Рефрактор

Рефра́ктор — оптический телескоп, в котором для собирания света используется система линз, называемая объективом. Работа таких телескопов обусловлена явлением рефракции (преломления).

История изобретения

Телескоп-рефрактор был впервые использован для астрономических наблюдений Галилеем в 1609 году^[1]. Галилей, основываясь на слухах об изобретении голландцами зрительной трубы, разгадал её устройство и изготовил образец, который впервые использовал для астрономических наблюдений. Первый телескоп Галилея имел апертуру 4 сантиметра, фокусное расстояние около 50 сантиметров и степень увеличения 3^×. Второй телескоп имел апертуру 4,5 сантиметра, фокусное расстояние 125 сантиметров, степень увеличения 34^×. Все телескопы Галилея были весьма несовершенны, но несмотря на это, в течение двух первых лет наблюдений ему удалось обнаружить четыре спутника планеты Юпитер, фазы Венеры, пятна на Солнце, горы на Луне (дополнительно была измерена их высота), наличие у Сатурна «придатков» с двух противоположных сторон (природу этого явления Галилей разгадать не смог).

Устройство

Телескоп-рефрактор содержит два основных узла: линзовый объектив и окуляр. Объектив создаёт действительное уменьшенное обратное изображение бесконечно удалённого предмета в фокальной плоскости. Это изображение рассматривается в окуляр как в лупу. В силу того, что каждая отдельно взятая линза обладает различными аберрациями (хроматической, сферической и проч.), обычно используются сложные ахроматические и апохроматические объективы. Такие объективы представляют собой выпуклые и вогнутые линзы, составленные и склеенные с тем, чтобы минимизировать аберрации.

Телескоп Галилея

Схема рефрактора Галилея

Телескоп Галилея имел в качестве объектива одну собирающую линзу, а окуляром служила рассеивающая линза. Такая оптическая схема даёт неперевёрнутое (земное) изображение. Главными недостатками галилеевского телескопа являются очень малое поле зрения и сильная хроматическая аберрация. Такая система всё ещё используется в театральных биноклях, и иногда в самодельных любительских телескопах^[2].

Телескоп Кеплера

Схема рефрактора Кеплера

Иоганн Кеплер в 1611 г. усовершенствовал телескоп, заменив рассеивающую линзу в окуляре собирающей. Это позволило увеличить поле зрения и вынос зрачка, однако система Кеплера даёт перевёрнутое изображение. Преимуществом трубы Кеплера является также и то, что в ней имеется действительное промежуточное изображение, в плоскость которого можно поместить измерительную шкалу. По сути, все последующие телескопы-рефракторы являются трубами Кеплера.

К недостаткам системы относится сильная хроматическая аберрация, которую до создания ахроматического объектива устраняли путём уменьшения относительного отверстия телескопа.

Ахромат

Ахроматический рефрактор

Телескоп-рефрактор с ахроматическим объективом, как правило дублетом. Наиболее широко распространённый вплоть до настоящего времени тип телескопов-рефракторов. Работы по созданию ахроматического объектива начались ориентировочно в 1730-х гг (британские оптики Джордж Басс, Честер Мур Холл). Патент на ахроматический объектив — дублет с линзами из крона и флинта был выдан британскому королевскому оптику Джону Доллонду (John Dolland) в 1758 г. С этого времени началось производство ахроматических рефракторов. Существует несколько разновидностей ахроматических объективов, применяемых в телескопах-рефракторах, в частности, дублеты Литрова, Кларка, Фраунгофера (последний нашёл наибольшее применение).

Апохромат

Апохроматический рефрактор

Телескоп-рефрактор с апохроматическим объективом, оптические аберрации которого, в первую очередь хроматическая, исправлены значительно лучше, чем в ахромате. Как правило (хотя и не во всех случаях), в объективе используются элементы из стекла со сверхнизкой дисперсией или флюорит. Объектив — двух- или трёхлинзовый. По сравнению с ахроматами апохроматы могут иметь большую светосилу и значительно превосходят ахроматы по качеству изображения. Первым апохроматом (апохроматический триплет Доллонда) был телескоп c диаметром объектива 9,53 см и фокальным отношением f/11, созданный Питером Доллондом^[англ.] (сыном Джона Доллонда) в Великобритании в 1763 г. Распространение апохроматических рефракторов в астрономической оптике можно отнести ко второй половине XX века, долгое время их распространение сдерживала высокая стоимость флюоритовой оптики или специальных стёкол. С 1990-х годов, благодаря широкому внедрению в оптической промышленности стёкол со сверхнизкой дисперсией, по своим характеристикам близких к флюориту, апохроматические рефракторы стали значительно более доступны и популярны, в том числе и в любительской астрономии.

Современные рефракторы

Самый большой рефрактор мира принадлежит Йеркской обсерватории (США) и имеет диаметр объектива 102 см.

Более крупные рефракторы не используются. Это связано с тем, что качественные большие линзы дороги в производстве и крайне тяжелы, что ведёт к деформации и ухудшению качества изображения. Крупные телескопы обычно являются рефлекторами.

Крупнейшие рефракторы

Местонахождение и апертура самых известных телескопов-рефракторов
Обсерватория	Местонахождения	Диаметр, см/дюйм	Год сооружения — демонтажа	Примечания
Всемирная выставка (1900)	Париж	125/49	1900—1909	Телескоп Всемирной выставки в Париже 1900 года
Йеркская обсерватория	Уильямс Бэй, Висконсин	102/40	1897	Рефрактор Кларка
Ликская обсерватория	гора Гамильтон, Калифорния	91/36	1888
Парижская обсерватория	Медон, Франция	83/33	1893	Двойной, визуальный объектив 83 см, фотографический — 62 см.
Потсдамский астрофизический институт	Потсдам, Германия	81/32	1899	Двойной, визуальный 50 см, фотографический 80 см.
Обсерватория Ниццы	Франция	76/30	1880
Пулковская обсерватория	Санкт-Петербург	76/30	1885—1941
Обсерватория Аллегейни	Питтсбург, Пенсильвания	76/30	1917	Рефрактор Thaw
Гринвичская обсерватория	Гринвич, Великобритания	71/28	1893
Гринвичская обсерватория	Гринвич, Великобритания	71/28	1897	Двойной, визуальный 71 см, фотографический 66 см
Обсерватория Архенхольда	Берлин, Германия	70/27	1896	Самый длинный современный рефрактор

Галерея

102-см телескоп-рефрактор Йеркской обсерватории. Снимок 2006 года
76-см рефрактор обсерватории Ниццы
68-см рефрактор Венской обсерватории
Большой рефрактор обсерватории Архенхольд в Берлине
Телескоп Всемирной выставки в Париже 1900 года

См. также

Видеоурок: телескоп-рефрактор

Примечания

↑ Рефрактор / Н. Н. Михельсон // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
↑ В. Г. Сурдин, Н. Л. Васильева. Телескоп Галилея (неопр.). Астронет (16 декабря 2009). Дата обращения: 9 июня 2015. Архивировано 23 февраля 2013 года.

Литература

Максутов Д. Д. Астрономическая оптика. — 2-е. — Л.: Наука. Ленинградское отделение, 1979. — 395 с. — 2500 экз.
Курс астрофизики и звёздной астрономии / Редактор Александр Михайлов. — М.—Л.: Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1973. — Т. 1. — 608 с. — 2600 экз.
Мельников О. и др. Современный телескоп / Олег Мельников, Георгий Слюсарев, Александр Марков. — М.: Наука, 1968. — 320 с. — 15 000 экз.

[БСЭ-1] Рефрактор / Н. Н. Михельсон // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.

[Телескоп_Галилея-2] В. Г. Сурдин, Н. Л. Васильева. Телескоп Галилея (неопр.). Астронет (16 декабря 2009). Дата обращения: 9 июня 2015. Архивировано 23 февраля 2013 года.

[1]

[2]