Γιάννης Σειραδάκης Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης ΤΗΛΕΣΚΟΠΙΑ Γιάννης Σειραδάκης Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης

Το Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

Οι κυματικές ιδιότητες του φωτός c = 300,000 km/s = 3*108 m/s λ×f = v

Οι κυματικές ιδιότητες του φωτός Το μήκος κύματος το μετράμε συνήθως σε nanometers (nm) ή Ångström (Å): 1 nm = 10-9 m 1 Å = 10-10 m = 0.1 nm Το μήκος κύματος στο οπτικό φάσμα εκτείνεται από 4000 Å έως 7000 Å (= 400 – 700 nm).

Οι σωματιδιακές ιδιότητες του φωτός Το φώς μπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελείται από σωματίδια τα οποία ονομάζονται φωτόνια Η ενέργεια ενός φωτονίου E, είναι ανάλογη προς τη συχνότητά του, f: Ε = h×f Η ενέργεια των φωτονίων δεν εξαρτάται από την ένταση του φωτός αλλά από το μήκος κύματος!!!

Κύρια χαρακτηριστικά οπτικών τηλεσκοπίων Διαθλαστικό ή Κατοπτρικό; Στήριξη Διάμετρος αντικειμενικού, D Εστιακή απόσταση, F Εστιακός λόγος, f = F/D, f/15 Μεγέθυνση, M = F/f Κλίμακα του ειδώλου, ″/mm Διακριτική ικανότητα, ω = 1.22 λ/D Οπτικό πεδίο, θ = α/Μ Μέγιστο μέγεθος, mmax

Ο φαινόμενο της ανάκλασης 40º 40º Κάτοπτρο

Το φαινόμενο της διάθλασης Αέριο Υγρό

Εστίαση με φακό και με κάτοπτρο Φακός Κάτοπτρο

Τα κύρια χαρακτηριστικά ενός τηλεσκοπίου Αποτελείται από 3 μέρη Αντικειμενικό φακό ή κάτοπτρο Το σωλήνα Τη στήριξη

Οι κύριες λειτουργίες ενός τηλεσκοπίου Συλλέκτης φωτονίων Εξαρτάται από τη συλλεκτική επιφάνεια Διακριτική ικανότητα- Εξαρτάται από τη διάμετρο του αντικειμενικού Μεγέθυνση Εξαρτάται από την εστιακή απόσταση του προσοφθάλμιου

Αρχή λειτουργίας τηλεσκοπίων Φακός Κάτοπτρο

Σύγχρονη κατασκευή κατόπτρων Η σύγχρονη τεχνολογία των υπολογιστών εξασφαλίζει σημαντική πρόοδο στο σχεδιασμό τηλεσκόπιο: 1. Μεγάλα αλταζιμουθιακά τηλεσκόπια Floppy mirror Segmented mirror 2. Ελαφρότερες κατασκευές, με δυναμικό έλεγχο από υπολογιστές

Προσαρμοσμένα οπτικά συστήματα Οι ελεγχόμενη από υπολογιστή στήριξη του καθρέφτη με τη χρήση εμβόλων, ρυθμίζει την επιφάνεια του κατόπτρου (πολλές φορές ανά δευτερόλεπτο) αντισταθμίζοντας τις παραμορφώσεις του οπτικού μετώπου εξαιτίας τη ατμοσφαιρικής διαταραχής

Ορισμός κλίμακας ειδώλου ″/mm

Ο δίσκος του Airy

Απαιτείται ισημερινή στήριξη Τύποι κατοπτρικών τηλεσκοπίων: α) Νευτώνειο β) Cassegrain γ) Γρηγοριανό δ) Coude εi) Schmidt εii) Maksutov Απαιτείται ισημερινή στήριξη Καταδιοπτρικό Σφαιρικό κάτοπτρο Διορθωτικός φακός Καταδιοπτρικό Σφ. κατοπτρο

Εστίες Coude και Cassegrain Εστία Nasmyth

Αλταζιμουθιακή στήριξη

α) Γερμανικός β) Αγγλικός γ) Διχαλωτός δ) Αγγλικός ΙΙ ε) Πεταλοειδής

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble

Ηλιακά τηλεσκόπια

Σφάλματα φακών α) Σφαιρική εκτροπή, β) Χρωματικό, γ) Κόμης, (δ) αστιγματισμός, ε και στ) Σφάλματα παραμόρφωσης

Σφάλματα φακών Χρωματικό σφάλμα Σφάλμα κόμης Σφαιρική εκτροπή

Τύποι προσοφθαλμίων α) Huygens β) Ramsden γ) Kellner δ) Παραλλαγές Erfle

Seeing Όσο καλό και αν είναι το τηλεσκόπιό μας, η ποιότητα των φωτογραφιών που παίρνουμε εξαρτάται από το seeing! Κακό seeing Καλό seeing

Φωτορύπανση

Ραδιοτηλεσκόπια Jansky, 1931

Διάγραμμα ακτινοβολίας ραδιοτηλεσκοπίου

Ραδιοτηλεσκόπια Εξαιρετικά μεγάλη συλλεκτική ικανότητα Με τη χρήση υπολογιστών κατασκευάζονται χάρτες του ραδιοφωνικού ουρανού

Ραδιοτσυμβολόμετρα Τα ραδιοφωνικά μήκη κύματος είναι πολύ μεγάλα. Επομένως τα απλά τηλεσκόπια, έχουν κακή διακριτική ικανότητα ωmin = 1.22 l/D.  Σημαντική βελτίωση της διακριτικής ικανότητα με τη χρήση ραδιοσυμβολομέτρων

Ραδιοτηλεσκόπια Ράδιοσυμβολόμετρα Παραβολικά τηλεσκόπια

Διαστημικός Σταθμός και Τηλεσκόπιο Διαστημικό τηλεσκόπιο Διαστημικός σταθμός

Ασκήσεις Να γίνει λεπτομερειακή σύγκριση διοπτρικών και κατοπτρικών τηλεσκοπίων. Ποια προετοιμασία πρέπει να γίνει προκειμένου να παρατηρήσετε αστέρες γνωστών ουρανογραφικών συντεταγμένων (α,δ), μ' ένα ισημερινό τηλεσκόπιο; [Προσοχή!] Να αναφερθούν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των διαφόρων τύπων ισημερινής στήριξης τηλεσκοπίων ως προς: i) Τη δυνατότητα σκόπευσης παραπόλιων αστέρων. ii) Τη δυνατότητα αποφυγής της αναστροφής του τηλεσκοπίου κατά τη διέλευση του από το μεσημβρινό επίπεδο, iii) Την οικονομία σε χώρο στέγασης, iν) Τη δυνατότητα στήριξης οργάνων μεγάλου βάρους. ν) Το γεωγραφικό πλάτος του τόπου εγκατάστασης.

Ασκήσεις Να βρεθεί η «ωφέλιμη μεγέθυνση» ενός τηλεσκοπίου διαμέτρου D (cm) σε μήκος κύματος λ, αν γνωρίζουμε ότι η διακριτική ικανότητα του ανθρώπινου οφθαλμού είναι 1′. Η μεγέθυνση αυτή είναι εκείνη με την οποία αξιοποιείται πλήρως η διακριτική ικανότητα του οργάνου. Να γίνει εφαρμογή του αποτελέσματος για το τηλεσκόπιο του Εργαστηρίου μας και για μήκος κύματος λ = 5600 Ǻ. [Ωφέλιμη μεγέθυνση: ] Να μετρηθεί ο χρόνος που χρειάζεται ένας αστέρας, γνωστών ουρανογραφικών συντεταγμένων, για να διασχίσει το οπτικό πεδίο του τηλεσκοπίου του Εργαστηρίου μας για διάφορους προσοφθάλμιους φακούς. Στη συνέχεια να υπολογιστεί η διάμετρος του οπτικού πεδίου του τηλεσκοπίου όταν χρησιμοποιούμε αυτούς τους προσοφθάλμιους φακούς.  Να βρεθεί η διακριτική ικανότητα, ω, του τηλεσκοπίου του Εργαστηρίου μας. Για μια παρατήρηση δυο γειτονικών σεληνιακών σχηματισμών, νομίζετε ότι, θα ήταν απαραίτητο να διαθέτουμε ένα τηλεσκόπιο καλύτερης διακριτικής ικανότητας; [Σύγκριση με διάμετρο Σελήνης!] .

Φαινόμενα Μεγέθη των μελών του Ασκήσεις 7) Ποια από τα παρακάτω ζεύγη διπλών αστέρων μπορούν να παρατηρηθούν με τηλεσκόπιο που έχει εστιακό λόγο f/15 και εστιακή απόσταση αντικειμενικού F= 3 m; . Ζεύγος Γωνιώδης απόσταση Φαινόμενα Μεγέθη των μελών του 1 1″.22 9 10 2 0″.30 7 8 3 1″.31 10 15 8) Να υπολογισθεί η εστιακή απόσταση του τηλεσκοπίου του Εργαστηρίου μας με τη βοήθεια μιας φωτογραφίας ενός αστρικού πεδίου που θα πάρετε μ' αυτό. Αν η ποιότητα της φωτογραφίας σας δεν είναι ικανοποιητική, τότε μπορείτε να χρησιμοποιείστε το υλικό που σας δίνουμε, δηλαδή: [Βλέπε παρακάτω] 9) Με τη βοήθεια της φωτογραφίας της Σελήνης που πήρατε στην εργαστηριακή άσκηση της Σελήνης να βρείτε τη φαινόμενη ημιδιάμετρο που παρουσίαζε η εκείνη τη βραδιά. Συγκρίνετε την τιμή που βρήκαμε με την τιμή της ημιδιαμέτρου, που δίνεται από την Αστρονομική Εφημερίδα για τη βραδιά αυτή. .

Άσκηση 8.1: Η περιοχή του ζ Orionis

Άσκηση 8.2 Χάρτης της περιοχής του ζ Orionis

[Προσοχή! Κατεβάστε την εικόνα 2-27 από την ιστοσελίδα του μαθήματος!] Άσκηση 8.3 Για την εκτέλεση της άσκησης, να διαλέξετε στη φωτογραφία δύο αστέρες Σ1, Σ2, και, με τη βοήθεια του χάρτη, να βρείτε τις ουρανογραφικές συντεταγμένες τους (α1, δ1), (α2, δ2), στη συνέχεια δε με τη βοήθεια του σφαιρικού τριγώνου ΠΣ1Σ2 να υπολογίστε τη γωνιώδη απόσταση ω των δύο αστέρων. Μετρείστε την απόσταση S των αστέρων Σ1 και Σ2 πάνω στη φωτογραφία και από τη σχέση k = ω/(S/M) να βρείτε την κλίμακα του ειδώλου. Επειδή οι αστέρες θεωρείται ότι βρίσκονται σε πολύ μεγάλη απόσταση, έχουμε S = ω F και επομένως: F = 206265/Κ [Προσοχή! Κατεβάστε την εικόνα 2-27 από την ιστοσελίδα του μαθήματος!]