Sekiranya anda memikirkannya, hanya perlu waktu sebelum teleskop pertama dicipta. Orang ramai terpesona dengan kristal selama ribuan tahun. Banyak kristal - misalnya kuarza - telus sepenuhnya. Lain-lain - rubi - menyerap beberapa frekuensi cahaya dan menyebarkan yang lain. Pembentukan kristal menjadi sfera dapat dilakukan dengan cara memotong, menjatuhkan, dan menggilap - ini menghilangkan tepi tajam dan membulatkan permukaan. Membelah kristal bermula dengan mencari cacat. Membuat segmen separuh sfera - atau kristal - mencipta dua permukaan yang berbeza. Cahaya dikumpulkan oleh permukaan depan cembung dan diproyeksikan ke arah titik penumpuan oleh permukaan belakang satah. Oleh kerana segmen kristal mempunyai lekukan yang teruk, titik fokus mungkin sangat dekat dengan kristal itu sendiri. Oleh kerana panjang fokus pendek, segmen kristal menjadikan mikroskop lebih baik daripada teleskop.
Bukan segmen kristal - tetapi lensa kaca - yang memungkinkan teleskop moden. Kanta cembung keluar dari permukaan kaca dengan cara untuk membetulkan penglihatan jarak jauh. Walaupun kedua-dua cermin mata dan segmen kristal cembung, lensa pandangan jauh mempunyai lekukan yang kurang teruk. Sinar cahaya hanya sedikit bengkok dari selari. Oleh kerana itu, titik di mana gambar terbentuk jauh dari lensa. Ini membuat skala gambar cukup besar untuk pemeriksaan terperinci manusia.
Penggunaan lensa pertama untuk menambah penglihatan dapat ditelusuri kembali ke Timur Tengah abad ke-11. Teks Arab (Opticae Thesaurus yang ditulis oleh saintis-matematikawan Al-hazen) menyatakan bahawa segmen bola kristal dapat digunakan untuk memperbesar objek kecil. Pada akhir abad ke-13, seorang bhikkhu Inggeris (mungkin merujuk kepada Perspectiva Roger Bacon tahun 1267) dikatakan telah mencipta cermin mata praktikal pertama yang hampir tepat untuk membantu membaca Alkitab. Tidak sampai 1440 ketika Nicholas dari Cusa membumikan lensa pertama untuk memperbaiki jarak dekat -1. Dan akan menjadi empat abad lagi sebelum kecacatan pada bentuk lensa itu sendiri (astigmatisme) akan dibantu oleh satu set cermin mata. (Ini dicapai oleh ahli astronomi Inggeris George Airy pada tahun 1827 sekitar 220 tahun selepas yang lain - ahli astronomi yang lebih terkenal - Johann Kepler pertama kali menggambarkan kesan lensa pada cahaya dengan tepat.)
Teleskop terawal terbentuk sejurus pengisaran tontonan menjadi mapan sebagai kaedah untuk memperbaiki miopia dan presbiopia. Kerana lensa yang berpandangan jauh cembung, ia menjadikan "pengumpul" cahaya yang baik. Lensa cembung mengambil pancaran selari dari jarak jauh dan membengkokkannya ke titik fokus yang sama. Ini menghasilkan imej maya di ruang angkasa - gambar yang dapat diperiksa dengan lebih dekat menggunakan lensa kedua. Keuntungan dari lensa pengumpulan dua kali ganda: Ia menggabungkan cahaya bersama (meningkatkan intensitasnya) - dan memperkuat skala gambar - kedua-duanya berpotensi jauh lebih besar daripada kemampuan mata sahaja.
Lensa cekung (digunakan untuk membetulkan jarak pandang dekat) memancarkan cahaya ke luar dan menjadikan sesuatu kelihatan lebih kecil pada mata. Lensa cekung dapat meningkatkan panjang fokus mata setiap kali sistem mata sendiri (kornea tetap dan lensa morfing) tidak memfokuskan gambar pada retina. Lensa cekung menghasilkan lensa mata yang baik kerana membolehkan mata memeriksa lebih dekat imej maya yang dilancarkan oleh lensa cembung. Ini mungkin kerana sinar penumpu dari lensa pengumpul dibiaskan ke arah selari dengan lensa cekung. Kesannya adalah untuk menunjukkan imej maya yang berdekatan seolah-olah pada jarak yang jauh. Lensa cekung tunggal membolehkan lensa mata berehat seolah-olah tertumpu pada infiniti.
Menggabungkan lensa cembung dan cekung hanya memerlukan masa. Kita dapat membayangkan kejadian pertama berlaku ketika kanak-kanak bermain dengan kerja pengisar lensa pada hari itu - atau mungkin ketika optik merasa diminta untuk memeriksa satu lensa menggunakan lensa yang lain. Pengalaman seperti itu nampaknya hampir ajaib: Sebuah menara yang jauh langsung menjulang seolah-olah didekati di hujung jalan yang panjang; Tokoh yang tidak dikenali tiba-tiba dilihat sebagai kawan rapat; sempadan semula jadi - seperti terusan atau sungai - melonjak seolah-olah sayap Mercury sendiri terpasang pada penyembuhan ...
Setelah teleskop wujud, dua masalah optik baru muncul. Kanta pengumpul cahaya membuat gambar maya melengkung. Lekuk itu sedikit "berbentuk mangkuk" dengan bahagian bawah berpaling ke arah pemerhati. Ini tentu saja bertentangan dengan bagaimana mata itu sendiri melihat dunia. Kerana mata melihat sesuatu seolah-olah tersusun pada sfera besar yang pusatnya terletak di retina. Oleh itu, sesuatu harus dilakukan untuk menarik kembali sinar perimeter ke arah mata. Masalah ini sebahagiannya diselesaikan oleh ahli astronomi Christiaan Huygens pada tahun 1650-an. Dia melakukan ini dengan menggabungkan beberapa lensa bersama sebagai satu unit. Penggunaan dua lensa membawa lebih banyak sinar periferal dari lensa pengumpul ke arah selari. Cermin mata baru Huygen secara efektif meratakan gambar dan membolehkan mata mencapai fokus di bidang pandangan yang lebih luas. Tetapi bidang itu masih akan menyebabkan klaustrofobia pada kebanyakan pemerhati hari ini!
Masalah terakhir adalah lebih sukar - lensa pembiasan membengkokkan cahaya berdasarkan panjang gelombang atau frekuensi. Semakin besar frekuensi, semakin banyak warna cahaya yang bengkok. Atas sebab ini, objek yang memaparkan cahaya pelbagai warna (cahaya polikromatik) tidak dilihat pada titik fokus yang sama merentasi spektrum elektro-magnetik. Pada dasarnya lensa bertindak dengan cara yang serupa dengan prisma - mewujudkan penyebaran warna, masing-masing dengan titik fokus yang tersendiri.
Teleskop pertama Galileo hanya menyelesaikan masalah mendapatkan mata yang cukup dekat untuk memperbesar imej maya. Instrumennya terdiri daripada dua lensa yang dapat dipisahkan dengan jarak terkawal untuk menetapkan fokus. Lensa objektif mempunyai lekukan yang kurang teruk untuk mengumpulkan cahaya dan membawanya ke pelbagai titik fokus bergantung pada frekuensi warna. Lensa yang lebih kecil - memiliki lekukan yang lebih parah dengan jarak fokus yang lebih pendek - membolehkan mata pemerhati Galileo cukup dekat dengan gambar untuk melihat perincian yang diperbesar.
Tetapi ruang lingkup Galileo hanya dapat difokuskan di dekat tengah bidang pandangan mata. Dan fokus hanya dapat ditentukan berdasarkan warna dominan yang dipancarkan atau dicerminkan oleh apa saja yang dilihat oleh Galileo pada masa itu. Galileo biasanya mengamati kajian terang - seperti Bulan, Venus, dan Musytari - menggunakan hentian bukaan dan merasa bangga kerana telah menghasilkan idea itu!
Christiaan Huygens mencipta cermin mata pertama - Huygenian setelah zaman Galileo. Cermin mata ini terdiri daripada dua lensa plano-cembung menghadap lensa pengumpul - bukan satu lensa cekung. Bidang fokus kedua lensa terletak di antara objektif dan elemen lensa mata. Penggunaan dua lensa meratakan lekukan gambar - tetapi hanya lebih dari satu darjah atau lebih dari sudut pandangan yang jelas. Sejak zaman Huygen, lensa mata menjadi lebih canggih. Bermula dengan konsep kepelbagaian asal ini, lensa mata hari ini dapat menambah setengah-setengah elemen optik yang disusun semula dalam bentuk dan kedudukan. Ahli astronomi amatur kini dapat membeli cermin mata dari rak memberikan bidang yang rata rata melebihi 80 darjah pada diameter-2 yang jelas.
Masalah ketiga - masalah warna-warni yang berwarna-warni - tidak dapat diselesaikan dalam teleskop sehingga teleskop reflektor yang berfungsi dirancang dan dibina oleh Sir Isaac Newton pada tahun 1670-an. Teleskop itu menghilangkan lensa pengumpul sama sekali - walaupun masih memerlukan penggunaan lensa tahan api (yang memberikan kontribusi lebih sedikit untuk "warna palsu" daripada objektif).
Sementara itu, percubaan awal untuk memperbaiki refraktor adalah menjadikannya lebih lama. Skop sepanjang 140 kaki telah dirancang. Tidak ada yang mempunyai diameter lensa yang terlalu tinggi. Para dinasurs seperti itu memerlukan pemerhati yang benar-benar berani untuk menggunakan - tetapi "meredakan" masalah warna.
Walaupun menghilangkan kesalahan warna, reflektor awal juga menghadapi masalah. Ruang lingkup Newton menggunakan cermin spekulum tanah. Berbanding dengan lapisan aluminium cermin reflektor moden, spekulum adalah prestasi yang lemah. Pada kira-kira tiga perempat kemampuan pengumpulan cahaya aluminium, spekulum kehilangan kira-kira satu magnitud dalam genggaman cahaya. Oleh itu, instrumen enam inci yang dirancang oleh Newton berperilaku lebih mirip model 4 inci kontemporari. Tetapi bukan inilah yang membuat instrumen Newton sukar dijual, ia hanya memberikan kualiti gambar yang sangat buruk. Ini disebabkan oleh penggunaan cermin utama tanah yang berbentuk sfera.
Cermin Newton tidak menjadikan semua sinar cahaya menjadi tumpuan umum. Kesalahan tidak terletak pada spekulum - ia terletak dengan bentuk cermin yang - jika dipanjangkan 360 darjah - akan membuat bulatan lengkap. Cermin seperti itu tidak mampu membawa sinar cahaya pusat ke titik fokus yang sama dengan yang dekat dengan rim. Baru pada tahun 1740 ketika John Short dari Scotland membetulkan masalah ini (untuk cahaya pada paksi) dengan melumpuhkan cermin. Pendek berjaya melakukannya dengan cara yang sangat praktikal: Oleh kerana sinar selari lebih dekat dengan pusat cermin sfera mengatasi sinar marjinal, mengapa tidak hanya memperdalam pusat dan mengendalikannya?
Baru pada tahun 1850-an perak menggantikan spekulum sebagai permukaan cermin pilihan. Sudah tentu lebih daripada 1000 reflektor parabola yang dibuat oleh John Short semuanya mempunyai cermin spekulum. Dan perak, seperti spekulum, kehilangan daya kilat agak cepat dari masa ke masa untuk pengoksidaan. Menjelang tahun 1930, teleskop profesional pertama disalut dengan aluminium yang lebih tahan lama dan reflektif. Walaupun penambahbaikan ini, reflektor kecil membawa cahaya yang kurang untuk difokuskan daripada refractor aperture yang setanding.
Sementara itu, pembiasan juga berkembang. Pada masa John Short, ahli optik mengetahui sesuatu yang tidak dimiliki Newton - bagaimana cara mendapatkan lampu merah dan hijau untuk bergabung pada titik fokus bersama dengan pembiasan. Ini pertama kali dicapai oleh Chester Moor Hall pada tahun 1725 dan ditemui semula seperempat abad kemudian oleh John Dolland. Hall dan Dolland menggabungkan dua lensa berbeza - satu cembung dan cekung yang lain. Masing-masing terdiri dari jenis kaca yang berbeza (mahkota dan batu api) yang membiaskan cahaya secara berbeza (berdasarkan indeks biasan). Lensa cembung kaca mahkota melakukan tugas segera mengumpulkan cahaya dari semua warna. Foton ini bengkok ke dalam. Lensa negatif memancarkan sinar berkumpul sedikit ke arah luar. Di mana lensa positif menyebabkan cahaya merah melonjak fokus, lensa negatif menyebabkan merah turun. Merah dan hijau bercampur dan mata nampak kuning. Hasilnya adalah teleskop refractor achromatic - jenis yang digemari oleh banyak ahli astronomi amatur hari ini untuk bukaan kecil, lebar lebar, tetapi - dalam nisbah fokus yang lebih pendek - kurang daripada penggunaan kualiti gambar yang ideal.
Tidak sampai pertengahan abad kesembilan belas, ahli optik berjaya mendapatkan warna biru-ungu untuk bergabung dengan warna merah dan hijau. Perkembangan itu pada awalnya berasal dari penggunaan bahan eksotik (tepung tepung) sebagai elemen dalam tujuan ganda mikroskop optik berkuasa tinggi - bukan teleskop. Reka bentuk teleskop tiga elemen menggunakan jenis kaca standard - kembar tiga - menyelesaikan masalah juga kira-kira empat puluh tahun kemudian (tepat sebelum abad kedua puluh).
Ahli astronomi amatur hari ini boleh memilih dari pelbagai jenis skop dan pengeluar. Tidak ada satu ruang lingkup untuk semua kajian langit, mata, dan cakerawala. Masalah kerataan medan (terutama dengan teleskop Newtonian yang cepat), dan tiub optik yang besar (berkaitan dengan bias besar) telah ditangani oleh konfigurasi optik baru yang dikembangkan pada tahun 1930-an. Jenis instrumen - seperti SCT (teleskop Schmidt-Cassegrain) dan MCT (teleskop Maksutov-Cassegrain) ditambah varian Schmidt dan Maksutov newton-esque dan reflektor serong - kini dihasilkan di AS dan di seluruh dunia. Setiap jenis ruang lingkup dikembangkan untuk mengatasi beberapa masalah yang valid atau yang lain yang berkaitan dengan ukuran ruang lingkup, pukal, kerataan bidang, kualiti gambar, kontras, biaya, dan mudah alih.
Sementara itu, refractor telah menjadi tumpuan utama di kalangan optophiles - orang yang mahukan kualiti gambar setinggi mungkin tanpa mengira kekangan lain. Refraktor apokromatik (diperbetulkan warna) sepenuhnya menyediakan beberapa gambar paling menakjubkan yang tersedia untuk penggunaan pencitraan optik, fotografi, dan CCD. Tetapi sayangnya, model seperti itu terbatas pada bukaan yang lebih kecil kerana kos bahan yang jauh lebih tinggi (kristal & kaca penyebaran rendah eksotik), pembuatan (sehingga enam permukaan optik mesti dibentuk) dan keperluan galas beban yang lebih besar (kerana cakera kaca yang berat ).
Semua jenis ruang lingkup hari ini bermula dengan penemuan bahawa dua lensa kelengkungan yang tidak sama dapat dipegang hingga ke mata untuk mengangkut persepsi manusia dari jarak yang jauh. Seperti banyak kemajuan teknologi yang hebat, teleskop astronomi moden muncul dari tiga bahan asas: Keperluan, imaginasi, dan pemahaman yang semakin meningkat mengenai cara tenaga dan bahan berinteraksi.
Jadi dari mana datangnya teleskop astronomi moden? Tentunya teleskop mengalami peningkatan berterusan dalam jangka masa yang panjang. Tetapi mungkin, hanya mungkin, teleskop pada hakikatnya adalah hadiah dari Alam Semesta itu sendiri yang menikmati kekaguman yang mendalam melalui mata, hati, dan akal manusia ...
-1 Terdapat pertanyaan mengenai siapa yang pertama kali membuat cermin mata yang membetulkan visi jarak jauh dan dekat. Tidak mungkin Abu Ali al-Hasan Ibn al-Haitham atau Roger Bacon pernah menggunakan lensa dengan cara ini. Membingungkan masalah asal adalah persoalan bagaimana cermin mata sebenarnya dipakai. Kemungkinan alat bantu visual pertama kali disembunyikan sebagai monokle - keperluan mengambil alih dari sana. Tetapi adakah kaedah primitif seperti itu secara historis akan dihitung sebagai "asal tontonan"?
-2 Keupayaan lensa mata tertentu untuk mengimbangi gambar maya yang semestinya melengkung dibatasi pada asasnya oleh nisbah fokus dan arkitek skop yang berkesan. Oleh itu, teleskop yang panjang fokusnya berkali-kali bukaannya kurang daripada lekukan sesaat di "satah gambar". Sementara itu, ruang lingkup yang membiaskan cahaya pada mulanya (catadioptics dan juga refraktor) mempunyai kelebihan mengendalikan cahaya di luar paksi. Kedua-dua faktor ini meningkatkan radius kelengkungan gambar yang diproyeksikan dan mempermudah tugas mata untuk menghadirkan bidang rata ke mata.
Mengenai Pengarang:
Diilhamkan oleh karya agung awal tahun 1900: "Teleskop Langit Melalui Tiga, Empat, dan Lima Inci", Jeff Barbour memulai ilmu astronomi dan sains angkasa pada usia tujuh tahun. Pada masa ini Jeff meluangkan banyak waktunya untuk memerhatikan langit dan mengekalkan laman web Astro.Geekjoy.
