Как рассчитать телескоп ньютона
телескоп Ньютона
Что будем строить
Например, человек даже с острым зрением не может различить деталей видимых под углом менее 1-2 минут дуги. То есть с наименьшего расстояния, где хрусталик глаза ещё может сфокусировать изображение на сетчатке (25см), мы можем различить предмет размером не менее 0.1мм.
Вторым главным ограничением нашего глаза является размер зрачка, то есть, то отверстие, через которое мы рассматриваем мир. Даже в полной темноте наш зрачок расширяется только до 6-8мм. Через такое отверстие проходит так мало света, что, возможно, разглядеть только звёзды до 6-й величины.
Вот мы и добрались до предназначения телескопа. Собрать побольше света и предоставить возможность рассмотреть объекты с более близкого расстояния, чем предоставляет наш глаз.
Первую проблему решает объектив, который собирает свет и строит в своей фокальной плоскости изображение. Вторую решает окуляр, который позволяет рассмотреть построенный объективом объект с близкого расстояния.
Всё было бы прекрасно, если бы не всевозможные искажения, связанные с отклонением хода лучей от идеальной схемы, которые носят название аберрации.
Рассмотрим основные аберрации.
Главное зеркало (1) расположено в конце открытой трубы. Свет со стороны открытого конца трубы попадает на главное зеркало вогнутой формы и собирается в фокальной плоскости. На пути сходящегося пучка света расположено плоское диагональное зеркало (2), которое поворачивает пучок света на 90 град и выводит фокальную плоскость за пределы трубы. Изображение в фокальной плоскости рассматривается через окуляр (3).
astro-talks
форум для любителей астрономии
Расчет телескопа системы Ньютона
Модератор: Ernest
Расчет телескопа системы Ньютона
Сообщение AnDom » 05 июл 2013, 20:41
После рассчета телескопа с ГЗ 254/1200 появились вопросы:
1. Что есть вынос фокуса от края трубы? Как измерить необходимое расстояние для конкретного фокусера? Точнее до какой точки необходимо измерить расстояние?
2. Как определить необходимый диаметр (малый или большой) диагонального зеркала? Расстояние от ГЗ до центра ДЗ калькулятор дает.
Re: Рассчет телескопа системы Ньютона
Сообщение Ernest » 07 июл 2013, 22:16
Re: Рассчет телескопа системы Ньютона
Сообщение AnDom » 07 июл 2013, 23:00
Re: Рассчет телескопа системы Ньютона
Сообщение Ernest » 07 июл 2013, 23:07
Re: Рассчет телескопа системы Ньютона
Сообщение AnDom » 07 июл 2013, 23:19
Re: Рассчет телескопа системы Ньютона
Сообщение AnDom » 18 июл 2013, 14:10
Re: Рассчет телескопа системы Ньютона
Сообщение Rakhamon » 18 июл 2013, 14:29
Всё совершенно верно: размер поля (т.е. размер видимого кусочка неба) определяется фокусным расстоянием и диаметром фокусера. Представьте мысленно, например, рефрактор в виде простой одиночной линзы и фокусер, ограничивающий некую площадь в фокальной плоскости. От апертуры размер поля не зависит.
A фокусеры нынче у всех 2″ (под визуал, по крайней мере).
Re: Рассчет телескопа системы Ньютона
Сообщение AnDom » 18 июл 2013, 16:35
Rakhamon писал(а): Всё совершенно верно: размер поля (т.е. размер видимого кусочка неба) определяется фокусным расстоянием и диаметром фокусера. Представьте мысленно, например, рефрактор в виде простой одиночной линзы и фокусер, ограничивающий некую площадь в фокальной плоскости. От апертуры размер поля не зависит.
A фокусеры нынче у всех 2″ (под визуал, по крайней мере).
Re: Рассчет телескопа системы Ньютона
Сообщение Rakhamon » 18 июл 2013, 19:09
Re: Рассчет телескопа системы Ньютона
Сообщение AnDom » 18 июл 2013, 19:30
Re: Расчет телескопа системы Ньютона
Сообщение AnDom » 08 янв 2014, 12:05
На сколько критично для визуала нулевое невиньетированное поле, т.е. диаметр ГЗ равен внутреннему диаметру трубы?
astro-talks
форум для любителей астрономии
Как выбрать телескоп: Ньютон или Добсон?
Модератор: Ernest
Как выбрать телескоп: Ньютон или Добсон?
Сообщение Ernest » 31 авг 2011, 12:05
Куда смотреть в Ньютон?
Для каких наблюдений оптимальна схема телескопа Ньютона?
Кома это аберрация оптических систем, которая приводит с одной стороны к характерным искажениям вне центра изображения (светящаяся точка приобретает размытый хвост в сторону от центра), а с другой усиливает склонность оптики к разъюстировке. Наиболее характерным примером оптической схемы страдающей от комы является светосильный Ньютон и в меньшей степени классические Кассегрен и Шмидт-Кассегрен. Это все примеры неапланатических схем – заметная внеосевая кома в них присутствует уже в расчете и сохраняется при самом тщательном изготовлении их деталей. Но в той или иной степени остаточная кома (как результат компромиссов на этапе расчета, ошибок изготовления/сборки) может быть выявлена почти в любом реальном оптическом узле.
Кома существенно снижает разрешение и контраст изображения, замывая тонкие детали. Для уменьшения вредного влияния комы в центре изображения оптические элементы центрируют – выводя их на оптическую ось. Для восстановления центрировки служит операция коллимации (частный случай юстировки). Аберрационное пятно комы линейно растет в размерах от центра к краю изображения, а ее вредное влияние пропорционально квадрату относительно отверстия оптического инструмента.
Смотрите также статью из ЧАВО «Кома или неизопланатизм»
Насколько сильно кома Ньютона мешает при наблюдениях?
В случае разъюстировки, когда окуляр фактически на миллиметр и более смещен с оси главного зеркала, кома Ньютона (особенно светосильного 1:4..1:4.5) весьма существенно ограничивает разрешение телескопа, не давая рассмотреть детали на дисках планет, или разрешить двойные звезды. Такой разъюстированный Ньютон (обычное состояние инструмента сразу после покупки или после некоторого периода использования) требует коллимации. Обычно владельцы Ньютонов легко справляются с этой нехитрой операцией, и тогда кома ни как не влияет на качество изображения в центре поля зрения окуляра.
Однако, чем дальше от центра изображения (ближе к краю полевой диафрагмы), тем влияние комы усиливается и начинает портить изображение особенно заметно на краях поля зрения сверхширокоугольных особенно качественных окуляров. Бюджетные окуляры имеют достаточно большие полевые аберрации, за которыми кома Ньютона не так и заметна.
И тут уже владельцу Ньютона решает или перевести интересующий объект в центр поля зрения (где комы нет) для того, чтобы рассмотреть его без помех, или приобрести и установить перед окуляром корректор комы – в качественном исполнении довольно дорогой оптический узел. Для астрографа альтернатив нет, только та или иная модель корректора комы позволить производить фотоработы с качественным полем зрения и большой светосилой.
Смотрите также статью из ЧАВО «Величина комы в телескопе Ньютона»
Юстировка Ньютона это что-то невозможное для среднего человека?
Напротив, юстировка Ньютона это довольно простое упражнение – все необходимое для этого обычно предусмотрено конструкцией телескопа по схеме Ньютона: регулировочные и стопорные винты на оправе вторичного (диагонального) и главного зеркала. Есть в Интернете немало инструкций по юстировке, с разной степенью детализации и ориентированные на разных по подготовке владельцев этого телескопа. Обычно, будучи освоенной, эта процедура занимает от нескольких минут до 15-30 в особенно сложных случаях. Но первые попытки юстировки вполне могут поставить в тупик – важно не отчаиваться и не бояться, а действовать, внимательно изучая инструкции.
Смотрите также статьи из ЧАВО «Юстировка Ньютона», «Юстировка Ньютона лазерным коллиматором», «Тестирование оптики телескопа по звезде (Star test)»
Насколько сильно экранирование апертуры в зеркальных телескопах уменьшает яркость картинки?
Все зеркальные телескопы (за ничтожным исключением) требуют небольшой слепой зоны в своей входной апертуре – тени от вторичного зеркала, которое тем или иным образом выводит световые пучки из внутри трубы. Даже если такой экран имеет большой размер, скажем, в половину апертуры (экранирование 0.5 или 50%), то он уменьшает яркость изображения всего на четверть (на 25%), что едва ли можно заметить на глаз, да и фотографически трудно будет зафиксировать уменьшение экспозиции от такого экранирования. А на самом деле типичные значения центрального экранирования в Ньютоне много меньше, порядка 20-25%, то есть яркость изображения уменьшается всего на 4-6%.
В большей степени вред от центрального экранирования связан с дифракционными явлениями на периметре экрана и растяжках, которые крепят оправу вторичного (диагонального) зеркала. Дифракция на экране приводит к увеличению яркости ореола вокруг изображения звезд, снижению контраста при наблюдениях поверхности планет. Ореол тем меньше, чем меньше экранирование. Дифракция на растяжках приводит к появлению тонких длинных лучей вокруг изображений ярких звезд, которые мало сказываются на разрешении, но придает изображению характерный вид. Чем тоньше растяжки, тем тоньше, тусклее и длиннее хвосты вокруг изображений звезд.
Смотрите также статью из ЧАВО «Влияние экранирования апертуры»
Что такое ДОБ, Добсон?
Так ли трудно наводиться, используя Добсон?
Имеет-ли смысл покупать телескопы Ньютона с корректором?
Рефлектор Ньютона
Сегодня существует множество типов телескопов, но мало кто знает, что именно рефлектор Ньютона – не только одна из самых распространенных конструкций, но и одна из важнейших в историческом плане. Именно благодаря рефлектору Ньютона были совершены важнейшие открытия, да и вообще астрономия как наука получила мощный толчок к развитию.
Конструкция рефлектора Ньютона
Рефлектор Ньютона по конструкции относится к зеркальным телескопам, то есть роль объектива в нём выполняет вогнутое зеркало. Это даёт сразу несколько преимуществ, если сравнивать такую конструкцию с другой – телескопом – рефрактором, то есть линзовым:
Главное зеркало располагается на специальной площадке, снабженной юстировочными винтами для регулировки его наклона. Вторичное плоское зеркало расположено на растяжках вблизи переднего конца трубы. В телескопе, таким образом, происходит всего два отражения.
Окуляр снабжается фокусером для плавной регулировки резкости.
Рефлектор Ньютона – довольно дешевый телескоп по сравнению с аналогичным по диаметру объектива рефрактором. Разница в цене может достигать нескольких раз, а в более крупных моделях аналогов и вовсе нет. Например, самыми популярными рефракторами можно считать модели с диаметром объектива 50-80 мм, с диаметром 90 мм они имеют довольно значительную цену.
При этом рефлектор Ньютона с диаметром зеркала 110 — 150 мм вполне доступен практически любому любителю астрономии. Многие любители имеют в своем арсенале и 200-мм модели, которые относятся уже к профессиональному классу. Рефрактор такого диаметра можно встретить разве что в обсерватории, в продаже их нет.
История появления рефлектора Ньютона
Как следует из названия, телескоп такой конструкции впервые создал знаменитый английский ученый Исаак Ньютон, известный своими работами в сфере математики, физики, астрономии, и в других науках. Создал, но не изобрел. Идея такой конструкции принадлежит шотландскому ученому – математику и астроному Джеймсу Грегори, предложившему её в 1663 году, однако не воплотил её в реальный телескоп.
Ньютон создал первый телескоп по такой схеме в 1668 году, но он был неудачным. Вторая модель оказалась лучше и давала отличное изображение с 40-кратным увеличением.
Это был большой прорыв в астрономии, особенно если учесть, что в то время пользовались рефракторами – линзовыми телескопами примитивной конструкции, а то и вовсе подзорными трубами. Конечно, такие инструменты не давали качественного изображения, да и увеличение у них было маленькое, хотя и с ними было совершено немало открытий.
Как бы то ни было, в 1671-1672 годах Ньютон продемонстрировал свой телескоп перед самим королём и в Королевском обществе, что вызвало немало восторгов. Ньютон стал знаменит и его сделали членом Королевского общества. Впоследствии телескоп-рефлектор стал основным астрономическим инструментом и позволил совершить многие важнейшие открытия.
Современная модель рефлектора Ньютона
С тех пор мало что изменилось, хотя появилось много других конструкций телескопов, в том числе и рефлекторов. Однако рефлектор Ньютона, как самый простой и одновременно эффективный инструмент, пользуется заслуженной любовью астрономов-любителей по всему миру, причём многие конструировали свой первый рефлектор Ньютона своими руками.
Что лучше наблюдать в рефлектор Ньютона
В телескоп такой конструкции можно наблюдать практически всё, но он будет неудобен для наземных наблюдений, так как даёт перевернутое изображение – для астрономических целей это совершенно несущественно.
Благодаря большому диаметру зеркала по сравнению с рефракторами и меньшим потерям света, рефлектор позволяет лучше рассмотреть слабосветящиеся объекты – туманности, галактики, планеты. Также по этим причинам он более эффективен при фотографировании.
Конечно, в рефлектор можно прекрасно наблюдать Луну, и он даст прекрасную детализацию её поверхности.
Как сделать рефлектор Ньютона своими руками
Сейчас рефлектор Ньютона можно легко купить в магазине, притом за сравнительно небольшие деньги можно получить самую разную конфигурацию, которая позволит увидеть многие космические объекты.
Однако при желании и настойчивости можно сделать рефлектор Ньютона своими руками. Дело это, конечно, кропотливое, но зато можно получить в свое распоряжение достаточно мощный телескоп, стоимость которого в магазине составляет десятки, а то и сотни тысяч рублей. Например, вполне успешно при некотором опыте любители создавали для домашних обсерваторий 200 и 250-мм телескопы.
Создание качественной оптики и механики требует не только материалов, но и знаний. Поэтому желающим самостоятельно сделать рефлектор Ньютона рекомендуем книгу Навашина М.С. «Телескоп астронома-любителя» и книгу Л.Л. Сикорука «Телескопы для любителей астрономии». В них можно найти не только массу теории, но и практически пошаговые инструкции по созданию телескопа. Кстати, в книге Сикорука Л.Л. рассматриваются и другие, более сложные системы, которые также можно создавать самостоятельно.
Зачем это нужно сейчас, когда можно все купить в магазине? Причины могут быть разные – от простой экономии до чисто практического интереса. В конце-концов, телескоп, созданный своими руками, под собственные требования, может оказаться ничем не хуже покупного, а приобретенные навыки точно лишними не будут.
Где купить рефлектор Ньютона
Купить рефлектор Ньютона сейчас не составляет труда. Это очень популярная конструкция, которая во множестве вариантов выпускается практически всеми производителями телескопов. В городах в магазинах оптики наверняка можно встретить такие модели во множестве.
Можно купить рефлектор Ньютона и через Интернет. Здесь представлены модели такой конструкции практически любого размера и любого производителя. Выбрать нужную модель по характеристикам или цене не составит проблемы, а заказать можно прямо на сайте.
Формулы для расчёта телескопа
Основные формулы, показывающие на что примерно способен телескоп.
Не забывайте только, что это теория, на деле всё сильно зависит от качества изделия, правильности настройки и состояния атмосферы.
Кратность или увеличение телескопа (Г)
Максимальное увеличение (Г max)
Светосила
Светосила телескопа определяется в виде отношения D:F. Если не особо заморачиваться, то чем меньше это отношение, тем лучше телескоп подходит для наблюдения галактик и туманностей (например 1:5). А более длиннофокусный телескоп с соотношением вроде 1:12 лучше подходит для наблюдения Луны.
Разрешающая способность (b)
Из сказанного выше видно, что в обычных условиях минимальная разрешающая способность в 1″ достигается при апертуре 150мм у рефлекторов и около 125мм у планетников-рефракторов. Более апертуристые телескопы дают более чёткое изображение только в теории, ну или высоко в горах, где чистая атмосфера, либо в те редкие дни, когда «с погодой везёт».
Однако, не забывайте, что чем больше телескоп, тем ярче изображение, тем виднее более тусклые детали и объекты. Поэтому, с точки зрения обычного наблюдателя, изображение у больших телескопов всё равно оказывается лучше, чем у маленьких.
Вдобавок, в короткие промежутки времени атмосфера над вами может успокоиться настолько, что большой телескоп покажет картинку более чёткую, чем при том самом пределе в 1″, а вот маленький телескоп упрётся в это ограничение и будет очень обидно.
Так что, нет особого смысла ограничиваться 150-ю миллиметрами 😉
Предельная звёздная величина (m)
Приведу для справки таблицу соответствия апертуры телескопа D и предельной звёздной величины:
| D, мм | m | D, мм | m |
|---|---|---|---|
| 32 | 9,6 | 132 | 12.7 |
| 50 | 10,6 | 150 | 13 |
| 60 | 11 | 200 | 13,6 |
| 70 | 11,3 | 250 | 14,1 |
| 80 | 11,6 | 300 | 14,5 |
| 90 | 11,9 | 350 | 14,8 |
| 114 | 12,4 | 400 | 15,1 |
| 125 | 12,6 | 500 | 15,6 |
Выходной зрачок
Поле зрения телескопа
Поле зрения телескопа = поле зрения окуляра / Г
Поле зрения окуляра указано в его паспорте, а увеличение Г телескопа с данным окуляром мы уже знаем как расчитать: Г=F/f.
Чем полезно знание поля зрения телескопа?
Чем больше поле зрения телескопа, тем больший кусок неба виден, но тем мельче объекты.
Зная какое поле (угол) захватит ваш телескоп при заданном увеличении, и зная уговые размеры искомого объекта, можно прикинуть какую часть поля зрения займёт этот объект, то есть прикинуть общий вид того, что вы увидите в окуляре.
Если вы ищете объект не по координатам, а по картам, то полезно сделать из проволоки колечки, которые соответствуют на карте угловым полям зрения ваших окуляров в составе данного телескопа. Тогда гораздо легче ориентироваться: двигая телескоп от звезды к звезде и одновременно перемещая колечко на карте, вы легко можете сверять оба изображения.
Теперь, когда примерно ясна взаимосвязь характеристик телескопа, можно другими глазами посмотреть на то, что можно увидеть в телескопы разных размеров.
Владимир, 19 июля 2020 г.
Владимир, юмор оценил, разработками шпионского оборудования не занимаюсь 🙂
Николай, 19 July, 2020
Как решить эту задачу,не понимаю.
Фотоаппаратом с фокусным расстоянием объектива 9 см фотографировали далекие предметы на максимально близком для данного аппарата расстоянии 81 см. Определить, на сколько при этом пришлось выдвинуть вперед объектив.
Матвей, 25 июня 2020 г.
В таком виде я тоже условие не понимаю. Но, если предположить, что в задаче пропущено, что сначала просто фоткали далёкие предметы, а потом на максимально близком для данного фотоаппарата, то это похоже на задачу на формулу тонкой линзы:
1/f2 = 1/F-1/d2 = 1/9-1/81 = 9/81-1/81 = 8/81;
f2 = 81/8 = 10.125 см
f2-f1= 10.125-9 = 1.125см
Если что, я не виноват 🙂
Николай, 26 June, 2020
Как определить (по какой формуле) диапазон телескопа, если он необходим для наблюдения за звездами с атмосферной температурой, например, 10000:К?
Елена, 22 мая 2020 г.
Николай, 26 May, 2020
Максим, 30 апреля 2020 г.
Николай, 12 May, 2020
А мой телескоп наверное самый такой простой. Levenhuk Skyline 76*700AZ очень обидно то,что я могу посмотреть только окружность звезды я середина её тёмная. почему?ответьте если можно.
Татьяна, 16 февраля 2020 г.
Николай, 16 February, 2020
Елена Александровна, 16 августа 2019 г.
Николай, 16 August, 2019
Большое спасибо за статью и другие статьи вашего сайта, очень понятно и подробно, спасибо.
Александр, 16 августа 2019 г.
Пожалуйста. Спрашивайте, если что 🙂
Николай, 16 August, 2019
Замечательная статья. Благодарю. Celestron 120/1000 OMNI
Андрей, 24 ноября 2018 г.
Очень интересно и подробно всё описано. Для меня это очень нужная статья, т.к. недавно начал заниматься астрономией. Мой телескоп: Sturman HQ1400150EQ. Спасибо вам большое!
Виктор, 9 ноября 2018 г.