Reektory se tøemi a ètyømi zrcadly
afokální teleskop
:
funguje jako reducer, expander svazku; je dùle¾itou souèástí slo¾itìj¹ích soustav
f2
f1
SA = f (K1 + 1, K2 + 1)
CO, AST = f (K2 + 1)
)
K1 = −1, K2 = −1
¾ádné aberace bez ohledu na polohu clony
afokální teleskop je anastigmatický aplanát!
⇒
3 zrcadla
Paul-Baker
=
afokální Cassegrain + M 3
• støed køivosti M 3 je zároveò vrcholem M 2
• ⇒ obrazová rovina je mezi M 2 a M 3
• parametry: K1 = −1, K2 = 0, K3 = 0, R2 = R3
• asféricity K2 a K3 vzájemnì kompenzují sférickou aberaci
• clona je na M 2
M2
a
M3
se chovají podobnì jako Schmidtova komora
f
R3
=
f1
R2
pø. 1.8m/f:2.2 Arizona Uni.
difrakènì limitované FOV ≈ 1 deg.
nevýhody:
• málo prostoru pro instrumentá¾ (spektroskop)
• vinìtace (20% svìtla), zhor¹uje se s rostoucím c ⇒ krátká
f oproti Cassegrainu
• Nutno stínit M 3 od rozptýleného svìtla
• efektivní ohnisková vzdálenost je dána køivostí zrcadel
Korsch
má mírnì sbíhavý svazek mezi
vìt¹í stínìní ≈ 35%
více místa pro instrumenty
K1, K2, K3 < −1
M2
a
M3
2-osý Korsch
sklonìné zrcadlo je umístìno ve výstupní pupile
dlouhá f
úplná vinìtace ve støedu FOV
ohnisková rovina je chránìna od rozptýleného svìtla
Robb
K1, K2, K3 < −1
velká vinìtace
+ vy¹¹í asférické èleny u
M1 , M2
4 zrcadla
kulové primární zrcadlo pro obøí teleskopy D > 20m
(brou¹ení mimoosových asférických segmentù je drahé)
3 zrcadla = 3 kónické konstanty
ale K1 = 0 je významným omezením
{ ¾ádný praktický anastigmatický aplanát
⇒ 4 zrcadla
motivace:
Paul-Schmidt
= PB + (K1 = 0), vstupní pupila na M 1:
CO, AST = 0; SA > 0
Podobnì jako u Paul-Bakerova teleskopu M 3 zobrazuje výstupní
pupilu afokálního teleskopu na M 4. To koriguje SA primárního
zrcadla
výstupní pupila afokálního teleskopu je ve støedu køivosti
K1 = 0, K2 = −1, K3 = 0, K4 < −1,
M3
(Gregory)
pouze 2-osé návrhy (jinak M 2 pøeká¾í zobrazení pupily na sebe
samu)
existují varianty jak s meziobrazem mezi M 3 a M 4, tak mezi M 2
a M3
Reektory: shrnutí
2 zrcadla:
•
jednoduchý
•
malé zorné pole (nìkolik úhlových minut)
•
vìt¹ina velkých teleskopù je tohoto typu
3 zrcadla:
•
excelentní obraz
•
velké zorné pole (1-2 stupnì)
•
¹patnì pøístupná ohnisková rovina
•
velké vinìtace
•
více stupòù volnosti pro korekci vad
4 zrcadla:
•
mo¾no pou¾ít primární sférické zrcadlo pøi zachování výborné
korekce vad
•
výhodný pro budoucí obøí zrcadla
•
zatím nebyl realizován
Schmidtova komora
(1930)
Pokud je clona na zrcadle, nelze zmìnou asféricity odstranit mimoosové aberace!
princip S. komory:
sférické zrcadlo s clonou v jeho støedu køivosti
tento systém nemá preferovanou osu ⇒ CO, AST= 0, ale SA> 0
korekce SA: asférický korektor v místì clony
barevná SA se minimalizuje vhodnou volbou neutrální zóny
f
3
2
2
t=
ρ ρ − ,
(n − 1)c4
2
c-clonové
þSchmidtùv prolÿ
èíslo
pro velmi svìtelné komory,
c < 2,
nutno pøidat dal¹í èleny:
t = aρ2 + bρ4 + cρ6
korektor je drahý, nároèný na výrobu
zrcadlo musí být vìt¹í ne¾ korektor,
DM = DC + 2DF
varianty:
{ achromatický korektor
{ plochý obraz, R0 = f (n−1)
n
R’
{ bez korektoru, c > 8
{ masivní sklo (spektroskopie)
detektor korektor
{ tlusté zrcadlo (spektroskopie)
hlavní výhoda:
•
•
ostrý obraz do kraje zorného pole, FOV≈ 5◦
ideální pøístroj pro pøehlídky oblohy
Palomarská pøehlídka oblohy (D = 48”, r. 1952)
http://archive.eso.org/dss/dss
Mt. Palomar, 48"
Nejvìt¹í Schmidtova komora (prùmìr zrcadla 2m)
Tautenburg, Nìmecko
Maksutova komora
Kolem 1940 snaha nahradit asférickou Schmidtovu desku jednodu¹¹ím korektorem.
Maksutov (Rusko): tlustý meniskus kompenzuje SA kulového zrcadla.
soustøedný Maksutov { ¾ádná preferovaná osa
⇒ CO, AST = 0
SA se koriguje meniskem
⇒ R1 , R 2 , t
Meniskus = tlustá èoèka
1
1 t (n − 1)2
f = (n − 1)
−
+
R1 R2
n R1 R2
soustøedný meniskus (t = R1 − R2 > 0; R1, R2 < 0) se chová jako
slabá rozptylka, která kompenzuje SA primárního zrcadla
nevýhoda: velká barevná vada
achromatizace (Maksutov):
n2
t = ( R1 − R2 ) 2
n −1
{ to je v rozporu se soustøedností menisku
⇒
SA,CO> 0
Kompaktní návrh:
1. tlou¹»ka menisku se volí podle vzorce nahoøe, objeví se mimoosové vady
2. tyto vady se z vìt¹í èásti odstraní posuvem menisku blí¾e k
zrcadlu
3. zkrácení pøístroje se dosáhne umístìním clony na meniskus
4. toto znovu vede k zhor¹ení komy a astigmatismu
5. koma se odstraní posuvem menisku je¹tì blí¾e k zrcadlu
Výsledkem je kompaktní, barevnì dobøe korigovaný pøístroj s reziduálním astigmatismem. Jeho typická délka je kolem 1.3-násobku
f1
Srovnání tøí Maksutových komor (f /3)
Poslední návrh se od prvního li¹í umístìním slabé spojné èoèky
do vstupní pupily (achromatizace)
Sféroachromatismus
Dobrá korekce barevné vady pro støed pupily (t.j. paraxiální paprsky) neznamená, ¾e se barevná vada nemù¾e projevovat pro
okrajové zóny.
Zmìnou tlou¹»ky korektoru o nìkolik procent mìníme zónu, pro
ni¾ baravná vada vymizí
Vliv tlou¹»ky menisku na zbytkovou barevnou vadu
Maksutov vs. Schmidt
•
•
•
Maksutova komora je obvykle je krat¹í ne¾ Schmidtova komora
výroba velkých menisku je stejnì obtí¾ná a drahá jako výroba Schmidtova korektoru, barevná vada je ale vìt¹í
Schmidt se preferuje pro D > 1m
Observatoø ve Zlínì, 160mm
Download

Re ektory se třemi a čtyřmi zrcadly