Astronomie

Quels sont les effets de l'utilisation de lentilles non sphériques dans les télescopes astronomiques ?

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Les miroirs non sphériques (ou non circulaires) pour les télescopes réfléchissants sont courants et discutés dans de nombreux endroits…

Mais qu'en est-il des lentilles elliptiques, paraboliques ou hyperboliques ?


Réponse courte : ils existent, mais ils ne sont pas bon marché (sauf en plastique moulé).

Réponse longue : les télescopes utilisent des asphères paraboliques, hyperboliques, elliptiques et, moins fréquemment, non coniques pour obtenir des performances optimales pour leur objectif de conception. Un télescope réfléchissant utilisant 1 ou 2 miroirs ne peut tout simplement pas atteindre des performances acceptables avec des miroirs sphériques. Il convient également de noter que la méthode traditionnelle de meulage à la main pour façonner un miroir de télescope a de toute façon tendance à former une forme parabolique, donc cela fonctionne.

Les optiques transmissives (c'est-à-dire les lentilles) ont cependant la capacité de mettre de nombreux éléments/surfaces dans un seul axe, et peuvent ainsi obtenir une meilleure qualité de performance. Cela dit, les conceptions limitent souvent le nombre de lentilles pour diverses raisons : taille, poids, transmission totale (puisque chaque lentille absorbe un peu de lumière), simplicité d'assemblage et parfois coût.

Ainsi, les ingénieurs utiliseront des surfaces asphériques pour atteindre ces objectifs de performance. Dans la production de masse, les plastiques et certains verres peuvent être moulés en sphères à un coût relativement faible. Certains peuvent être formés en polissant une forme plate ou sphérique pendant que le verre est soumis à une contrainte, puis lorsque la contrainte est supprimée, il se détend en une asphère. De nombreux équipements militaires/aérospatiaux utilisent des asphères même si elles ne sont pas bon marché, car elles permettent à l'équipement d'atteindre les objectifs de taille et de poids par rapport aux performances.

Il existe même une conception de télescope commune qui met en œuvre une lentille asphérique. Le télescope Schmidt-Cassegrain (SCT) commun a un élément en verre avant qui semble plat, mais qui est en fait une très légère asphère du 4ème ordre (en forme de "w"). Ceci est fabriqué commercialement en utilisant la méthode de mise en tension mentionnée précédemment.


Quels sont les effets de l'utilisation de lentilles non sphériques dans les télescopes astronomiques ?

Le plus grand télescope réfracteur est le réfracteur à ouverture de 40 pouces de l'observatoire Yerkes et, selon cet article, l'objectif avec une ouverture de 1,02 mètre et une distance focale de 19,2 mètres est de f/18,8 avec une masse de 225 kilogrammes.

Si une émulsion photographique à grain fin était disponible en 1890, le télescope aurait pu être raccourci en utilisant des lentilles asphériques. Cependant, les réfracteurs sont également conservés longtemps pour d'autres raisons. Même si l'objectif avait une correction achromatique, la distorsion chromatique résiduelle aurait probablement été pire pour un système plus rapide (plus petit f/no.).

Certainement pour les cas particuliers où une haute résolution et un large champ de vision sont requis en même temps, certaines conceptions d'objectif complexes avec de nombreux éléments seront parfois contiennent des éléments asphériques. Mais dans ces cas, les concepteurs d'objectifs préfèrent toujours modifier toutes les surfaces sphériques en premier plutôt que d'opter pour une surface asphérique plus chère.

Le processus de meulage qui fabrique les lentilles et les miroirs des télescopes tend naturellement vers les surfaces sphériques, ce qui rend tout le reste beaucoup plus difficile, et le faire précisément est encore plus difficile.

Mais si vous devez minimiser le nombre total de surfaces pour l'objectif, par exemple si vous êtes limité à un seul objectif pour des raisons de masse, alors un télescope à lentille asphérique est la solution !

Pour un exemple de cela, voir cette réponse et Pourquoi les télescopes altimètres laser de LRO utilisent-ils des lentilles au lieu de miroirs ?


Oui, il existe de nombreux types d'objectifs pour différentes applications. En particulier, il existe des lentilles spécifiquement appelées lentilles asphériques. Ceux-ci peuvent être utilisés pour réduire certains types d'aberrations optiques, telles que l'aberration sphérique qui survient spécifiquement parce que la forme sphérique n'est pas la meilleure forme pour les lentilles.

Il existe également des lentilles qui ne sont même pas à symétrie radiale comme les lentilles cylindriques qui peuvent être utilisées pour ajuster un faisceau d'image dans un axe transversal mais pas dans l'autre.

Dans ma réponse à votre question connexe mais différente dans Astronomy SE, je mentionne qu'il est tellement plus facile de créer des surfaces sphériques qu'asphériques qu'on n'utilise au plus qu'une surface asphérique occasionnelle, et seulement quand cela résout un problème qu'une surface sphérique supplémentaire peut ' t pour une raison quelconque.

Les raisons pour lesquelles l'ajout de surfaces sphériques n'est pas attrayant comprennent

  • surfaces réfléchissantes supplémentaires (les revêtements antireflet sont imparfaits)
  • atténuation de la lumière si la longueur d'onde est inhabituelle et que le matériau de la lentille est absorbant
  • la masse supplémentaire, la complexité ou les problèmes thermiques sont un problème dans des conditions exotiques (dans l'espace par exemple)
  • longueur supplémentaire si, par exemple, vous essayez de mettre des performances de microscope dans un appareil photo de téléphone portable et que vous ne voulez pas utiliser de miroirs pour allonger le chemin optique.

Les seules utilisations de routine des surfaces asphériques dans les lentilles de microscope que je connaisse sont


Conception de base

L'idée que les miroirs incurvés se comportent comme des lentilles remonte au moins au XIe siècle. Les miroirs incurvés peuvent être concaves (gonflés vers l'intérieur) ou convexes (gonflés vers l'extérieur), comme indiqué dans l'article “Éléments optiques“. La plupart des miroirs incurvés ont des surfaces qui ont la forme d'une partie d'une sphère, mais d'autres formes sont parfois utilisées dans les dispositifs optiques. Les types non sphériques les plus courants sont parabolique réflecteurs. Les miroirs incurvés utilisés dans les télescopes réfléchissants aujourd'hui sont généralement parabolique. Les miroirs paraboliques ne souffrent pas non plus d'aberration sphérique, contrairement aux miroirs sphériques. [2]

UNE parabolique (ou alors paraboloïde ou alors paraboloïde) le réflecteur (ou miroir) est une surface réfléchissante utilisée pour collecter ou projeter de l'énergie telle que la lumière, le son ou les ondes radio. Sa forme fait partie d'un paraboloïde circulaire, c'est-à-dire la surface générée par une parabole tournant autour de son axe. Le réflecteur parabolique transforme une onde plane entrante se déplaçant le long de l'axe en une onde sphérique convergeant vers le foyer.

Les réflecteurs paraboliques sont utilisés pour collecter l'énergie d'une source distante (par exemple, la lumière entrante d'une étoile) et l'amener à un point focal commun, corrigeant ainsi l'aberration sphérique trouvée dans les réflecteurs sphériques plus simples. Une chose intéressante à savoir sur les miroirs paraboliques est que puisque les principes de réflexion sont réversibles, les réflecteurs paraboliques peuvent également être utilisés pour projeter l'énergie d'une source à son foyer vers l'extérieur dans un faisceau parallèle, utilisé dans des dispositifs tels que des projecteurs et des phares de voiture. [3]

Isaac Newton a été généralement crédité de la construction du premier télescope à réflexion en 1668. Il utilisait un miroir primaire en métal au sol sphérique et un petit miroir diagonal dans une configuration optique connue sous le nom de Newtonien télescope (discuté plus loin). Malgré les avantages théoriques de la conception du réflecteur, la difficulté de construction et les mauvaises performances des miroirs en alliage utilisés à l'époque signifiaient qu'il leur a fallu plus de 100 ans pour devenir populaires. De nombreux progrès dans les télescopes réfléchissants comprenaient la perfection de la fabrication de miroirs paraboliques au XVIIIe siècle, des miroirs en verre argenté au XIXe siècle, des revêtements en aluminium de longue durée au XXe siècle, des miroirs segmentés (un ensemble de miroirs plus petits conçus pour agir comme segments d'un seul grand miroir incurvé) pour permettre des diamètres plus importants, et optique active qui est une technologie utilisée pour façonner activement les miroirs d'un télescope afin d'éviter toute déformation due à des influences externes telles que le vent, la température, les contraintes mécaniques, essentielles pour les grands diamètres et les miroirs segmentés.

La fin du 20e siècle a vu le développement de l'optique adaptative (discutée ci-dessous) et de l'imagerie chanceuse (discutée ci-dessous) pour surmonter les problèmes de voyant.

Vue astronomique (ou juste voyant) est un phénomène intéressant. Il fait référence au flou et au scintillement d'objets astronomiques tels que les étoiles, causés par un mélange turbulent dans l'atmosphère terrestre faisant varier l'indice de réfraction optique. le vue astronomique les conditions d'une nuit donnée à un endroit donné décrivent à quel point l'atmosphère terrestre perturbe les images des étoiles vues à travers un télescope.

Optique adaptative est une technologie utilisée pour améliorer les performances des systèmes optiques en réduisant l'effet des distorsions de front d'onde : elle vise à corriger les déformations d'un front d'onde entrant en déformant un miroir afin de compenser la distorsion.

Imagerie chanceuse (aussi appelé jeexpositions chanceuses) est une forme d'imagerie speckle (en termes simples, une technique d'amélioration de la résolution) utilisée pour l'astrophotographie. Les techniques d'imagerie de speckle utilisent une caméra à grande vitesse avec des temps d'exposition suffisamment courts (100 ms ou moins) pour que les changements dans l'atmosphère terrestre pendant l'exposition soient minimes.

Une courbe primaire Le miroir est l'élément optique de base du télescope réflecteur qui crée une image au niveau du plan focal. Eh bien, c'est plus facile à dire qu'à comprendre. Vous devez vous demander si un miroir n'est pas transparent, alors comment capte-t-il la lumière de la source et projette-t-il l'image que l'observateur peut voir en regardant de l'autre côté. Eh bien, généralement un secondaire miroir est ajouté pour modifier les caractéristiques optiques et/ou rediriger la lumière vers le oculaire, ou films ou capteurs numériques pour l'observation visuelle.

Le miroir primaire de la plupart des télescopes modernes est composé d'un cylindre de verre solide dont la surface avant a été rectifiée en une forme sphérique ou parabolique. Une fine couche d'aluminium est déposée sous vide sur le miroir, formant un miroir de première surface hautement réfléchissant (avec la surface réfléchissante au-dessus d'un support, par opposition au miroir conventionnel où la surface réfléchissante est recouverte de verre ou d'acrylique).

Certains télescopes utilisent des miroirs primaires qui sont fabriqués différemment. Le verre fondu est mis en rotation pour rendre sa surface parabolique, et est maintenu en rotation pendant qu'il refroidit et se solidifie. La forme de miroir résultante se rapproche d'une forme de paraboloïde souhaitée qui nécessite un meulage et un polissage minimaux pour atteindre la figure exacte requise. [4]


Quels sont les effets de l'utilisation de lentilles non sphériques dans les télescopes astronomiques ? - Astronomie

Les premiers télescopes étaient des réfracteurs qui utilisaient une lentille convexe pour former une image inversée d'un objet distant, et utilisaient une lentille concave pour inverser cette image dans une orientation verticale ainsi que pour fournir un grossissement supplémentaire. Parce que c'était le genre d'appareil que Galilée a utilisé pour faire les premières découvertes télescopiques importantes en astronomie, il est généralement appelé un Télescope galiléen.

-Inventé par Johannes Kepler en 1611.

-L'avantage de cette disposition est que les rayons lumineux sortant de l'oculaire sont convergents.

-Cela permet un champ de vision beaucoup plus large et un plus grand dégagement oculaire, mais l'image pour le spectateur est inversée. Des grossissements considérablement plus élevés peuvent être atteints avec cette conception.


Principales différences entre les télescopes à réflexion et à réfraction

  1. Un télescope à réflexion possède un seul ou une combinaison de miroirs incurvés qui sont utilisés pour réfléchir les rayons lumineux et former une image. D'autre part, un télescope réfracteur a une lentille comme objectif pour former une image.
  2. Les télescopes à réflexion utilisent des miroirs tandis que les télescopes à réfraction utilisent des lentilles.
  3. Les télescopes réflecteurs ont moins d'aberrations chromatiques alors que les télescopes réfracteurs ont des aberrations chromatiques.
  4. Les télescopes à réflexion ont une qualité optique décevante alors que les télescopes à réfraction ont un contraste et une netteté excellents.
  5. Les télescopes à réflexion ont un grand miroir qui a une plus grande capacité de collecte de lumière, tandis que les télescopes à réfraction ont un petit diamètre qui a moins de capacité de collecte de lumière.
  6. Les télescopes réflecteurs sont lourds et encombrants tandis que les télescopes réfracteurs sont légers et transportables.
  7. Les télescopes réflecteurs peuvent être agrandis alors que cela n'est pas possible avec les télescopes réfracteurs.
  8. Les télescopes à réflexion ont un tube ouvert qui les rend très vulnérables à la poussière et à l'humidité, tandis que les télescopes à réfraction ont un tube fermé qui les protège de l'humidité et de la poussière.
  9. Les télescopes réflecteurs ont un coût de construction inférieur tandis que les télescopes réfracteurs ont un coût de construction plus élevé.
  10. Les télescopes réflecteurs posent des problèmes d'entretien et de nettoyage, tandis que les télescopes réfracteurs ont des problèmes d'entretien et de nettoyage inexistants.
  11. Les télescopes réflecteurs sont utilisés dans le domaine de l'astronomie tandis que les télescopes réfracteurs sont utilisés dans le domaine de la photographie.

Qu'est-ce que l'aberration sphérique ?

L'aberration sphérique est un problème optique qui se produit lorsque tous les rayons lumineux entrants finissent par se focaliser en différents points après avoir traversé une surface sphérique. Les rayons lumineux traversant une lentille près de son axe horizontal sont moins réfractés que les rayons plus proches du bord ou de la "périphérie" de la lentille et, par conséquent, se retrouvent dans des points différents à travers l'axe optique. En d'autres termes, les rayons lumineux parallèles de la lumière entrante ne convergent pas au même point après avoir traversé la lentille. Pour cette raison, l'aberration sphérique peut affecter la résolution et la clarté, ce qui rend difficile l'obtention d'images nettes. Voici une illustration qui montre l'aberration sphérique :

Comme indiqué ci-dessus, les rayons lumineux se réfractent ou changent d'angle lorsqu'ils traversent la lentille. Les plus proches du haut et du bas de l'illustration finissent par converger à une distance plus courte le long de l'axe optique (ligne pointillée noire/rouge), tandis que ceux plus proches de l'axe optique convergent à une distance plus longue, créant différents points focaux le long de le même axe. Le point de meilleure mise au point avec le &ldquocercle de moindre confusion&rdquo est illustré par la ligne verte épaisse. L'aberration sphérique n'est pas seulement causée par la conception de l'objectif, mais également par la qualité du matériau de l'objectif. Les lentilles faites de matériaux de mauvaise qualité et de grosses bulles peuvent avoir un impact considérable sur la réfraction de la lumière.

Un objectif parfait ferait converger tous les rayons lumineux en un seul point focal, comme illustré ci-dessous :

Le meilleur point focal avec le cercle de moindre confusion est donc situé juste sur ce point focal. Cependant, une conception de lentille sphérique normale ne permettrait pas ce qui précède, c'est pourquoi des méthodes précises spécialisées par les fabricants ont été développées au fil des ans pour réduire l'effet de l'aberration sphérique.

Façons de réduire l'aberration sphérique

Les verres modernes utilisent différentes techniques pour réduire considérablement l'aberration sphérique. L'une des méthodes utilise une surface de lentille spécialisée apsherical (c'est-à-dire non sphérique), qui est incurvée vers l'extérieur d'un côté dans le seul but de faire converger les rayons lumineux en un seul point focal, comme illustré ci-dessous :

L'aberration sphérique est plus prononcée lorsque le diaphragme de l'objectif est grand ouvert (ouverture maximale). Arrêter l'objectif même d'un seul arrêt réduit considérablement l'aberration sphérique, car les lames d'ouverture bloquent les bords extérieurs des objectifs sphériques. Un exemple clair de ceci peut être trouvé dans l'article sur le changement de focus.

Si vous souhaitez en savoir plus, vous trouverez ci-dessous la liste des articles sur d'autres types d'aberrations et de problèmes que nous avons déjà publiés sur Photography Life :

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À propos de Nasim Mansurov

Nasim Mansurov est l'auteur et fondateur de Photography Life, basé à Denver, Colorado. Il est reconnu comme l'un des principaux éducateurs de l'industrie de la photographie, dirigeant des ateliers, produisant des vidéos éducatives et écrivant fréquemment du contenu pour Photography Life. Vous pouvez le suivre sur Instagram et Facebook. En savoir plus sur Nasim ici.


Quels sont les effets de l'utilisation de lentilles non sphériques dans les télescopes astronomiques ? - Astronomie

Le réfracteur achromatiqueImage reproduite avec l'aimable autorisation de Mike Reynolds, Ph.D. du Florida State College de Jacksonville.

le Télescope à réflexion ou alors Réflecteur utilise un miroir concave comme objectif principal du télescope, plutôt qu'une ou plusieurs lentilles. Le type de réflecteur dépend d'autres miroirs du système, appelés miroir secondaire.

UNE Composé ou alors Télescope catadioptrique utilise une combinaison de caractéristiques de réfracteur et de réflecteur. Radiotélescopes sont accordés à l'extrémité radio du spectre, il s'avère que de nombreux objets produisent une émission radio.

Télescopes spécifiques à la longueur d'onde sont ceux qui sont adaptés à des régions spécifiques du spectre telles que l'infrarouge (IR), l'ultraviolet (UV) et les micro-ondes.

Télescopes à rayons gamma sont utilisés pour détecter la partie gamma du spectre électromagnétique. Ceux-ci peuvent détecter des rayons gamma de très haute énergie provenant de radiogalaxies, des sursauts de rayons gamma provenant d'étoiles, des événements de supernovae et des quasars.

Le réfracteur fonctionne grâce à deux lentilles rassemblant et dirigeant d'abord la lumière (à droite). Le réfracteur de Galilée n'utilisait qu'une seule lentille. L'oculaire de gauche focalise la lumière pour l'œil (ou caméra, spectromètre, etc.)

Les jumelles utilisent principalement des qualités de réfracteur avec des prismes pour redresser et plier l'image.

Exemple de réfracteur

CC BY-SA 3.0 | Image reproduite avec l'aimable autorisation de Wikimedia Auteur : Turnvater Jahn.

Le réflecteur newtonien fonctionne d'abord par la lumière entrant dans le télescope à droite et se déplaçant vers un miroir concave. Les graphiques d'un miroir concave et convexe sont affichés comme points de référence.

La lumière est ensuite réfléchie vers un deuxième miroir plat plus petit et réfléchie par le côté du télescope vers l'oculaire et l'œil.

Le réflecteur newtonien fonctionne d'abord par la lumière entrant dans le télescope à droite et se déplaçant vers un miroir concave. Les graphiques d'un miroir concave et convexe sont affichés comme points de référence.

La lumière est ensuite réfléchie vers un deuxième miroir plat plus petit et réfléchie par le côté du télescope vers l'oculaire et l'œil.

Graphique du réflecteur newtonien

Le réflecteur newtonienImage reproduite avec l'aimable autorisation de Mike Reynolds, Ph.D. du Florida State College de Jacksonville.

Les réflecteurs utilisent un miroir concave comme objectif principal pour focaliser la lumière entrante (même effet de focalisation optique qu'une lentille convexe). Le miroir est revêtu sur la surface du verre, appelé miroir de première surface. Le revêtement est généralement un revêtement d'aluminium ou d'argent épais. Les miroirs domestiques sont revêtus au dos du verre, appelé miroir de seconde surface.

Les types de télescopes à réflecteur diffèrent en fonction de ce qui arrive à la lumière après sa réflexion par le primaire.

Graphique du réflecteur newtonien

Le Réflecteur ComposéImage reproduite avec l'aimable autorisation de Mike Reynolds, Ph.D. du Florida State College de Jacksonville.

La lumière entre dans le télescope à droite et se dirige vers un miroir concave. La lumière est ensuite réfléchie vers un deuxième miroir convexe plus petit. La lumière est ensuite réfléchie à nouveau par l'arrière du télescope vers l'oculaire et l'œil.

Comme le réflecteur, utilise un miroir concave comme objectif principal pour focaliser la lumière entrante. Une plaque de correction est placée à l'avant du tube, elle corrige les défauts du miroir primaire. Habituellement, les télescopes composés ont un tube plus court que les réflecteurs comparables, mais ils sont plus chers au pouce par pouce que les réflecteurs ian.

Le réflecteur composé, ou Schmidt-Cassegrai, est également appelé télescope catadioptrique.

Réfracteur contre réflecteur

Télescope réfracteur

  • Problèmes de couleur
  • Limitation de taille
  • Côtés optiques primaires 4 contre 1 le plus coûteux par pouce

Télescope réfracteur

Remarque : Les caractéristiques positives du réfracteur sont les caractéristiques négatives du réflecteur et vice-versa.

Domaine public | Image reproduite avec l'aimable autorisation de la NASA. CC BY 3.0 | Image reproduite avec l'aimable autorisation de Wikimedia Auteur : CSIRO.

Les radiotélescopes utilisent un maillage métallique (généralement) ou un plat concave solide pour concentrer les ondes radio sur un collecteur.


Société d'astronomie de Flamsteed

Qui a réellement inventé la lunette astronomique ? C'était la question d'ouverture qui a été posée au public lors de notre deuxième session pour le groupe Histoire de l'Astronomie cette saison. Le présentateur était Tony Sizer, ancien professeur de chimie, de sciences et d'astronomie à la Warwick School et à la Chigwell School et est actuellement l'un des astronomes de l'Observatoire royal de Greenwich.

Tony a expliqué que le concept du télescope a commencé avec les bonnes vieilles lunettes. La lentille de ces lunettes a été créée par des moines du 13ème siècle en Italie. Les matériaux pour fabriquer des lunettes n'étaient pas particulièrement bons et le processus de fabrication de la lentille évoluait encore. Cependant, les améliorations apportées aux matériaux et aux conceptions ont finalement déclenché le concept derrière le télescope utilisant une lentille. Ceux-ci étaient connus sous le nom de télescopes à réfraction.

Bien que l'on ne sache pas avec certitude qui a fabriqué le premier télescope, l'essentiel du mérite revient à Hans Lippershey (1570-1619) qui est né en Allemagne et s'est finalement installé aux Pays-Bas. Il était lunetier et utilisait des verres de haute qualité fabriqués à Murano, en Italie. Bien qu'il existe de nombreuses histoires sur la façon dont il a découvert le concept d'utilisation d'un objectif dans le but d'agrandir des objets, l'histoire populaire est que ses apprentis étaient au déjeuner et ont découvert que si vous placiez deux objectifs ensemble à différentes distances l'un de l'autre, il agrandirait un objet vu à travers l'objectif. Ils l'ont fait avec une lentille concave (oculaire) devant une lentille convexe (objectif). Hans a essayé de breveter ce concept, mais s'est rendu compte que d'autres fabricants de lunettes avaient déjà prétendu créer un appareil appelé « lunette d'espionnage ». Malgré cela, Hans a continué à concevoir un instrument pour grossir des objets et a été récompensé par le gouvernement néerlandais pour ses créations.

Quelque temps après, le célèbre astronome italien Galileo Galilei (1564-1642) a affiné les conceptions de l'instrument de Lippershey et a commencé à l'utiliser pour l'astronomie d'observation. C'était peut-être la première utilisation de ce que nous appelons maintenant un télescope pour observer des objets dans le ciel nocturne. Galileo a continué à fabriquer des télescopes basés sur ce concept, mais ils n'en étaient vraiment qu'à leurs balbutiements. Il n'y avait pas beaucoup de grossissement et les instruments avaient un très petit champ de vision. Il a cependant réussi à obtenir une image verticale dans un design relativement compact.

Les conceptions du télescope de Galilée ont commencé à attirer l'attention de nombreux astronomes européens et Johannes Kepler (1571-1630), l'astronome allemand, a décidé d'apporter quelques améliorations supplémentaires pour ses propres études d'observation. Kepler a utilisé une lentille convexe pour l'objectif et l'oculaire et a pu obtenir un champ de vision plus large. Cependant, cela est venu avec quelques problèmes. L'image était à l'envers mais il a découvert que cela aurait pu être corrigé par une troisième lentille ou un prisme. Il y avait aussi des problèmes supplémentaires qu'il devait essayer de surmonter parmi ceux-ci étaient la dispersion ou la diffusion de la lumière blanche, l'aberration chromatique qui présentait des couleurs variables et l'aberration sphérique qui créait différents points de focalisation. L'aberration sphérique a été corrigée en utilisant une lentille non sphérique (lentille asphérique).

L'astronome et mathématicien britannique Sir Isaac Newton (1643-1727) a proposé une nouvelle conception radicale lorsqu'il a découvert qu'il y avait trop de problèmes avec le télescope réfracteur et qu'il a estimé que les lentilles présenteraient toujours un certain degré d'aberration chromatique. Il a plutôt décidé d'utiliser des miroirs pour recueillir et focaliser la lumière d'objets distants et a donc créé les télescopes réfléchissants ou, comme on les appelle aujourd'hui, le télescope newtonien.

Certaines tentatives ont été faites pour résoudre le problème de l'aberration chromatique avec un certain succès. Chester Moore Hall a essayé de résoudre ce problème en utilisant du verre couronne pour créer ce qu'il a appelé la lentille achromatique. Cela a eu un certain succès dans la mesure où il a pu obtenir une vision à longue distance. John Dollard a également essayé d'améliorer les conceptions de nombreuses années plus tard en fabriquant une couronne et un silex. Cela a eu encore plus de succès car il était capable de créer deux longueurs d'onde en une seule fois et de réduire le niveau d'aberration chromatique. Malgré tous ces problèmes persistants, Tony a conclu que le télescope réfracteur donne une bien meilleure image que les télescopes réflecteurs de la même taille.

À la fin de 1900, les fabricants de lentilles du monde entier se sont lancés dans la fabrication de lentilles plus grandes. Le problème clé avec la fabrication d'un grand objectif est le boîtier de maintien autour du bord, quoi qu'il en soit, il y aurait un certain niveau d'affaissement sur l'objectif lui-même et cela, à son tour, limitait le diamètre auquel ils pourraient réellement aller.

L'observatoire Yerkes, dans le Wisconsin, aux États-Unis, possède la plus grande lentille jamais utilisée pour l'astronomie. Il s'agit d'un objectif de 40 pouces qui a été installé dans l'Observatoire à la fin des années 1800. Cet observatoire est peut-être aussi bien connu pour ses étages élévateurs qui montent et descendent pour accueillir l'oculaire d'observation du télescope.

La plus grande lentille jamais construite était exposée à la Grande Exposition de Paris de 1900. Elle mesurait 49,5 pouces de diamètre et n'a jamais été utilisée à des fins scientifiques. Il était très lourd à déplacer et n'a été exposé que pendant environ un an. Lorsque l'exposition a été achevée, elle n'a pas pu être vendue et a donc été emballée. Il est apparemment toujours stocké à l'Observatoire de Paris.

Tony a conclu son discours en mentionnant que personne n'a construit un grand télescope à réfraction depuis 1900. Les télescopes à miroir sont maintenant mieux construits et beaucoup plus portables.


Le télescope à réfraction est un favori

Le télescope réfracteur (également appelé réfracteur) est un type spécial de télescope qui se caractérise par son corps tubulaire long et droit. Il utilise une grande lentille à une extrémité du tube pour capturer la lumière de l'image visualisée, tandis que la visionneuse est positionnée à l'extrémité opposée avec une lentille plus petite (oculaire).

Bien que l'inventeur exact du télescope à réfraction ne soit pas connu, Hans Lippershey est généralement crédité de la création du télescope en raison du fait qu'il était la première personne connue à avoir documenté un enregistrement écrit de l'appareil dans le cadre d'un brevet qu'il déposé en l'an 1608.

Tout au long de l'histoire, de nombreux astronomes et scientifiques célèbres ont apporté des contributions significatives à l'astronomie grâce en partie à la fonctionnalité du télescope réfracteur.

Conception et comment ça marche

La conception d'un télescope réfracteur est construite à partir d'un corps tubulaire, le placement d'un objectif principal à un tube d'extrémité et une petite lentille oculaire à l'extrémité opposée. Le spectateur utilise le télescope en le pointant avec l'objectif le plus proche de l'objet. Le spectateur regarde ensuite à travers la lentille de l'oculaire les images capturées directement à travers le corps tubulaire.

Le télescope réfracteur ne contient aucun miroir, mais plie plutôt les rayons lumineux de l'image le long de la longueur du corps tubulaire de telle sorte que les points focaux des lentilles se coordonnent pour produire une image agrandie.

Le grossissement de l'objet observé est réalisé via une relation entre l'objectif et les lentilles oculaires. Le grossissement d'une lunette peut être calculé en divisant la distance focale de l'objectif par celle de l'oculaire. Pour une explication plus détaillée et des exemples de calculs de grossissement, assurez-vous de lire notre autre article sur le calcul du grossissement maximal utilisable d'un télescope.

  • Les télescopes réfracteurs sont très stables. Après leur alignement initial, le système optique est plus résistant au désalignement que les télescopes à réflecteur.
  • Le tube a un joint hermétique pour protéger l'intérieur de toute saleté ou humidité. Il en résulte que la surface en verre de la lentille à l'intérieur du tube nécessite très rarement, voire jamais, un nettoyage.
  • De plus, comme le tube est fermé de l'environnement extérieur, les courants d'air et les effets dus aux changements de température sont supprimés et ne posent plus de problème. Le résultat est que les images sont plus claires, plus stables et plus nettes que celles d'un télescope à réflecteur de la même taille.

Désavantages

  1. Tous les réfracteurs souffrent d'un effet appelé aberration chromatique (« déviation ou distorsion de couleur ») qui produit un arc-en-ciel de couleurs autour de l'image. En raison de la nature ondulatoire de la lumière, la lumière de longueur d'onde plus longue (couleurs plus rouges) est moins courbée que la lumière de longueur d'onde plus courte (couleurs plus bleues) lorsqu'elle traverse la lentille. Ceci est utilisé dans les prismes pour produire de jolis arcs-en-ciel, mais peut-il ruiner une image ! Il existe plusieurs façons de réduire l'aberration chromatique. One way utilise plusieurs lentilles de compensation pour contrer l'aberration chromatique. L'autre méthode utilise un objectif très long distance focale (distance entre le foyer et l'objectif) pour minimiser l'effet. C'est pourquoi les premiers télescopes à réfraction étaient très longs.
  2. La qualité du passage de la lumière à travers la lentille varie avec la longueur d'onde de la lumière. La lumière ultraviolette ne traverse pas du tout la lentille.
  3. L'épaisseur de la lentille de l'objectif a un effet direct sur la façon dont la lumière la traverse. La quantité de lumière diminue à mesure que l'épaisseur de la lentille augmente.
  4. Il est extrêmement difficile et coûteux de fabriquer une lentille en verre sans imperfections à l'intérieur de la lentille, qui a également une courbure parfaite sur tous les deux côtés de la lentille. En conséquence, les télescopes réfracteurs moins chers contiennent souvent une lentille d'objectif inférieure qui entraîne des images déformées.
  5. De par sa conception, un objectif n'est pris en charge que sur les bords. Malheureusement, avec le temps, le verre de l'objectif s'affaissera sous son propre poids, ce qui entraînera une distorsion de l'image.

Un télescope à réfraction est un excellent outil pour quiconque souhaite voir le ciel, les planètes et les étoiles au-dessus. De nombreuses personnes aiment posséder et utiliser un télescope à réfraction car sa construction robuste résiste au désalignement et nécessite généralement un entretien relativement simple.

N'oubliez pas de consulter notre guide complet du télescope 101 pour plus d'informations sur tous les aspects des télescopes, y compris l'histoire, la construction, les composants, ainsi que des conseils d'entretien et de maintenance.

  • Les télescopes réfracteurs sont très stables. Après leur alignement initial, le système optique est plus résistant au désalignement que les télescopes à réflecteur.
  • Le tube a un joint hermétique pour protéger l'intérieur de toute saleté ou humidité. Il en résulte que la surface en verre de la lentille à l'intérieur du tube nécessite très rarement, voire jamais, un nettoyage.
  • De plus, comme le tube est fermé de l'environnement extérieur, les courants d'air et les effets dus aux changements de température sont supprimés et ne posent plus de problème. Le résultat est que les images sont plus claires, plus stables et plus nettes que celles d'un télescope à réflecteur de la même taille.
  1. Tous les réfracteurs souffrent d'un effet appelé aberration chromatique (« déviation ou distorsion de couleur ») qui produit un arc-en-ciel de couleurs autour de l'image. En raison de la nature ondulatoire de la lumière, la lumière de longueur d'onde plus longue (couleurs plus rouges) est moins courbée que la lumière de longueur d'onde plus courte (couleurs plus bleues) lorsqu'elle traverse la lentille. Ceci est utilisé dans les prismes pour produire de jolis arcs-en-ciel, mais peut-il ruiner une image ! Il existe plusieurs façons de réduire l'aberration chromatique. One way utilise plusieurs lentilles de compensation pour contrer l'aberration chromatique. L'autre méthode utilise une focale d'objectif très longue (distance entre le foyer et l'objectif) pour minimiser l'effet. C'est pourquoi les premiers télescopes à réfraction étaient très longs.
  2. La qualité du passage de la lumière à travers la lentille varie avec la longueur d'onde de la lumière. La lumière ultraviolette ne traverse pas du tout la lentille.
  3. L'épaisseur de la lentille de l'objectif a un effet direct sur la façon dont la lumière la traverse. La quantité de lumière diminue à mesure que l'épaisseur de la lentille augmente.
  4. Il est extrêmement difficile et coûteux de fabriquer une lentille en verre sans imperfections à l'intérieur de la lentille, qui présente également une courbure parfaite des deux côtés de la lentille. En conséquence, les télescopes réfracteurs moins chers contiennent souvent une lentille d'objectif inférieure qui entraîne des images déformées.
  5. De par sa conception, un objectif n'est pris en charge que sur les bords. Malheureusement, au fil du temps, le verre de l'objectif s'affaissera sous son propre poids, ce qui entraînera une distorsion de l'image.

A refracting telescope is a great tool for anyone to use for viewing the sky above. Their sturdy construction is resistant to misalignment, and they generally require relatively simple maintenance.

Be sure to check out our comprehensive Telescope 101 Guide for more information about all aspects of telescopes, including history, construction, components, plus care and maintenance tips.

The refracting telescope (also called a refractor) is a special type of telescope that is characterized by it’a long, straight tubular body. It is uses a large lens at one end of the tube to capture light from the image being viewed, while the viewer is positioned at the opposite end with an smaller lens (eyepiece).

Although the exact inventor of the refracting telescope is not known, Hans Lippershey is generally credited with the creation of the telescope due to the fact that he was the first person known to have documented a written record of the device as part of a patent that he filed in the year 1608.

Throughout history there have been many famous astronomers and scientists that have made significant contributions to astronomy thanks in part to the functionality of the refracting telescope.


What path does light take through a refracting telescope?

Refracting telescopes use lenses to bend incoming light. The typical layout for a refracting telescope involves a tube with a convex lens at either end.

Explication:

Because telescopes are used for viewing objects that are far away, the incoming light rays are nearly parallel to each other. When they encounter the lens, the rays are bent toward the lens's focal point.

When the rays are near the focal point they are closer together. This has the effect of making it brighter. At this point a second convex lens is introcuced. It is spaced so that both lenses share the same focus point. That way, when the light comes out the rays are parallel again.

The rays are then sent to the eye. Often, refracting telescopes will include a mirror to redirect the light to the eyepiece, but the overall idea is the same. One of the problems that refracting telescopes suffer from is chromatic aberration, where different wavelengths of light are bent at different angles.

To minimize aberration, most refracting telescopes use very long focal lengths in order to avoid bending the light too much.


Voir la vidéo: Asiantuntijan vinkki 14 - LINSSIEN EROT (Septembre 2022).