Знакомство с устройством и приёмами работы оптического телескопа профессионального типа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторная работа №3.

Знакомство с устройством и приёмами работы оптического телескопа профессионального типа



Цель работы: Ознакомиться с астрономическим телескопом РК-30; его техническими характеристиками; освоение приборов работы с телескопом.

Теоретическая часть

Телескоп имеет три основных назначения:

1) собирать излучения от небесных светил на приемное устройство (глаз, фотографическую пластинку спектрограф и т.д.);

2) строить в своей фокальной плоскости изображение объекта или определенного участка неба;

3) помочь различить объекты, расположенные на близком расстоянии друг от друга и поэтому неразличимые невооруженным глазом.

К оптическим телескопам относят, прежде всего, рефракторы и рефлекторы. Главная часть простейшего рефрактора - объектив - двояковыпуклая линза, установленная в передней части телескопа. Объектив собирает излучение. Чем больше размеры объектива D, тем больше собирает излучения телескоп, тем более слабые источники могут быть обнаружены им. Чтобы избежать хроматической аберрации, линзовые объективы делают составными. Однако в случаях, когда требуется свести к минимуму рассеяние в системе, приходится использовать и одиночную линзу. Расстояние от объектива до главного фокуса называется главным фокусным расстоянием F.

Самый большой рефрактор в мире, который находится в Йеркской обсерватории в США, имеет линзу диаметром в 1 м. Линза с большим диаметром была бы слишком тяжела и сложна в изготовлении.

Основным элементом рефлектора является зеркало - отражающая поверхность сферической, параболической или гиперболической формы. Обычно оно делается из стеклянной или кварцевой заготовки круглой формы и затем покрывается отражающим покрытием (тонкий слой серебра или алюминия). Точность изготовления поверхности зеркала, т.е. максимально допустимые отклонения от заданной формы, зависит от длины волны света, на которой будет работать зеркало. Точность должна быть лучше, чем л/8. К примеру, зеркало, работающее в видимом свете (длина волны л = 0,5 микрона), должно быть изготовлено с точностью 0,06 мкм (0,00006 мм).

Обращенная к глазу наблюдателя оптическая система называется окуляром. В простейшем случае окуляр может состоять только из одной положительной линзы (в этом случае мы получим сильно искаженное хроматической аберрацией изображение).

Важнейшими характеристиками телескопа (помимо его оптической схемы, диаметра объектива и фокусного расстояния) являются проницающая сила, разрешающая способность, относительное отверстие и угловое увеличение.

Проницающая сила телескопа характеризуется предельной звездной величиной m самой слабой звезды, которую можно увидеть в данный инструмент при наилучших условиях наблюдений. Для таких условий проницающую силу можно определить по формуле:

m=2,1+5lgD, (21)

где D - диаметр объектива в миллиметрах.

Таблица 2.3 - Зависимость диаметра объектива от предельной звёздной величины

Диаметр объектива, мм	Предельная звездная величина
60	11,0m
100	12,1m
200	13,6m
500	15,6m
1000	17,1m



Разрешающая способность - минимальный угол между двумя звездами, видимыми раздельно. Если невооруженным глазом можно различить две звезды с угловым расстоянием не менее 2', то телескоп позволяет уменьшить этот предел в Г раз.

Ограничение на предельное увеличение накладывает явление дифракции - огибание световыми волнами краев объектива. Из-за дифракции вместо изображения точки получаются кольца.

Угловой размер центрального пятна (теоретическое угловое разрешение):

д=л/D. (22)

Разрешающая способность может вычисляться по формуле:

д=140/D, (23)

где д - разрешение в секундах, D - диаметр объектива в миллиметрах.

Для видимых длин волн при л = 550 нм на телескопе с диаметром D = 1 м теоретическое угловое разрешение будет равно д = 0,1". Практически угловое разрешение больших телескопов ограничивается атмосферным дрожанием. При фотографических наблюдениях разрешающая способность всегда ограничена земной атмосферой и погрешностями гидирования и не бывает лучше 0,3". При наблюдениях глазом из-за того, что можно попытаться поймать момент, когда атмосфера относительно спокойна (достаточно нескольких секунд), разрешающая способность у телескопов с диаметром D, большим 2 м, может быть близка к теоретической.

Хорошим считается телескоп, собирающий более 50% излучения в кружке 0,5". Относительное отверстие - отношения диаметра D к фокусному расстоянию F:



A=D/F. (24)

У телескопов для визуальных наблюдений типичное значение относительного отверстия 1/10 и меньше. У современных телескопов она равна 1/4 и больше. Часто вместо относительного отверстия используется понятие светосилы, равной:

(D/F)².(25)

Светосила характеризует освещенность, создаваемую объективом в фокальной плоскости. Относительным фокусным расстоянием телескопа (обозначается перевернутой буквой А) называется величина, обратная относительному отверстию:

A=F/D.(26)

В фотографии эта величина часто называется диафрагмой. Угловое увеличение (или просто увеличение) показывает, во сколько раз угол, под которым виден объект при наблюдении в телескоп, больше, чем при наблюдении глазом. Увеличение равно отношению фокусных расстояний объектива и окуляра [29]:

Г = Fоб / fок.(27)

На рисунке 2.6 изображён телескоп профессионального типа РК-30 с открытым забрало обращённый в сторону наведения на объект.



Рисунок 2.6 - Телескоп РК-30 [30]

Для подробного изучения была подготовлена последовательность подготовки телескопа к работе. Фокусировка и наведение на объект:

1. Рассчитать заранее любым способом момент времени благоприятный для начала наблюдений.

2. Включить общее питание сети.

3. Открыть забрало. Повернуть купол и направить его на объект (Рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 - Управления забрало и куполом

Описание кнопок управления забрало и куполом:

ь Кнопка 1 - вверх.

ь Кнопка 2 - вниз.

ь Кнопка 3 - по часовой стрелки.

ь Кнопка 4 - против часовой стрелки.

ь Кнопка 5 - стоп.

4. Расчехлить телескоп.

5. Включить прибор управления телескопом.

Порядок наведения и управления телескопом.

6. При помощи пульта управления навести телескоп на объект (Описание положения и функций кнопок пульта дано на рисунке 2.8).

Рисунок 2.8 - Пульт управления телескопом

Описание положения функций и кнопок:

ь Кнопка 1 - Фокус зеркала.

ь Кнопка 2 - Вверх.

ь Кнопка 3 - Ускорение.

ь Кнопка 4 - Влево.

ь Кнопка 5 - Вниз.

ь Кнопка 6 - Фокус зеркала.

ь Кнопка 7 - Клавиша ведения.

ь Кнопка 8 - Вправо.

ь Кнопка 9 - Клавиша ведения.

7. После наведения телескопа на объект, включить ведение (Ведение включается 3 крайними правыми кнопками сверху, нажиманием их одновременно) (см. Рисунок 2.9).

Рисунок 2.9 - Пульт управления телескопом

8. Навести телескоп на примерное расположение объекта, используя искатель, дальше при помощи широкоугольного окуляра выставить объект по центру. В зависимости от объекта подобрать окуляр. Для объекта с большими размерами используется широкоугольный окуляр, а для малых объектов используется окуляр с большим увеличением.

9. Для того чтобы сделать снимок объекта используется ПЗС-матрица. После того как навели телескоп на объект фиксируем ПЗС-матрицу на телескоп (Рисунок 2.10).



Рисунок 2.10 - Крепления матрицы к телескопу РК-30

ПЗС-матрица подключается к ноутбуку и к питанию (Рисунок 2.11).

Рисунок 2.11 - Общий вид в сборе

На ноутбуке предварительно должна стоять программа для управления ПЗС - матрицей. Настраиваем фокус матрицы при помощи программы. При этом вращаем винт тубуса и добиваемся чёткого изображения. Делаем фотографии нажатием кнопки мыши на значок Capture как показано на рисунках 2.12-2.15.

астрономический телескоп светосила фокусный



Рисунок 2.12 - Последовательность действий для фотографирования интересующих нас объектов с помощью программы

Рисунок 2.13 - Последовательность действий для фотографирования интересующих нас объектов с помощью программы

Рисунок 2.14 - Последовательность действий для фотографирования интересующих нас объектов с помощью программы



Рисунок 2.15 - Последовательность действий для фотографирования интересующих нас объектов с помощью программы

Тестовые задания

1) В конструкции телескопа может отсутствовать:

a. объектив;

b. приёмник излучения;

c. труба, тубус;

d. монтировка;

e. окуляр.

2) Если в качестве приёмника излучения в оптическом телескопе применяется фотоэлектронный умножитель, фотокатод, фотоэмульсия, то в его конструкции отсутствует:

a. объектив;

b. труба;

c. тубус;

d. монтировка;

e. окуляр.

3) Объективом рефлектора, рефрактора служит:

a. фазовая решётка;

b. дифракционная решётка;

c. зонная решётка;

d. линза;

e. зеркало.

4) Какова ширина кольца Юпитера, если с космического корабля, находящегося от него на расстоянии 3,4810⁵ км, оно было видно под углом 126?

a. 7600 км;

b. 8900 км;

c. 10200 км;

d. 9400 км;

e. 7500 км.

5) Во сколько раз ускорение свободного падения на уровне фотосферы Солнца больше ускорения свободного падения на поверхности Земли, если масса Солнца в 333 000 раз больше массы Земли, а его радиус в 109 раз превосходит радиус Земли.

a. в 32 раз больше земного;

b. в 38 раз больше земного;

c. в 28 раз больше земного;

d. в 22 раз больше земного;

e. в 26 раз больше земного.

6) Видимая звездная величина звезды Капелла ( Возничего) равна +0,1^m, а абсолютная звездная величина равна -0,6^m. Определите расстояние до этой звезды в световых годах:

a. 25 св. лет.

b. 35 св. лет.

c. 45 св. лет.

d. 55 св. лет.

e. 65 св. лет.

7) Одна из осей монтировки всегда направлена в:

a. полюс мира;

b. зенит;

c. верхнюю точку экватора;

d. нижнюю точку экватора;

e. точку равноденствия.

8) В качестве регистрирующего элемента используется:

a. глаз;

b. фотоэмульсия;

c. [ПЗС-матрица, телевизионный приёмник, электронно-оптический преобразователь, фотоумножитель, фотокатод, фотосопротивление];

d. радиометр;

e. болометр.

9) Параллакс Веги ( Лиры) 0,123. Чему равно расстояние до этой звезды в парсеках?

a. 6;

b. 7;

c. 8;

d. 9;

e. 10.

10) Экспериментальным методом является исследование тел Солнечной системы с помощью:

a. нейтрино;

b. радиолокации, лазерной локации;

c. гамма квантов;

d. [рентгеновского, ультрафиолетового] излучения;

e. нет правильного ответа.

Размещено на Allbest.ru