Развитие астрономической оптики: рефракторы

С тех пор как Галилей навел свою трубу на небо, началось развитие астрономических рефракторов. В первое время они изготовлялись из линз случайной формы, и до Декарта никто не подозревал, что линзам следует придать определенную форму для получения хороших изображений. Впрочем, можно было в те времена с полным правом отнести дефекты изображения за счет плохого качества применяемого для изготовления стекла и неправильных поверхностей линз, так как еще никто не умел проверять качества   поверхностей  оптических   инструментов.

Декарт, владея точным законом преломления, выяснил, что лучи могут сходиться в точку только при условии, что поверхностям приданы определенные формы; в частности, он особенно рекомендовал комбинацию плоской и гиперболической  поверхностей.

К сожалению, Декарт не подозревал о существовании хроматической аберрации, так как явление дисперсии света, т. е. связь между показателем преломления и длиной волны или цветом, было еще неизвестно. Лишь Ньютон открыл это явление и вычислил хроматическую аберрацию линз; однако исходя из неверного предположения о постоянстве значения коэффициента дисперсии для всех

прозрачных сред, он сделал вывод, что исправление хроматической аберрации невозможно, и обратил все свое внимание на зеркала. Он разработал для них специальные сплавы, открыл новую методику шлифовки и сам изготовил первое зеркало с параболической поверхностью, вполне пригодное для астрономических наблюдений. С этого времени (начало XVII столетия) началось параллельное развитие рефракторов (линзовые системы) и рефлекторов (отражающие системы).

Упорный соперник Ньютона Гюйгенс не пошел по пути, указанному  своим  знаменитым  современником,  а  нашел собственную дорогу, впрочем, не особенно удачную. Он предложил давать линзам астрономических объективов громадные фокусные расстояния, исходя из того, что при одном и том же увеличении угловая хроматическая аберрация уменьшается пропорционально длине трубы (это правильно также и для вторичного спектра). По почину Гюйгенса стали делать длиннейшие астрономические системы, подвешенные на высоких мачтах и колеблющиеся от малейшего ветра. Естественно, что из-за трудностей управления телескопы Гюйгенса в скором времени исчезли из употребления.

Полвека спустя благодаря усилиям Эйлера и Эпинуса в России, Холла (1733 г.) и Доллонда (1758 г.) в Англии ошибка Ньютона была исправлена, появились первые ахроматические объективы в микроскопах и астрономических трубах. Эйлер разработал также методику расчега двух-линзовых объективов с исправленными аберрациями. Хотя при своих вычислениях он исходил из неправильного закона зависимости дисперсии от показателя преломления, можно считать, что с этих пор родилась наука о расчете оптических систем. Правда, технические затруднения еще далеко не были преодолены: оставался нерешенным вопрос» об изготовлении хорошего оптического стекла, не было разработано хорошей методики проверки правильности формы поверхностей и испытания качества изображения, даваемого объективом. Оценка объектива производилась лишь на основании непосредственного наблюдения звезд. Следует, впрочем, отметить, что уже Декарт в одном из своих писем описывает метод, идея которого на два с половиной века предвосхищает хорошо известный астрономам «метод Гартмана»: используя картон с рядом отверстий перед объективом, Декарт изучал картину пересечения пучков с экраном по соседству с фокальной  плоскостью.

Дальнейшее развитие рефракторов до последнего времени шло только в направлении улучшения качества стекла. Изготовление первоклассного оптического стекла стало привилегией нескольких мастеров-стекловаров, среди которых надо упомянуть основателя крупнейшей французской фирмы — Гинана. Они держали свои рецепты и методы в секрете. В настоящее время первоклассное оптическое стекло вырабатывается в ряде стран, в том числе и у нас. Однако, несмотря на большие успехи, достигнутые в этом направлении, за последние 50 лет наблюдается некоторый застой. Ни одного объектива диаметром больше метра нигде не изготовлено.

Пока не видно новых путей, которые позволили бы перейти этот предел. По-видимому, нет и достаточных причин, которые могли бы стимулировать желание его преодолеть. Длиннофокусные рефракторы из-за громадной величины вторичного спектра могут найти лишь весьма ограниченное применение. Съемка с их помощью дает расплывчатое изображение. Спектральные наблюдения в широкой области спектра вообще невозможны, так как узкая щель спектроскопа или спектрографа не пропускает все изображение звезды. Для астрометрических целей гигантские рефракторы не нужны, поскольку наилучшую точность дают инструменты средней силы. Гораздо более жизненными оказались большие зеркала, о которых мы расскажем немного позже.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все о космосе
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: