Refraktor

Džejms Lik ahromatski teleskop refraktor (102 cm), treći najveći refraktor na svetu, izgrađen 1889. godine u Opservatoriji Lik u Kaliforniji.

Refraktor je vrsta optičkog teleskopa. On pomoću sistema sočiva omogućava prijemniku da primi veću količinu svetlosti.

Od svih teleskopa, on je otkriven prvi, još u sedamnaestom veku. Iako današnji refraktori koriste dosta složeniji sistem sočiva, princip rada je ostao isti. Teleskop refraktor je nastao od reči refrakcija, koja predstavlja pojavu na čijoj osnovi ovakav teleskop funkcioniše (promena pravca kretanja talasa usled promene njegove brzine).

Pored refraktora, u osnovne tipove optičkih teleskopa spada i reflektor. Razlika između ova dva tipa teleskopa je u tome što reflektor za sakupljanje svetlosti umesto sistema sočiva koristi sistem ogledala. U poslednjim decenijama, za posmatranje neba sve se više koriste teleskopi katadioptici, koji za formiranje slike koriste kombinaciju sočiva i ogledala.

Istorijat

U Lovel (Lowell) opservatoriji 1914. godine, Persival Lovel posmatra Veneru sa refraktora prečnika 61 cm.

Sve do početka sedamnaestog veka nisu postojali uređaji koji bi pomogli oku da registruje zračenje udaljenih nebeskih tela. Nakon otkrića durbina 1580. godine u Holandiji i njegovog iskorišćenja za pomorske svrhe, Galilej je 1609. godine durbin primenio u astronomiji i započelo je novo razdoblje u astronomiji koje se naziva teleskopska era. Galilej je konstruisao prvi teleskop i to je bio upravo teleskop refraktor. Njegov najbolji teleskop mogao je da poveća 30 puta. Objektiv je bilo ispupčeno sočivo prečnika 5 cm, okular je bilo izdubljeno sočivo, dok je dužina cevi bila 120 cm. On je njime uspeo da posmatra faze na Veneri i četiri Jupiterova meseca, i da na osnovu tih posmatranja da prvu potvrdu Kopernikovog heliocentričnog sistema.

Optika se tokom sedamnaestog veka razvila i eksperimentalno i teorijski. Kepler je 1611. godine konstruisao durbin sa oba ispupčena sočiva i po tom principu se i danas prave teleskopi refraktori. Građeni su teleskopi različitih veličina i konstrukcija, dok je jedini prijemnik zračenja i dalje bilo oko. Tako je bilo sve do pred kraj devetnaestog veka, kada je fotografska emulzija naneta na ploču ili film proširila frekventni opseg prijema na UV i IC oblast.

Podela

Teleskopi refraktori se dele na:

• ahromate
• apohromate

Ahromati su refraktori ograničeni u veličini kvalitetne aperiture koju mogu da dostignu, a time direktno i u svetlosnoj i razdvojnoj moći. Razlog za to ograničenje je hromatska aberacija (optička mana zbog koje se svetosni zraci različite talasne dužine fokusiraju na različitim tačkama duž optičke ose sočiva i posledica da je slika obojena neprirodnim bojama). Kako je hromatska aberacija najizraženija na rubovima, ovaj tip teleskopa ima najniži nivo neželjene svetlosti u fokuseru i u blizini polja slike. Ovo odsustvo centralne opstrukcije daje prednost u nivou kontrasta u poređenju sa Njutnovim reflektorima i katadioptičkim teleskopima. Osmatranja ovim teleskopom su osrednje dobra zbog uglavnom dugih tubusa (cevi), a zahtevi za održavanjem su minimalni. Ahromati su preporučljivi za vizuelna osmatranja i astrofotografiju.

Apohromati su refraktori koji, zahvaljujući upotreni specijalnog optičkog stakla ili trećeg sočiva u objektivu, umaju oko 5 puta niži nivo hromatske aberacije od ahromata. Kontrast slike kod ovih teleskopa je na najvišem nivou. Pošto imaju kraći tubus, udobnost posmatranja je vrlo dobra. Vizuelna posmatranja pomoću apohromata su odlična, a ova vrsta refraktora se posebno preporučuje za astrofotografiju.

Sa minimalnom žižinom daljinom određenom prihvatljivim nivoom hromatizma kao posledice hromatske aberacije, refraktori neizbežno imaju duge teleskopske cevi. Dužina cevi postavlja granicu za veličinu objektiva iznad koje instrument postaje previše glomazan i nepraktičan za upotrebu. Praktična granica za ahromat je 110mm f/14, dok je za apohromat 160mm f/8. Svakako da se refraktori izgrađuju i sa kraćim žižinim daljinama i višim nivoom hromatizma, ali to značajno utiče na niži kvalitet slike.

Princip rada refraktora

Shema prvog Galilejevog teleskopa, na čijoj se ideji baziraju i današnji teleskopi refraktori

Svi teleskopi se sastoje od objektiva i okulara, koji se nalaze na krajevima teleskopske cevi, tubusa. Dužina ove cevi određena je uslovom da se žižne ravni objektiva i okulara poklapaju. Pošto je funkcija teleskopa da sakupi što veću količinu svetlosti i time ostvari što svetliji lik, potrebno je što više povećati prečnik (tj. površinu) objektiva. Pošto je kod refraktoa objektiv sistem sočiva, u ovom delu teleskopa se slika predmeta uvećava. Paralelni zraci sa udaljenog objekta pri prolazu kroz objektiv daju realan i izvrnut lik koji se ne može posmatrati. Ovaj problem se rešava ako se na drugom kraju teleskopske cevi postavi sistem sočiva male žižine daljine koji ima ulogu lupe. Ako se fokus okulara poklapa sa fokusom objektiva, teleskop postaje afokalan, što znači da se predmet može videti, nezavisno od rastojanja između oka i okulara. Ako teleskop nije namenjen vizuelnom posmatranju, okular nije potreban, već se razni pribori (fotoploča, prorez spektografa) postavljaju u njegovu žižnu ravan.

Kada paralelni svetlosni zraci prolaze kroz konveksni komad stakla (sočivo) - objektiv, ono ih prelama i sjedinjuje u žiži koja se nalazi iza tog sočiva, a u istoj ravni sa njim. Iza žiže se nalazi drugo sočivo - okular, koju tu fokusiranu sliku uvećava.

Nedostaci refraktora i njihovo smanjenje

Prvoklasan optički sistem je onaj čije su aberacije manje od difrakcije koja je neizbežna. Aberacije mogu biti fizičke (hromatska aberacija) i geometrijske (sferna aberacija, koma i astigmatizam).

Hromatska aberacija se sastoji u tome da se zraci različitih boja fokusiraju u različitim tačkama ose sočiva. Nastaje zbog zavisnosti indeksa prelamanja sočiva od talasne dužine upadnog zračenja. Da bi se ova aberacije eliminisala ili bar redukovala, refraktori imaju objektive koji se sastoje od sistema sočiva (ahromata) sačinjenih od različitih vrsta stakala sa pažljivo izabranim indeksom refrakcije (kron i flint stakla). U praksi se hromatska aberacija nikada potpuno ne eliminiše za sve talasne dužine, već se bira pogodan sistem sočiva koji redukuje aberaciju na minimum u spektralnom intervalu u kom želi da se posmatra.

Sferna aberacija se manifestuje time da žiže ivičnih i centralnih zraka ne leže u istoj ravni. Karakteristična je za sočiva koja nisu idealni paraboloidi.

Koma je aberacija kada se likovi formirani van optičke ose teleskopa iskrivljuju. Ova aberacija raste sa udaljavanjem od ose i određuje gornju granicu oblasti u kojoj su likovi odgovarajućeg kvaliteta.

U cilju smanjenja i otklanjanja nedostataka optičkih sistema, savremeni teleskopi su često kombinacija sočiva i ogledala (katadioptični teleskopi). Primeri su Maksutovljev teleskop koji svojim meniskom (izdubljenim sočivom) sa sfernom aberacijom kompenzuje sfernu aberaciju ogledala, teleskop Šmitova kamera koji korekcionom pločom od tankog stakla specijalnog profila postavljenom u centar krivine ogledala kompenzuje sfernu aberaciju ogledala, i drugi.

Najbolji i najveći refraktori danas

Teleskop refraktor na opservatoriji Jerks (102 cm), do sad najveći teleskop refraktor koji se koristi za astronomska ispitivanja, izložen 1893. godine u Čikagu, pre nego što je instaliran u opservatoriji.

• Veliki pariski izložbeni teleskop iz 1900. godine (Great Paris Exhibition Telescope of 1900) - sa prečnikom objektiva od 125 cm je najveći teleskop refraktor ikad konstruisan. Međutim, on je bio konstruisan samo za izložbu, ne i astronomska posmatranja, tako da je razmontiran posle izložbe.
• Teleskop u opservatoriji Jerks (Yerkes) na Univerzitetu Čikago sa prečnikom objektiva 102 cm
• Švedski solarni teleskop sa prečnikom objektiva 98 cm
• Teleskop u opservatoriji Lik (Lick) na Univerzitetu Kalifornije sa prečnikom objektiva 91 cm
• Teleskop u opservatoriji Pariz sa prečnikom objektiva 83 cm
• Teleskop u Opservatoriji Pulkovo sa prečnikom objektiva 76 cm
• Teleskop u opservatoriji Arčenhold (Archenhold) u Berlinu sa prečnikom objektiva 68 cm
• Teleskop u opservatoriji Beograd (na Zvezdari) sa prečnikom objektiva 65 cm
• Teleskop u opservatoriji Lovel (Lowell) u Arizoni sa prečnikom objektiva 61 cm

Vidi još

• reflektor
• optički teleskop
• teleskop
• hromatska aberacija
• sferna aberacija
• Galilej

Literatura

• Rolf Riekher (1990 (1. Auflage 1957)). Fernrohre und ihre Meister. Berlin: Technik. str. 350–359. ISBN 3-341-00791-1. 
• Der Meister und die Fernrohre, das Wechselspiel zwischen Astronomie und Optik in der Geschichte, Festschrift zum 85. Geburtstag von Rolf Riekher. Frankfurt am Main: Verlag Harri Deutsch. 2007. ISBN 978-3-8171-1804-5. 
• Uwe Laux (2002). Astrooptik. Heidelberg: Spektrum Akademischer Verlag. ISBN 3-87973-928-5. 

Vanjske veze

Refraktor na Wikimedijinoj ostavi

• Kako napraviti refraktor - NASA Arhivirano 2022-04-23 na Wayback Machine-u
• Making a Galilean Telescope
• BUILDING A GALILEAN TELESCOPE Arhivirano 2008-09-15 na Wayback Machine-u
• OPTICS OF THE SINGLET REFRACTOR: GALILEO vs. KEPLER Arhivirano 2008-09-15 na Wayback Machine-u
• Angular and Linear Fields of View of Galilean Telescopes and Telemicroscopes
• Refracting telescopes
• Introduction to Galileo's Telescope