§ 29. Рефлекторы

Если в телескопе-рефракторе изображение создается объективом - компактной системой линз, то в рефлекторе его образуют лучи, отраженные от вогнутого зеркала. В рефлекторе использовано одно из геометрических свойств параболы, состоящее в том, что пучок прямых, параллельных оси симметрии AFB параболы, собирается после отражения в одной точке - главном фокусе F (рис. 57). Вращая параболу вокруг ее оси симметрии, мы получаем поверхность вращения - параболоид. Вогнутое зеркало рефлектора, называемое главным зеркалом,- часть поверхности параболоида; в центре зеркала находится вершина параболы. Направляя ось симметрии на светило, мы получаем его изображение в главном фокусе параболического зеркала.

Рис. 57. Отражение лучей от параболического зеркала

По такой схеме построены и радиотелескопы. Зеркало собирает радиоизлучение, а в фокусе зеркала находится антенна, принимающая излучение (рис. 58).

Рис. 58. Радиотелескоп

Устройство оптического телескопа-рефлектора несколько сложнее, так как надо вывести лучи из трубы телескопа с тем, чтобы изображение можно было рассматривать и изучать. В разных системах это осуществляется по-разному.

Одна из наиболее распространенных систем изобретена Ньютоном. В таком рефлекторе лучи выводятся в сторону при помощи наклонного плоского диагонального зеркала (рис. 59). Не менее распространенной является система Кассегрена (рис. 60). В процессе изготовления главного зеркала в его центре высверливают отверстие, после чего придают ему форму параболоида. На главной оптической оси между главным зеркалом и его главным фокусом устанавливают малое зеркало гиперболической формы, которое отражает падающий на него свет в центральное отверстие большого зеркал а, где и создается изображение наблюдаемого объекта.

Рис. 59. Ход лучей в рефлекторе системы Ньютона

Рис. 60. Ход лучей в рефлекторе системы Кассегрена

Рефлекторы обладают значительными преимуществами по сравнению с рефракторами. Параболическое зеркало изготовить не так просто, но все же гораздо легче, чем линзовый объектив, хотя бы потому, что у него одна поверхность, а у объектива - четыре. При изготовлении объектива предъявляют очень высокие требования к качеству оптического стекла. Для рефлектора качество стекла почти безразлично. Многие любители собственноручно изготовили для себя параболические зеркала из стеклянных дисков от иллюминаторов и с успехом применяют их для наблюдений (См. книгу М. С. Навашина. Телескоп астронома-любителя, Физматгиз, 1967.) Рефлектор не обладает хроматической аберрацией и передает цвета небесных тел без искажений.

Однако рефлектор имеет и ряд существенных недостатков. Один из них - сферическая аберрация. Только те лучи, которые параллельны главной оптической оси рефлектора, собираются в его главном фокусе в точку. Если же лучи не параллельны главной оптической оси, возникают сильные искажения изображений, гораздо более сильные, чем у рефрактора. Поэтому поле зрения, свободное от искажений, составляет всего несколько минут.

Второй недостаток связан с тем, что поверхность зеркала надо серебрить или алюминировать, а этот слой с течением времени тускнеет и его надо возобновлять. Третий недостаток состоит в том, что центрировка зеркал время от времени нарушается и рефлектор приходится заново настраивать. Все же главным недостатком рефлектора является ограниченность поля зрения. Поэтому в последнее время находят все большее применение комбинированные телескопы более сложных систем.

Одну из таких систем, называемую менисковым телескопом, разработал известный советский оптик Д. Д. Максутов. В ней лучи проходят через мениск (линзу с двумя сферическими поверхностями, направленными выпуклостью в одну сторону) и попадают на сферическое вогнутое зеркало, от которого отражаются (рис. 61) по направлению к мениску. Небольшое алюминироваыное пятнышко на внутренней стороне мениска отражает лучи в обратном направлении. Далее лучи проходят сквозь центральное отверстие в зеркале и создают изображение, которое можно фотографировать или рассматривать в окуляр. Достоинства менискового телескопа Максутова состоят в том, что он почти свободен от хроматической аберрации, обладает сравнительно большим полем зрения и имеет небольшую длину. По этому типу промышленность выпускает объективы МТО-1000 (менисковый объектив Максутова с фокусным расстоянием 1000 мм), который используется для фотографических целей, но если приспособить к нему окуляр, то его можно превратить в неплохой телескоп.

Рис. 61. Ход лучей в телескопе Максутова