Hogyan működnek a távcsövek?

A rövid válasz:
A korai távcsövek hajlított, tiszta üvegdarabok, úgynevezett lencsék segítségével fókuszálták a fényt. Manapság azonban a legtöbb távcső ívelt tükröket használ, hogy összegyűjtse a fényt az éjszakai égboltról. A távcsőben lévő tükör vagy lencse alakja koncentrálja a fényt. Ezt a fényt látjuk, amikor a távcsőbe nézünk.

A csillagászok sziluettjeinek illusztrációja távcsővel.

Credit: NASA/JPL-Caltech

A távcső olyan eszköz, amellyel a csillagászok távoli objektumokat látnak. A legtöbb távcső és minden nagy távcső úgy működik, hogy ívelt tükrök segítségével összegyűjti és fókuszálja a fényt az éjszakai égboltról.

Az első távcsövek ívelt, átlátszó üvegdarabok, úgynevezett lencsék segítségével fókuszálták a fényt. Miért használunk tehát ma tükröket? Mert a tükrök könnyebbek, és a lencséknél könnyebb tökéletesen simává tenni őket.

A távcsőben lévő tükröket vagy lencséket “optikának” nevezzük. Az igazán nagy teljesítményű távcsövek nagyon halvány dolgokat és nagyon távoli dolgokat látnak. Ehhez az optikának – legyen az tükör vagy lencse – nagyon nagynak kell lennie.

Minél nagyobbak a tükrök vagy lencsék, annál több fényt tud összegyűjteni a távcső. A fényt ezután az optika alakja koncentrálja. Ezt a fényt látjuk, amikor belenézünk a távcsőbe.

A távcső optikájának szinte tökéletesnek kell lennie. Ez azt jelenti, hogy a tükröknek és a lencséknek pontosan a megfelelő alakúnak kell lenniük a fény koncentrálásához. Nem lehetnek foltok, karcolások vagy más hibák. Ha ilyen problémáik vannak, a kép torzul vagy elmosódik, és nehezen láthatóvá válik. Nehéz tökéletes tükröt készíteni, de még nehezebb tökéletes lencsét készíteni.

Lencsék

A lencsékkel készült távcsövet fénytörő távcsőnek nevezzük.

A lencse, akárcsak a szemüvegben, elhajlítja a rajta áthaladó fényt. A szemüvegekben ez kevésbé homályossá teszi a dolgokat. A távcsőben a távoli dolgokat közelebb hozza.

Illusztráció egy egyszerű fénytörő távcsőről.

Az egyszerű fénytörő távcső lencséket használ, hogy a képeket nagyobbá és láthatóbbá tegye. Credit: NASA/JPL-Caltech

A különösen rosszul látó embereknek vastag lencsékre van szükségük a szemüvegükben. A nagy, vastag lencsék erősebbek. Ugyanez igaz a távcsövekre is. Ha messzire akarsz látni, nagy, erős lencsére van szükséged. Sajnos a nagy lencsék nagyon nehezek.

A nehéz lencséket nehéz elkészíteni és nehéz a megfelelő helyen tartani. Ráadásul, ahogy vastagabbak lesznek, az üveg a rajtuk áthaladó fény egyre nagyobb részét akadályozza meg.

Mivel a fény áthalad a lencsén, a lencse felületének rendkívül simának kell lennie. Bármilyen hiba a lencsén megváltoztatja a képet. Olyan lenne, mintha egy piszkos ablakon keresztül néznénk.

Miért működnek jobban a tükrök

A tükröket használó távcsövet tükrös távcsőnek nevezzük.

A lencsével ellentétben a tükör nagyon vékony lehet. Egy nagyobb tükörnek nem kell vastagabbnak is lennie. A fény a tükörről visszaverődve koncentrálódik. A tükörnek tehát csak megfelelő görbe alakúnak kell lennie.

Sokkal könnyebb nagy, majdnem tökéletes tükröt készíteni, mint nagy, majdnem tökéletes lencsét. Továbbá, mivel a tükrök egyoldalúak, a lencséknél könnyebb őket tisztítani és polírozni.

A tükröknek azonban megvannak a maguk problémái. Nézett már bele egy kanálba, és észrevette, hogy a tükörképe fejjel lefelé van? A távcsőben lévő görbe tükör olyan, mint a kanál: megfordítja a képet. Szerencsére a megoldás egyszerű. Csak más tükröket használunk, hogy visszafordítsuk.

Tükröket használó egyszerű tükrös távcső illusztrációja.

Az egyszerű tükrös távcső tükröket használ, hogy távoli tárgyakat lássunk. Credit: NASA/JPL-Caltech

A tükrök használatának első számú előnye, hogy nem nehéz. Mivel sokkal könnyebbek, mint a lencsék, a tükröket sokkal könnyebb az űrbe juttatni.

Az olyan űrteleszkópok, mint a Hubble-űrteleszkóp és a Spitzer-űrteleszkóp lehetővé tették, hogy a saját Naprendszerünktől távoli galaxisokat és ködöket is megnézhessük.

A Rák-köd képe.

A Rák-ködről készült kép a Hubble-űrtávcső, a Spitzer-űrtávcső, a Chandra röntgenobszervatórium, az Európai Űrügynökség XMM-Newton és a Very Large Array segítségével készült. Credit: NASA, ESA, NRAO/AUI/NSF and G. Dubner (University of Buenos Aires)