teleskoplar ÖĞRENME HEDEFLERİ

 teleskoplar

  ÖĞRENME HEDEFLERİ

  Bu bölümün sonunda şunları yapabileceksiniz:

  Teleskobun icadını özetleyin.

  Teleskobun çalışmasını açıklayınız.

  Teleskoplar, çıplak gözle görülebilen görüntüden daha büyük bir görüntü üreterek uzaktaki nesneleri görüntülemek içindir.  Teleskoplar gözden çok daha fazla ışık toplayarak loş nesnelerin daha fazla büyütme ve daha iyi çözünürlükle gözlenmesini sağlar.  Galileo genellikle teleskopu icat etmekle anılsa da, aslında yapmadı.  Onun yaptığı daha önemliydi.  Birkaç erken teleskop inşa etti, onlarla gökleri inceleyen ilk kişi oldu ve onları kullanarak anıtsal keşifler yaptı.  Bunlar arasında Jüpiter'in uyduları, Ay'daki kraterler ve dağlar, güneş lekelerinin detayları ve Samanyolu'nun çok sayıda bireysel yıldızdan oluşması sayılabilir.

  Şekil 1a, Galileo tarafından kullanılan aynı yapı olan dışbükey objektif ve içbükey mercek olmak üzere iki mercekten yapılmış bir teleskopu göstermektedir.  Böyle bir düzenleme, dik bir görüntü üretir ve dürbün ve opera gözlüklerinde kullanılır.

  Şekil 1. (a) Galileo, dışbükey bir objektif ve içbükey bir mercek ile teleskoplar yaptı.  Bunlar dik bir görüntü oluşturur ve dürbünlerde kullanılır.  (b) Çoğu basit teleskop iki dışbükey merceğe sahiptir.  Objektif, mercek için nesne olan bir durum 1 görüntüsü oluşturur.  Mercek, büyütülmüş bir durum 2 son görüntüsü oluşturur.

  Basit mikroskop gibi en yaygın iki mercekli teleskop, iki dışbükey mercek kullanır ve Şekil 1b'de gösterilmiştir.  Nesne teleskoptan o kadar uzaktadır ki, lenslerin odak uzunluklarıyla karşılaştırıldığında esasen sonsuzdadır (do ≈ ∞).  Böylece ilk görüntü, şekilde gösterildiği gibi di = fo'da üretilir.  Bunu kanıtlamak için şunu unutmayın:

  \(\displaystyle\frac{1}{d_{\text{i}}}=\frac{1}{f_{\text{o}}}-\frac{1}{d_{\text{o}}  }=\frac{1}{f_{\text{o}}}-\frac{1}{\infty}\\\)

  \(\frac{1}{\infty}=0\\\), çünkü bu, \(\frac{1}{d_{\text{i}}}=\frac{1}{f_{\text'i basitleştirir  {o}}}\\\), bu, iddia edildiği gibi di = fo anlamına gelir.  Uzaktaki herhangi bir nesne ve herhangi bir mercek veya ayna için görüntünün odak uzaklığında olduğu doğrudur.

  Şekil 1b'de görüldüğü gibi bir teleskop objektifi tarafından oluşturulan ilk görüntü, cisme doğrudan baktığınızda görebileceğinizle karşılaştırıldığında büyük olmayacaktır.  Örneğin, bir büyüteçle bir kağıda odaklanan güneş ışığının oluşturduğu nokta, Güneş'in görüntüsüdür ve küçüktür.  Teleskop mercek (mikroskop mercek gibi) bu ilk görüntüyü büyütür.  Mercek ve objektif arasındaki mesafe, odak uzunluklarının toplamından biraz daha az yapılır, böylece ilk görüntü okülere odak uzunluğundan daha yakındır.  Yani, do' fe'den küçüktür ve bu nedenle göz merceği, kolay görüntüleme için büyük ve solda bir durum 2 görüntüsü oluşturur.  Bir cismin çıplak gözle görüldüğü açı θ ise ve teleskop görüntüsünün gördüğü açı θ′ ise, açısal büyütme M onların oranı olarak tanımlanır.  Yani, \(M=\frac{\theta^{\prime}}{\theta}\\\).  Bir teleskopun açısal büyütmesinin, objektifin ve göz merceğinin odak uzunlukları ile ilgili olduğu gösterilebilir;  ve tarafından verilir

  \(\displaystyle{M}=\frac{\theta^{\prime}}{\theta}=-\frac{f_{\text{o}}}{f_{\text{e}}}\\\  )

  Eksi işareti görüntünün ters çevrildiğini gösterir.  En büyük açısal büyütmeyi elde etmek için, uzun odak uzaklığına sahip bir objektife ve kısa bir odak uzaklığına sahip okülere sahip olmak en iyisidir.  Açısal büyütme M ne kadar büyük olursa, bir nesne teleskopla bakıldığında o kadar büyük görünür ve daha fazla ayrıntı görünür hale gelir.  Gözlenebilir ayrıntıların sınırları, lens kalitesi ve atmosferik bozulma dahil olmak üzere birçok faktör tarafından uygulanır.

  Çoğu teleskoptaki görüntü terstir, bu yıldızları gözlemlemek için önemsizdir, ancak gemilerdeki teleskoplar veya teleskopik silah nişangahları gibi diğer uygulamalar için gerçek bir sorundur.  Dik bir görüntü gerekiyorsa, Galileo'nun Şekil 1a'daki düzenlemesi kullanılabilir.  Ancak daha yaygın bir düzenleme, göz merceği olarak üçüncü bir dışbükey mercek kullanmak, ilk ikisi arasındaki mesafeyi artırmak ve Şekil 2'de görüldüğü gibi görüntüyü bir kez daha tersine çevirmektir.

  Şekil 2. Bir teleskoptaki bu üç merceğin düzeni, dik bir son görüntü üretir.  İlk iki mercek, ikinci mercek birincinin görüntüsünü bir kez daha tersine çevirecek kadar uzaktadır.  Üçüncü mercek bir büyüteç görevi görür ve görüntüyü dik ve görülmesi kolay bir yerde tutar.

  Şekil 3. Objektif olarak bir ayna ve göz merceği için bir mercekten oluşan iki elemanlı bir teleskop gösterilmektedir.  Bu teleskop, daha önce tartışılan iki dışbükey mercekli teleskopla aynı şekilde bir görüntü oluşturur, ancak renk sapmalarından zarar görmez.  Bu tür teleskoplar, merceklerden daha büyük aynalar yapılabileceğinden daha fazla ışık toplayabilir.

  İçbükey ayna, Şekil 3'te görüldüğü gibi dışbükey bir mercek gibi davrandığından, ilk öğesi veya hedefi olarak bir içbükey ayna ile bir teleskop da yapılabilir.  kameralar ve diğer algılama cihazları.  Teleskop amaçları için mercek yerine ayna kullanmanın birçok avantajı vardır.  Aynalar, merceklerden çok daha büyük yapılabilir ve bu nedenle, örneğin uzak galaksileri görüntülemek için gerektiğinde büyük miktarda ışık toplayabilir.  Büyük ve nispeten düz aynalar çok uzun odak uzunluklarına sahiptir, böylece büyük açısal büyütme mümkündür.

  Teleskoplar, mikroskoplar gibi, elektromanyetik spektrumdan bir dizi frekans kullanabilir.  Şekil 4a, radyo dalgalarını kullanarak güney gökyüzünün haritasını çıkarmak için altı adet 22 m anten kullanan Avustralya Teleskopu Kompakt Dizisini göstermektedir.  Şekil 4b, 1999'dan beri dünyanın yörüngesinde dönen ve patlayan yıldızlar, kuasarlar ve kara delikler gibi yüksek sıcaklık olaylarına bakan bir uydu olan Chandra X-ışını Gözlemevi'nde x ışınlarının odaklanmasını göstermektedir.  RF ve ışıktan çok daha fazla enerjiye ve daha kısa dalga boylarına sahip olan X ışınları, ortama dik olarak geldiklerinde esas olarak emilir ve yansıtılmaz.  Ancak, küçük bir açıyla atıldığında bir kayanın gölde zıplaması gibi, küçük bakış açılarında olay gerçekleştiğinde yansıtılabilirler.  Chandra için aynalar, uzun namlulu bir yoldan ve ışınları girişten 10 metre uzakta bir noktaya odaklamak için 4 çift aynadan oluşur.  Aynalar son derece pürüzsüzdür ve ince bir metal (iridyum) kaplamalı bir cam seramik tabandan oluşur.  Dört çift hassas üretilmiş ayna zarif bir şekilde şekillendirilmiş ve hizalanmıştır, böylece x ışınları aynalardan sekerek bir duvardan fırlayan mermiler gibi bir noktaya odaklanır.

  Şekil 4. (a) Narrabri'deki Avustralya Teleskop Kompakt Dizisi (Sydney'in 500 km KB).  (kredi: Ian Bailey) (b) X ışınlarının dünyanın yörüngesinde dönen bir uydu olan Chandra Gözlemevi'ne odaklanması.  X ışınları, odak noktasına giden namlulu bir yol oluşturan 4 çift aynadan seker.  (kredi: NASA)

  Mevcut heyecan verici bir gelişme, 80 MHz'den 2 GHz'e kadar kapsama kapasitesine sahip bir Kilometre Kare Dizisi (SKA) teleskopları inşa etmek için 17 ülkeyi içeren ortak bir çabadır.  Projenin ilk aşaması, Batı Avustralya'da Avustralya Kilometre Kare Dizisi Yol Bulucu'nun inşasıdır (bkz. Şekil 5).  Proje, mercek veya aynanın çok sayıda dikkatle hizalanmış küçük merceklerden ve bilgisayarlar kullanılarak manipüle edilebilen aynalardan oluşturulduğu uyarlanabilir optikler gibi en son teknolojileri kullanacak.  Küçük lensleri ve aynaları deforme ederek veya eğerek hızla değişen bir dizi bozulma en aza indirilebilir.  Uyarlanabilir optiklerin görme düzeltmede kullanımı güncel bir araştırma alanıdır.

  Şekil 5. Bir sanatçının Batı Avustralya'daki Avustralya Kilometre Kare Dizisi Yol Bulucu izlenimi görüntüleniyor.  (kaynak: SPDO, XILOSTUDIOS)

  Bölüm Özeti

  Basit teleskoplar iki mercekle yapılabilir.  Büyük mesafelerdeki nesneleri görüntülemek için kullanılırlar ve elektromanyetik spektrumun tüm aralığını kullanırlar.

  Bir teleskop için açısal büyütme M, \(M=\frac{\theta^{\prime}}{\theta }=-\frac{{f}_{\text{o}}}{{f} ile verilir)  _{\text{e}}}\\\), burada θ, çıplak gözle görülen bir nesnenin gördüğü açıdır, θ′ büyütülmüş bir görüntünün gördüğü açıdır ve fo ve fe, nesnenin odak uzunluklarıdır.  objektif ve mercek.

  KAVRAMSAL SORULAR

  Mikroskobunuzun veya teleskopunuzun bir ekrana gerçek bir görüntü yansıtmasını istiyorsanız, mercek yerleşimini hedefe göre nasıl değiştirirsiniz?

  SORUNLAR VE ALIŞTIRMALAR

  Aksi belirtilmedikçe, lens-retina mesafesi 2.00 cm'dir.

  Odak uzaklığı 100 cm ve odak uzaklığı 2,50 cm olan bir merceği olan bir teleskopun açısal büyütmesi nedir?

  Yukarıdaki problemde, görüşün en rahat olduğu gözlemciden çok uzakta nihai bir görüntü elde etmek için gerekli olan teleskoptaki objektif ve göz merceği lensleri arasındaki mesafeyi bulun.  Bir teleskopun normalde çok uzaktaki nesneleri görüntülemek için kullanıldığını unutmayın.

  Büyük bir yansıtıcı teleskop, 10.0 m eğrilik yarıçapına sahip bir objektif aynaya sahiptir.  3.00 m odak uzaklığına sahip bir oküler kullanıldığında hangi açısal büyütme üretir?

  Küçük bir teleskop, amacı için 2,00 m eğrilik yarıçapına sahip bir içbükey aynaya sahiptir.  Göz merceği 4.00 cm odak uzaklığına sahip bir mercektir.  (a) Teleskobun açısal büyütmesi nedir?  (b) 25.000 km çapında bir güneş lekesi hangi açıya sahiptir?  (c) Teleskopik görüntüsünün açısı nedir?

  7,5× dürbün, teleskop gibi davranarak -7,50 açısal büyütme üretir.  (Aynalar görüntüyü dik yapmak için kullanılır.) Dürbünlerin odak uzaklığı 75,0 cm olan objektif mercekleri varsa, mercek merceklerinin odak uzaklığı nedir?

  Kendi Probleminizi Oluşturun.  Galileo tarafından kullanılan tipte, Şekil 1a'da gösterildiği gibi dışbükey bir objektife ve içbükey bir göz merceğine sahip bir teleskop düşünün.  Üretilen görüntünün konumunu ve boyutunu hesapladığınız bir problem oluşturun.  Göz önünde bulundurulması gerekenler arasında lenslerin odak uzunlukları ve göreli yerleşimleri ile nesnenin boyutu ve konumu bulunur.  Açısal büyütmenin birden büyük olduğunu doğrulayın.  Yani görüntünün gözle gördüğü açı, cismin gördüğü açıdan daha büyüktür.

  Sözlük

  uyarlanabilir optik: bilgisayarların görüntü bozulmalarını düzeltmek için bir cihazdaki lensleri ve aynaları ayarladığı optik teknoloji

  açısal büyütme: objektifin ve göz merceğinin odak uzunluklarıyla ilgili ve \(M=-\frac{{f}_{\text{o}}}}{{f}_{\text{e}} olarak verilen bir oran)  }\\\)

  SORUNLAR VE ALIŞTIRMALAR İÇİN SEÇİLMİŞ ÇÖZÜMLER

  1. −40.0

  3. −1.67

  5. +10.0 cm