Kus kasutatakse läätsi? (0)

Kus kasutatakse läätsi?
Karin Torim
8.b
Luup ehk suurendusklaas. Luubina töötab igasugune kumerlääts kui vaadeldav ese asetada läätsele lähemale selle fookuskaugusest. Tavaliselt kasutatakse väikese fookuskaugusega läätsi (f=1 cm...10 cm), sest luubi suurendus on seda suurem, mida väiksem on fookuskaugus.
Suurendust s saab määrata katseliselt või arvutada, kasutades valemit s=a0/f, kus a0 on nn parima nägemise kaugus. See on minimaalne kaugus, mille korral silmas tekib esemest terav kujutis. Täiskasvanud, normaalse nägemisega inimesel on see keskmiselt 25 cm, lastel vähem. Seega luubi abil saadav suurendus on tavaliselt 2,5...25.

Teleskoopide tüübid

Jagada võib mitmeti; esimene ja kõige tähtsam jaotus on:

• Refraktor ehk läätsteleskoop: nii objektiiv kui okulaar on läbipaistvad, st. valgus läbib kogu optilise süsteemi ilma peegeldusteta. On mugav kasutada, kuna vaatleja istub "vaatesuunas".
  

Läätsteleskoobi kasutamise oluline piiraja on eri lainepikkustega valguskiirte erisugune murdumine läätses - nn värviaberratsioon. Kvaliteetse kujutise saamiseks tuleb objektiiv ehitada erinevate läätsede liitsüsteemina.
Refraktori puudusteks on ka teleskoobitoru suur pikkus ning halb tasakaal: toru ülemises otsas asuva objektiivi kaal võib ulatuda sadade kilogrammideni. Kasvab ju läätse paksus koos läbimõõduga. Lisaks tingib pikk teleskoop vaatlustorni suured mõõtmed. Kõik see viib riista maksumuse mõttetult suureks ning kasutamise ebamugavaks ja seepärast ongi maailma suurim refraktor "ainult" ühemeetrise läbimõõduga (10 korda väiksem suurimast reflektorist!) ning valmistatud rohkem kui 100 aastat tagasi.
Väikeste (kuni 20 cm) teleskoopide seas on refraktoreil siiski oma roll: planeetide visuaalsel vaatlemisel eelistab enamik amatöörastronoome neid reflektoreile.
Optilise skeemi järgi jagunevad refraktorid Galilei ja Huygens'i tüübiks; esimesel neist on okulaariks nõguslääts ning kujutis teleskoobis on päripidine. Huygens'i teleskoop koosneb kahest kumerläätsest ning pöörab kujutise ümber. Sellele vaatamata kasutatakse tänapäeval vaid viimast skeemi. Põhjuseks on nõgusokulaari väiksem vaateväli.

• Reflektor ehk peegelteleskoop: objektiivi osa täidab nõguspeegel, okulaariks on tavaliselt lääts (läätsede süsteem). Et peegel muudab kiirte suuna vastupidiseks, asub peafookus teleskoobi torus. Suure teleskoobi puhul saab vaatleja fookuses olla, vähemate teleskoopide puhul saab sinna panna vaid kiirgust vastu võtvaid seadmeid.
  

Vajadus juhtida valgus väljapoole teleskoobi toru on viinud erinevate reflektoritüüpide tekkele. Kõige lihtsam on peegeldada valgus torust välja ristsuunas (nn. Newtoni süsteem); kõige mugavama ja lühema teleskoobi saame, kui peegeldame valguse tagasi peegli suunas ja teeme viimase keskele ava, mille taha paigutame okulaari . See nn Cassegrain'i süsteem muudab reflektori sama mugavaks kui seda on läätsteleskoop, ja kuna ta on vähemalt kaks korda lühem (kumera sekundaarpeegli korral isegi kuni 4 korda lühem!), on eelised silmnähtavad.

Teleskoope iseloomustavad omadused:

 Suurenduse määrab objektiivi (peegli) ning okulaari fookusekauguste suhe. Kuna tänapäeva tehnoloogia lubab vähendada viimast mõne millimeetrini, võib tuhandekordse suurenduse saada juba suhteliselt väikese viiemeetrise fookusekaugusega teleskoobiga. Iseasi , kas sellise suurendusega midagi peale saab hakata.
 Valgusjõu määrab objektiivi läbimõõdu ning fookusekauguse suhe, nn suhteline ava. Mida suurem see on, seda nõrgemaid objekte me taevas näeme. Kuna fookusekauguse lühendamine vähendab suurendust, viis just see tingimus hiidteleskoopide tekkeni.
 Vaateväli on otseses seoses suurendusega: mida suurem on suurendus, seda väiksem on vaateväli. Suurte teleskoopide korral omab siin määravat tähtsust optiline skeem - teleskoop peab andma võrdselt hea kujutise nii "otse tulevate " ( teljega paralleelsete) kui viltu langevate kiirte korral. Siin on suuri tegusid teinud meie kaasmaalane Bernhard Schmidt, kelle 1930. aastal välja mõeldud teleskoop on tänaseni ületamatu.
 Lahutusvõime (vähim nurk, mille all paistvad tähed on teleskoobis eristatavad) on seotud suurendusega: mida suurem on suurendus, seda suurem on ka lahutusvõime. Väikeste teleskoopide juures mõjutab lahutusvõimet ka objektiivi läbimõõt.

Teleskoopide monteeringud

 Asimutaalne monteering lubab teleskoopi pöörata ümber vertikaaltelje (muuta asimuuti ) ning ümber horisontaaltelje (muuta kõrgust). On kõige "odavam" monteering, aga nõuab väga täpset juhtimist Maa pöörlemise kompenseerimiseks. Tänapäeval juhib teleskoope arvuti ja see pole enam probleem.
 Ekvatoriaalne ehk parallaktiline monteering lubab teleskoopi pöörata ümber polaartelje (telg paralleelne Maa teljega) ning käändetelje (telg risti Maa teljega). Võeti kasutusele 19. saj. alguses koos kellamehhanismi leiutamisega; lubab lihtsa pöördega kompenseerida Maa pöörlemist.
Teleskoobi kinnitusviisi järgi jagunevad monteeringud:
 Saksa monteering - teleskoobi polaartelg toetub alussambale ning kannab sellega ristuvat käändetelge, mille ühes otsas on teleskoop, teises aga viimast tasakaalustav raskus.
 Kahvelmonteering - polaartelg jaguneb kaheks haruks ("kahvliks"), millede vahele kinnitub käändetelg koos teleskoobiga.
 Raammonteering - teleskoop pöördub raami sees, mille pikitelg on polaarteljeks. Kasutatakse madalatel geograafilistel laiustel , kus esimesed monteeringud pole võimalikud. Ei võimalda vaadelda pooluselähedast piirkonda (mis nagunii asub korrektse vaatluse jaoks liig madalal).

Fookused.

Kui refraktoritel on fookuse (mõeldakse objektiivi fookust!) asukoht määratud teleskoobi teljega, siis reflektoritel on teleskoobi teljel asuv peafookus kasutatav vaid väga suurte läbimõõtude korral. Vaatlejakabiiniga peafookust rajatakse teleskoopidele läbimõõduga üle 4 meetri, fotokaamera paigutamise võimalus on ette nähtud ka Tõravere poolteisemeetrisel teleskoobil.
Abipeeglite kasutamisega saab teleskoobi kogutud valgust suunata ükskõik kuhu ja seetõttu valitakse fookuse asukoht vastavalt vaatluse iseloomule .
 Cassegraini fookus: valgus peegeldatakse tagasi peapeegli keskel asuvasse avasse, mille taga asub okulaar või vaatlusriist. Muudab teleskoobi "refraktori sarnaseks" ning sobib kõigiks vaatlusteks.
 Newtoni fookus: valgus peegeldatakse välja risti optilise teljega. Kasutatakse väikeste teleskoopide juures, peamiselt visuaalsetel vaatlustel.
 Naschmidti fookus: Newtoni "suurte teleskoopide analoog". Valgus peegeldatakse välja piki teleskoobi toru pöördetelge, mille otsa kinnitatakse vaatlusriist.
 Kudee (coudé - painutatud) fookus. Kasutatakse kõigi nende süsteemide jaoks, kus fookuses asuv aparatuur peab jääma teleskoobi pööramisel paigale.

Suured ja väikesed teleskoobid

Tänapäeva teleskoobiehituse põhisuunad määrab arvutustehnika: digitaalselt juhitav mehaanika võib teleskoopi suunata ükskõik kuhu ja pöörata ükskõik mis suunas. Seega kaob vajadus varasemaid vaatlusriistu iseloomustanud "kavalate" monteeringute järele. Süsteemi valiku määrab hind ja töökindlus.
Suured teleskoobid on, nagu varem öeldud, eranditult reflektorid. 1980-test aastatest alates kasutatakse üksnes asimutaalset kahvelmonteeringut ning Naschmidti fookust. See, nn. BTA-süsteem võeti esmakordselt kasutusele NL 6-meetrise teleskoobi juures ja ta lubab viia miinimumini lisaks teleskoobile ka kupli mõõtmed. Viimaste teleskoopide (nagu ESO 8-meetrised ning USA Sloan'i teleskoop) jaoks on ehitanud vaid "pool torni" - et teleskoopi pole kõrguses vaja pöörata rohkem kui 90 kraadi, puudub vajadus sfäärilise kupli järele. Seda asendab vertikaaltelje ümber pöörlev "kast", mille katus ja üks külg lahti käivad.
Väikeste amatöörteleskoopide juures on kasutusel kõik monteeringud. Asimutaalne " kahvel " koos Newtoni fookusega moodustab nn. Dobsoni süsteemi, mis on kõige odavam ning samal ajal ka hästi käsitletav. Teleskoopi juhitakse käsitsi, okulaari juures oleva käepideme abil. "Dobsoniga" on hea vaadelda suure läbimõõduga objekte, nagu komeedid, udukogud , täheparved; ka Kuu ja Päike. Ei sobi pildistamiseks ega suurte suurenduste korral.
Newtoni süsteem koos Saksa monteeringu ja kellamehhanismiga lubab hästi vaadelda ning pildistada planeete, kaksiktähti ja teisi suurt suurendust vajavaid objekte. On paraku raske ning kohmakas .
Cassegraini süsteem ning kahvelmonteering on tüüpilised USA seeriateleskoopide juures. Kasutatakse nii täisautomaatseid asimutaalmonteeringuga teleskoope (suunatakse GPS-süsteemi vahendusel) kui "tavalise" kellamehhanismiga parallaktilises monteeringus vaatlusriistu. Kahvelmonteeringu suurim "viga" - okulaari sattumine kahvli hargnemiskoha juurde - kõrvaldatakse " murtud okulaari" abil
Kasutatud kirjandus:
http://www.ttkool.ut.ee/nupuvere/f/varia19_1.html
http://opik.obs.ee/osa1/ptk06/box03.html '