Hoe werken telescopen?

Het korte antwoord:
Eerdere telescopen bundelden het licht met stukjes gebogen, helder glas, lenzen genaamd. Tegenwoordig gebruiken de meeste telescopen echter gebogen spiegels om het licht van de nachtelijke hemel te verzamelen. De vorm van de spiegel of lens in een telescoop concentreert het licht. Dat licht is wat we zien als we in een telescoop kijken.

Illustratie van de silhouetten van sterrenkijkers met een telescoop.

Credit: NASA/JPL-Caltech

Een telescoop is een instrument dat astronomen gebruiken om verre objecten te zien. De meeste telescopen, en alle grote telescopen, werken met gebogen spiegels om licht van de nachtelijke hemel op te vangen en te focussen.

De eerste telescopen focusten het licht met stukjes gebogen, helder glas, lenzen genaamd. Waarom gebruiken we vandaag de dag dan spiegels? Omdat spiegels lichter zijn, en ze zijn gemakkelijker perfect glad te maken dan lenzen.

De spiegels of lenzen in een telescoop worden de “optiek” genoemd. Echt krachtige telescopen kunnen heel zwakke dingen zien en dingen die heel ver weg zijn. Om dat te kunnen doen, moet de optiek – of het nu spiegels of lenzen zijn – heel groot zijn.

Hoe groter de spiegels of lenzen, hoe meer licht de telescoop kan opvangen. Het licht wordt dan geconcentreerd door de vorm van de optiek. Dat licht is wat we zien als we in de telescoop kijken.

De optiek van een telescoop moet bijna perfect zijn. Dat betekent dat de spiegels en lenzen precies de juiste vorm moeten hebben om het licht te concentreren. Ze mogen geen vlekken, krassen of andere gebreken hebben. Als ze dat wel hebben, wordt het beeld krom of wazig en is het moeilijk te zien. Het is moeilijk om een perfecte spiegel te maken, maar het is nog moeilijker om een perfecte lens te maken.

Lens

Een telescoop met lenzen wordt een brekingstelescoop genoemd.

Een lens buigt, net als in een bril, het licht dat er doorheen valt. In een bril maakt dit alles minder wazig. In een telescoop maakt het verre dingen dichterbij.

Illustratie van een eenvoudige brekingstelescoop.

Een eenvoudige brekingstelescoop gebruikt lenzen om beelden groter en beter zichtbaar te maken. Credit: NASA/JPL-Caltech

Mensen met een bijzonder slecht gezichtsvermogen hebben dikke lenzen in hun bril nodig. Grote, dikke lenzen zijn krachtiger. Hetzelfde geldt voor telescopen. Als je ver weg wilt kijken, heb je een grote, krachtige lens nodig. Helaas is een grote lens erg zwaar.

Zware lenzen zijn moeilijk te maken en moeilijk op de juiste plaats te houden. Bovendien houdt het glas meer licht tegen naarmate ze dikker worden.

Omdat het licht door de lens gaat, moet het oppervlak van de lens extreem glad zijn. Elke onvolkomenheid in de lens zal het beeld veranderen. Het zou zijn alsof je door een vies raam kijkt.

Waarom spiegels beter werken

Een telescoop die spiegels gebruikt, wordt een spiegeltelescoop genoemd.

In tegenstelling tot een lens, kan een spiegel heel dun zijn. Een grotere spiegel hoeft niet ook dikker te zijn. Licht wordt geconcentreerd door het weerkaatsen tegen de spiegel. De spiegel hoeft dus alleen maar de juiste gebogen vorm te hebben.

Het is veel gemakkelijker om een grote, bijna perfecte spiegel te maken dan om een grote, bijna perfecte lens te maken. En omdat spiegels eenzijdig zijn, zijn ze gemakkelijker schoon te maken en te poetsen dan lenzen.

Maar spiegels hebben hun eigen problemen. Heeft u wel eens in een lepel gekeken en gemerkt dat uw spiegelbeeld ondersteboven staat? De gebogen spiegel in een telescoop is als een lepel: hij draait het beeld om. Gelukkig is de oplossing simpel. We gebruiken gewoon andere spiegels om het beeld terug te draaien.

Illustratie van een eenvoudige spiegeltelescoop.

Een eenvoudige spiegeltelescoop gebruikt spiegels om ons te helpen verre objecten te zien. Credit: NASA/JPL-Caltech

Het grootste voordeel van het gebruik van spiegels is dat ze niet zwaar zijn. Omdat ze veel lichter zijn dan lenzen, zijn spiegels veel gemakkelijker de ruimte in te lanceren.

Ruimtetelescopen zoals de Hubble-ruimtetelescoop en de Spitzer-ruimtetelescoop hebben ons in staat gesteld sterrenstelsels en nevels te bekijken die zich ver van ons eigen zonnestelsel bevinden.

Beeld van de Krabnevel.

Dit beeld van de Krabnevel is gemaakt met informatie van de Hubble-ruimtetelescoop, de Spitzer-ruimtetelescoop, het Chandra-röntgenobservatorium, XMM-Newton van de Europese ruimtevaartorganisatie en de Very Large Array. Credit: NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF and G. Dubner (University of Buenos Aires)