová plocha Sekundární zrcadlo je kulové Koma je horší než u srovnatelného klasického Cassegrainu Palatka SLO/PA

50 Dall -Kirkham D = 200 mm, f/8, M = 8/3 Limitující aberace je výrazná koma Sekundární zrcadlo je kulové Obrazová plocha R = mm Zakřivení obrazové plochy nedokáže výrazně vylepšit kvalitu zobrazení (velmi malé zorné pole) Palatka SLO/PA

51 Pressmann - Camichel Primární zrcadlo je kulové sekundární eliptické koule k = 0 k > 0 elipsa Ještě horší mimoosové aberace koma. Prakticky se nepoužívá Gregory Primární zrcadlo je parabolické sekundární eliptické-konkávní Podobné vlastnosti jako u Cassegrainů ale mnohem větší délka (větší než Newton ). nepraktické Palatka SLO/PA

52 Cassegrain Rithey-Chretien Dall- Kirkham Předchozí příklady Velikosti a tvary spotů v závislosti na růstu zorného pole Vliv křivosti obrazového pole lze korigovat přídavnou optikou. rovnač pole (flattener) Telescope optics Evaluation and design H.Rutten, M.van Venrooij Zakřivené obrazové plochy Příklady budou uvedeny ke konci přednášek PA1 (doplňky - accessories) Palatka SLO/PA

53 Newton X Cassegrain Velmi podobné vlastnosti D = 200 mm, f/8 Palatka SLO/PA

54 Dall-Kirkham Zrcadlové teleskopy - Dvě zrcadla - snadnější výroba = nízká cena - aberace jsou ale velmi málo korigovány, v praxi se moc nepoužívá ( velmi malé zorné pole) - clonováčísla větší než f/20 Cassegrain - aberace jsou srovnatelné s Newtonem, ale s výhodou mnohem kratší stavební délky - při vyndání sekundárního zrcadla = Newton - clonováčísla větší f/12 Ritchey-Chretien - žádná koma = větší použitelné zorné pole = vhodný pro fotografii - dvě hyperboly = obtížnější výroba - dvě hyperboly = vyšší cena - poloprofesionální i velké profesionální teleskopy ( Hubble ) - clonováčísla větší než f/8 (f/6) Palatka SLO/PA

55 Zrcadlové teleskopy - Tři zrcadla Schwarzschild teorém (volná interpretace): - n základních monochromatických aberací může být eliminováno pomocí n optických obecně asferických ploch s určitými vzdálenostmi mezi nimi U dvou-zrcadlových systémů mohou bát odstraněny pouze 2 aberace (otvorová vada a koma Ritchey-Chretien). Pomocí tří zrcadel je možné odstranit další vadu - astigmatismus Pomocíčtyř zrcadel lze odstranit i křivost pole. ALE: Pokud tří-zrcadlový systém splní Petzvalovu podmínku tj. součet lámavostí bude roven nule, pak i tří-zrcadlový systém bude mít odstraněnu křivost pole Palatka SLO/PA

56 Paul - Baker parabola - 2. koule - 3. koule střed křivosti 3. zrcadla leží ve vrcholu 2. zrcadla 1. a 2. zrcadlo = afokální Cassegrain totéž - 1. parabola - 2. elipsa - 3. elipsa - zvětšena mezera mezi 2. a 3. zrcadlem Willstrop Mersenne Schmidt zakřivená ohnisková plocha rovinná ohnisková plocha Palatka SLO/PA

57 Paul - Baker Nevýhody : - málo prostoru v okolí obrazové roviny protože je uvnitř optického sytému, - poměrně velké centrální stínění - 1. parabola - 2. koule - 3. koule střed křivosti 3. zrcadla leží ve vrcholu 2. zrcadla 1. a 2. zrcadlo = afokální Cassegrain Velmi málo se používá Konstrukce s posunutým 3. zrcadlem jsou mnohem praktičtější zakřivená ohnisková plocha Palatka SLO/PA

58 Willstrop - Mersenne - Schmidt D = 200mm, f = 520 mm, f/2.6 rovinné pole difrakční limit rovinné pole Airyho disk Palatka SLO/PA

59 Korsch Na rozdíl od předešlého typu nejsou u tohoto řešení paprsky po odraze na 2. zrcadle rovnoběžné ale mírně sbíhavé. Obrazová rovina neleží uvnitř systému ale blízko sekundárního zrcadla (výhodné pro umístění přídavných zařízení). Všechny tři plochy jsou asferické hyperboly předpoklad dobré korekce vad. Palatka SLO/PA

60 Korsch D = 200mm, f = 900 mm, f/4.5 rovinné pole difrakční limit rovinné pole Airyho disk Palatka SLO/PA

61 Robb Obrazová rovina neleží uvnitř systému ale blízko primárního zrcadla (výhodné pro umístění přídavných zařízení). Všechny tři plochy jsou asferické hyperboly předpoklad dobré korekce vad. Podobnéřešení jako Willstrop Mersenne Schmidt, ale u toho byly paprsky mezi druhým a třetím zrcadlem rovnoběžné (afokálnířešení) Palatka SLO/PA

62 Robb D = 200mm, f = 1000 mm, f/5 rovinné pole difrakční limit rovinné pole Airyho disk Palatka SLO/PA

63 Zrcadlové teleskopy 4 zrcadlové eliminace asférických zrcadel 3 zrcadla 4 zrcadla dvou-osý systém Paul - Baker Willstrop Mersenne Schmidt - všechna zrcadla asferická Paul - Schmidt Wilson-Delabre - primární zrcadlo (někdy i sekundární) je kulové ( velká výhoda pro velká zrcadla) Palatka SLO/PA

64 Zrcadlové teleskopy 4 zrcadlové eliminace asférických zrcadel dvou-osé systémy jedno-osé systémy R.N. Wilson Reflecting Telescope Optics I Palatka SLO/PA

65 Zrcadlové teleskopy nakloněná zrcadla eliminace centrálního clonění Schiefspiegler TCT Tilted Component Telescopes Herschleian zrcadlové teleskopy bez centrálního clonění - kulová zrcadla velké poloměry křivosti - velká clonováčísla - malá zorná pole malé aberace Telescope optics Evaluation and design H.Rutten, M.van Venrooij Tvary spotů nejsou rotačně symetrické Palatka SLO/PA

66 Zrcadlové teleskopy nakloněná zrcadla eliminace centrálního clonění 2 zrcadla 3 zrcadla Palatka SLO/PA

67 Zrcadlové teleskopy (reflektory) shrnutí Výhody: - žádná otvorová vada ani barevné vady, - menší hmotnost, kompaktní konstrukce, kromě newtonova typu krátký tubus, - žádné sklo = žádná absorpce a odrazy, pozorování slabých objektů, - přijatelné ceny Nevýhody: - otevřený tubus = problémy s prostředím, degradace zrcadla, - náročné na údržbu, - potřeba kolimace po dejustáži, - centrální clonění Palatka SLO/PA

68 Zrcadlo -čočkové teleskopy. Katadioptrické Palatka SLO/PA

69 Asferická korekční deska Schmidt Schmidt Newton Schmidt - Cassegrain Palatka SLO/PA

70 vady kulového zrcadla Schmidtův teleskop princip eliminace komy zbývá jen otvorová vada a křivost pole spojka eliminace otvorové vady rozptylka asferická korekční deska Palatka SLO/PA

71 Schmidtův teleskop Tvarem korekční desky je asféra popsaná polynomem: y = ay 2 + by 4 + cy 6 y Hloubka profilu desky je větší pro menší clonováčísla Palatka SLO/PA

72 Schmidt D = 200mm, f = 600 mm, f/3 délka = R = 1200 mm difrakční limit křivost pole R f = 600mm Airy disk Schmidt s rovinným obrazovým polem část PA1 - doplňky Palatka SLO/PA

73 Schmidt - Newton teleskop Schmidt má špatně přístupnou obrazovou rovinu a je zvlášt pro větší clonováčísla dlouhý. Schmidt Newton Newton klasický parabola Palatka SLO/PA

74 Schmidt-Newton D = 200mm, f = 800 mm, f/4 Barevné vady nenulové Korekční deska Airyho disk Palatka SLO/PA

75 Viz. dříve Newton D = 200mm, f = 800 mm, f/4 Barevné vady nulové Schmidt-Newton má cca 2x menší vady než srovnatelný klasický Newton Airyho disk Schmidt-Newton cca 2x Palatka SLO/PA

76 Schmidt - Cassegrain Kombinace Cassegrain + asferická korekční deska d2 d1 Podobně jako u Newtonova teleskopu lze u zrcadel použít obě kulová zrcadla ale za cenu velkých clonových čísel výrazně větších než f/10 Existuje větší množství konstrukčních variant než u Cassegrainu díky další možné mezeře mezi korekční deskou a sekundárním zrcadlem (d1,d2). Obě zrcadla bývají asferická, někdy postačuje aby bylo asferické jen sekundární zrcadlo. Podobně jako u Cassegrainů platí že menší sekundární zrcadlo = větší křivost obrazového pole. Vhodnější pro vizuální pozorování. Naopak pro fotografii rovinnější obrazové pole vede k většímu sekundárnímu zrcadlu centrální clonění. Palatka SLO/PA

77 Schmidt - Cassegrain - varianty Telescope optics Evaluation and design H.Rutten, M.van Venrooij Palatka SLO/PA

78 Schmidt-Cassegrain D = 200mm, f = 2000 mm, f/10 d2 = 0 - natmeleno 1. zrcadlo koule, 2. zrcadlo - elipsa křivost pole R f = 157mm Airyho disk visuální Palatka SLO/PA

79 Cassegrain D = 200 mm, f/8, Airyho disk Schmidt-Cassegrain D = 200mm, f/10 Výrazně menší aberace než u klasického Cassegrainu Palatka SLO/PA

80 Schmidt-Cassegrain D = 200mm, f = 727 mm, f/3.6 rovinné pole 1. zrcadlo parabola, 2. zrcadlo - hyperbola Airyho disk fotografie Palatka SLO/PA

81 Menisková korekčníčočka Maksutov Maksutov Newton Maksutov - Cassegrain Palatka SLO/PA

82 Maksutov teleskop princip asferická korekční deska je náročná na výrobu meniskováčočka eliminace komy clonou v poloměru křivosti zrcadla stále křivost pole Všechny optické plochy jsou kulové se stejným středem křivosti - koncentrické eliminace otvorové vady rozptylkou ve tvaru menisku Bouwers, Maksutov Rozptylka kompenzuje otvorovou vadu zrcadla (opačný charakter) Palatka SLO/PA

83 Maksutov teleskop princip eliminace komy clonou v poloměru křivosti zrcadla stále křivost pole Všechny optické plochy jsou kulové se stejným středem křivosti soustředné (koncentrické) Sklo čočky = barevná vada Maksutov minimalizace barevné vady za předpokladu : nekoncentrický meniskus n t 2 = (R 1 R ) 2 n 1 2 Palatka SLO/PA

84 Maksutov teleskop- varianty 1. koncentrický meniskus 2. nekoncentrický meniskus 3. Kompenzace barevné vady koncentrický meniskus + spojnáčočka s malou lámavostí Palatka SLO/PA

85 1. Maksutov D = 200mm, f = 600 mm, f/3 koncentrický křivost pole R f = 600mm Airyho disk nekorigovaná barevná vada Palatka SLO/PA

86 2. Maksutov D = 200mm, f = 600 mm, f/3 nekoncentrický křivost pole R f = 715mm Airyho disk částečně korigovaná barevná vada Palatka SLO/PA

87 3. Maksutov D = 200mm, f = 600 mm, f/3 koncentrický + spojka křivost pole R f = 640mm Airyho disk korigovaná barevná vada Palatka SLO/PA

88 Maksutov teleskop otvorová vada nekoncentrický Telescope optics Evaluation and design H.Rutten, M.van Venrooij t = 20 mm t = 50 mm podélná otvorová vada Palatka SLO/PA

89 Maksutov - Newton teleskop Podobně jako Schmidt také Maksutov má Schmidt má špatně přístupnou obrazovou rovinu. Maksutov Newton Newton klasický parabola Palatka SLO/PA

90 Maksutov-Newton D = 200mm, f = 800 mm, f/4 Barevné vady nenulové Meniskus čočka Airyho disk Palatka SLO/PA

91 Schmidt-Newton D = 200mm, f = 800 mm, f/4 Maksutov-Newton D = 200mm, f = 800 mm, f/4 Druhéřešení má cca poloviční zbytkovou aberaci - komu Palatka SLO/PA

92 Maksutov - Cassegrain Kombinace Cassegrain + meniskováčočka d2 d1 Existuje větší množství konstrukčních variant než u Cassegrainu díky další možné mezeře mezi meniskem a sekundárním zrcadlem (d1,d2). Obě zrcadla i plochy menisku bývají sférická, pro menší clonováčísla než f/8, f/4 je nutné aby byly některé plochy asférické. Palatka SLO/PA

93 Maksutov- Cassegrain - varianty Nejjednodušší zrcadlová vrstva na čočce velká koma a astigmatismus délka lepší korekce tmeleno Telescope optics Evaluation and design H.Rutten, M.van Venrooij Palatka SLO/PA

94 Maksutov-Cassegrain D = 200mm, f = 3000 mm, f/15 Rumak 1. zrcadlo koule 2. zrcadlo - koule křivost pole R f = 620mm Airyho disk visuální Palatka SLO/PA

95 Sigler Maksutov-Cassegrain D = 200mm, f = 1600 mm, f/8 1. zrcadlo koule 2. zrcadlo - koule křivost pole R f = 1152mm Airyho disk fotografie Palatka SLO/PA

96 Korekční triplet, dublet Houghton. Houghton Lurie s - Houghton Houghton Newton Houghton - Cassegrain Palatka SLO/PA

97 Houghton teleskop princip asferická korekční deska je náročná na výrobu triplet, dublet eliminace komy clonou v poloměru křivosti zrcadla stále křivost pole Všechny optické plochy jsou kulové Triplet je afokální nemá žádnou lámavost. Má podkorigovanou otvorovou vadu (jako rozptylnáčočka) pro kompenzaci otvorové vady kulového zrcadla. Všechny čočky jsou ze stejného materiálu optické sklo jako BK7. Afokální design = korekce barevné vady. Stejně dlouhá stavba jako u Schmidtova řešení triplet ve středu křivosti zrcadla Palatka SLO/PA

98 Buchroeder - Houghton D = 200mm, f = 600 mm, f/3 křivost pole R f = 600mm Airyho disk Palatka SLO/PA

99 Lurie s - Houghton (Newton) teleskop střed křivosti kratší stavba Lurie s Hougton Newton klasický parabola Palatka SLO/PA

100 Lurie s - Houghton D = 200mm, f = 800 mm, f/4 křivost pole R f = 2865mm Airyho disk fotografie Palatka SLO/PA

101 Houghton - Cassegrain Kombinace Cassegrain + dublet d2 d1 Existuje větší množství konstrukčních variant než u Cassegrainu díky další možné mezeře mezi dubletem a sekundárním zrcadlem (d1,d2). Obě zrcadla i plochy dubletu bývají sférická, pro menší clonováčísla než f/8, f/4 je nutné aby byly některé plochy asférické. Palatka SLO/PA

102 Houghton - Cassegrain D = 200mm, f = 2000 mm, f/10 tmeleno křivost pole R f = 444mm Airyho disk barevná vada Palatka SLO/PA

103 Houghton - Cassegrain D = 200mm, f = 2000 mm, f/10 Schmidt - Cassegrain D = 200mm, f = 2000 mm, f/10 Palatka SLO/PA

104 Houghton - Cassegrain D = 200mm, f = 1060 mm, f/5.3 křivost pole - rovinné fotografie Airyho disk větší barevná vada kombinace skel Palatka SLO/PA

105 Zrcadlo-čočkové teleskopy (katadioptrické) kombinace jedno zrcadlo dvě zrcadla Palatka SLO/PA

106 Zrcadlo-čočkové teleskopy (katadioptrické) shrnutí Výhody: - kombinace výhod čočkových a zrcadlových teleskopů - uzavřený tubus = bez problémů s prostředím, - kompaktní konstrukce, jednoduchá údržba, - kvalitní obraz s velkým zorným polem, - vhodné pro fotografování ( podle konstrukce) Nevýhody: - větší počet optických prvků nutnost velmi dobré korekce aberací, - centrální clonění - cena bývá vyšší, Palatka SLO/PA