กล้องโทรทรรศน์

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง

กล้องโทรทรรศน์ คืออุปกรณ์ที่ใช้ขยายวัตถุท้องฟ้าโดยอาศัยหลักการรวมแสง เพื่อให้สามารถมองเห็นวัตถุท้องฟ้าที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า หรือทำให้มองเห็นได้ชัดขึ้น และมีขนาดใหญ่ขึ้น กล้องโทรทรรศน์ได้ถูกคิดค้นขึ้นครั้งแรกเมื่อปี ค.ศ. 1608 โดยฮานส์ ช่างทำแว่นคนหนึ่งซึ่งต่อมาค้นพบว่าหากนำเลนส์มาวางเรียงกับให้ได้ระยะที่ถูกต้องเลนส์สามารถขยายภาพที่อยู่ไกลๆได้ใกล้ขึ้น และ 1 ปีต่อมา กาลิเลโอ กาลิเลอิ ก็ได้ นำมาสำรวจท้องฟ้าเป็นครั้งแรกซึ่งในตอนนั้นเป็นกล้องหักเหแสงที่มีกำลังขยายไม่ถึง 30 เท่า เท่านั้นแต่ก็ทำให้เห็นรายละเอียดต่างๆมากมายของดวงดาวต่างๆที่ยังไม่เคยเห็นมาก่อนทำให้เป็นจุดเริ่มต้นของการเริ่มมาสำรวจท้องฟ้าโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ในที่สุด

กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสง[แก้]

กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสงเป็นกล้องที่ถูกสร้างขึ้นเป็นครั้งแรกโดยฮานส์ ช่างทำแว่นคนหนึ่ง ซึ่งต่อมาค้นพบว่าหากนำเลนส์มาวางเรียงกันให้ได้ระยะที่ถูกต้องเลนส์สามารถขยายภาพที่อยู่ไกลๆได้ใกล้ขึ้น และ 1 ปีต่อมา กาลิเลโอ กาลิเลอี ก็ได้ นำมาสำรวจท้องฟ้าเป็นครั้งแรกโดยตัวกล้องจะมีเลนส์ 2 ตัวขึ้นไปคือ เลนส์วัตถุ และเลนส์ตา โดยเลนส์วัตถุจะทำหน้าที่รับภาพจากวัตถุ แล้วหักเหแสงไปยังเลนส์ใกล้ตา ซึ่งเลนส์ใกล้ตาจะทำหน้าที่ขยายภาพจากเลนส์วัตถุอีกทีหนึ่ง โดยลักษณะการวางเลนส์จะใช้เลนส์วัตถุที่มี ความยาวโฟกัส ยาว และเลนส์ใกล้ตาที่มีความยาวโฟกัสสั้น โดยในการวางเลนส์ จะวางเลนส์วัตถุ (ความยาวโฟกัสยาว) ไว้ด้านหน้า และเลนส์ใกล้ตา (ความยาวโฟกัสสั้น) ไว้ด้านหลัง โดยระยะห่างของเลนส์ 2 ตัวนี้คือ ความยาวโฟกัสเลนส์วัตถุ + ความยาวโฟกัสเลนส์ตา เป็นต้น

ตัวอย่างภาพดวงจันทร์ที่ได้จากกล้องโทรทรรศน์

สำหรับกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงของกาลิเลโอนั้น เลนส์วัตถุจะเป็นเลนส์นูน และเลนส์ตาจะเป็นจากเลนส์เว้า ซึ่งข้อดีของการใช้ระบบเลนส์แบบนี้คือภาพที่ได้จะเป็นภาพหัวตั้งโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์อื่นมาช่วย แต่ข้อเสียของการใช้เลนส์เว้าเป็นเลนส์ตาคือระบบกล้องจะมีมุมมองภาพที่แคบมาก ต่อมา โยฮันเนส เคปเลอร์ได้ใช้เลนส์นูนเป็นเลนส์ตาของกล้องโทรทรรศน์แทน ซึ่งทำให้ระบบกล้องโทรทรรศน์ให้ภาพกลับหัว และมีมุมมองภาพกว้างขึ้น ระบบเลนส์แบบนี้ได้ถูกพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และใช้งานมาจนถึงปัจจุบัน

*ในการใช้ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงนี้ มีทั้งข้อดีและข้อเสีย ดังนี้

ข้อดี ของกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงนี้ เหมาะสำหรับมือใหม่ เนื่องจาก ราคาถูก (เมื่อเทียบกับแบบอื่น), เคลื่อนย้าย, ประกอบใช้งานง่าย, และเนื่องจากไม่ต้องตั้งอะไรมากนัก ทำให้บำรุงรักษาง่าย นอกจากนี้ โครงสร้างของกล้อง ก็ป้องกันฝุ่นในตัวอยู่แล้ว ข้อเสีย ขนาดสูงสุดของเลนส์วัตถุไม่มากนัก ซึ่งทั่วไปจะมีขนาดประมาณ 3-5 นิ้ว ดังนั้น ไม่สามารถสังเกตวัตถุที่จางมากๆ นอกจากนี้ ขนาดของเลนส์วัตถุที่ใหญ่มาก จะทำให้ภาพที่ได้มีสีเพี้ยน เนื่องจากการหักเหของแต่ละสี ในสเปคตรัมของแสงไม่เท่ากัน ทำให้ต้องมีการเคลือบเลนส์ เพื่อแก้ไข ทำให้ราคาสูงขึ้นอีก และกล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้ มักมากับกระจกสะท้อน (The Right-angle Mirror or Diagonal Mirror) เพื่อช่วยให้สะดวกในการดูดาว ทำให้ภาพที่ได้ กลับจากซ้ายไปชวา ทำให้มือใหม่ ยากต่อการเปรียบเทียบกับแผนที่ฟ้าได้


                                                                              ภาพที่ 1  กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง
                                                                  คลิก เพื่อดูภาพเคลื่อนไหว

ความคลาดสีของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสง[แก้]

หากว่าเราใช้ปริซึมมาส่องกับแสงแดดจะพบว่า ปริซึมจะแตกแสงออก 7 สีด้วยกันเพราะปริซึมจะหักเหแสงเหล่านั้น และถ้าสังเกตให้ดีเข้าไปอีกจะเห็นว่าสีที่หักเหมานั้นแต่ละสีจะยาวออกมาจากแท่งแก้วปริซึมไม่เท่ากันและเราจะเรียกปรากฏการณ์เหล่านี้ว่าดัชนีความหักเหของสีไม่เท่ากันและถ้าหากมาใช้กับเลนส์เราจะเรียกว่าความคลาดสีหรือ ความคลาดรงค์ นั่นเอง

ความคลาดสีจะพบได้กับเลนส์ที่มีคุณภาพต่ำโดยเกิดจากการที่สีของแสงต่างมีดัชนีความหักเหของไม่เท่ากันทำให้สีแต่ละสีไม่สามารถมารวมกันที่จุดรวมภาพจัดเดียวกันได้และทำให้เกิดรุ้งที่ขอบภาพ และในที่สุดภาพที่ได้มีแสงสีไม่ครบในภาพ และแสงที่หายไปจะเกินออกตรงขอบภาพ

ในอดีตได้มีการพยายามแก้ความคลาดสีด้วยการเพิ่มความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุขึ้นแต่จะทำให้กล้องยาวมากหลายสิบเมตรทำให้การที่จะขยายกล้องหันหาดาวที่ต้องการศึกษาเป็นไปด้วยความยุ่งยากและคุณภาพที่ได้ก็ไม่ดีเท่าที่ควร

แสดงถึงความคลาดสีที่เกิดขึ้น

ปัจจุบัน เราแก้ปัญหาความคลาดสีของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงได้โดยการใช้เลนส์เว้า และเลนส์นูน ที่มีดัชนีหักเหแสงแตกต่างกันมาประกอบ เป็นเลนส์ 2 ชิ้นที่สามารถแก้ให้แสงสีเขียวและแดงมีจุดโฟกัสใกล้กันมากขึ้นได้ เรียกว่าเลนส์ Doublet Achromatic และมีการใช้เลนส์ถึง 3 ชิ้น (Triplet Apochromatic) หรือมากกว่าได้ และอาจมีการใช้ชิ้นเลนส์พิเศษเช่นเลนส์ ED (Extra-Low Dispersion) หรือเลนส์ Fluorite เพื่อให้ภาพที่มีความคลาดสีน้อยที่สุด แต่การใช้เลนส์จำนวนมาก หรือชิ้นเลนส์พิเศษเหล่านี้ ทำให้กล้องโทรทรรศน์มีราคาสูงขึ้นมากเช่นกัน

ในการใช้กล้องโทรทรรศน์ ต่างก็มีทั้งข้อดีและข้อเสีย ดังต่อไปนี้[แก้]
#ข้อดี ของกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงนี้ เหมาะสำหรับมือใหม่ เนื่องจาก ราคาถูก (เมื่อเทียบกับแบบอื่น), เคลื่อนย้าย, ประกอบใช้งานง่าย, และเนื่องจากไม่ต้องตั้งอะไรมากนัก ทำให้บำรุงรักษาง่าย นอกจากนี้ โครงสร้างของกล้อง ก็ป้องกันฝุ่นในตัวอยู่แล้ว
#ข้อเสีย  ขนาดสูงสุดของเลนส์วัตถุไม่มากนัก ซึ่งทั่วไปจะมีขนาดประมาณ 3-5 นิ้ว ดังนั้น ไม่สามารถสังเกตวัตถุที่จางมากๆ นอกจากนี้ ขนาดของเลนส์วัตถุที่ใหญ่มาก จะทำให้ภาพที่ได้มีสีเพี้ยน เนื่องจากการหักเหของแต่ละสี ในสเปคตรัมของแสงไม่เท่ากัน ทำให้ต้องมีการเคลือบเลนส์ เพื่อแก้ไข ทำให้ราคาสูงขึ้นอีก และกล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้ มักมากับกระจกสะท้อน (The Right-angle Mirror or Diagonal Mirror) เพื่อช่วยให้สะดวกในการดูดาว ทำให้ภาพที่ได้ กลับจากซ้ายไปชวา ทำให้มือใหม่ ยากต่อการเปรียบเทียบกับแผนที่ฟ้าได้

กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง[แก้]

กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสงสร้างได้สำเร็จครั้งแรกในปี ค.ศ. 1668 โดย ไอแซค นิวตันซึ่งในตอนนั้นถือเป็นเรื่องที่ใหม่มากสำหรับวงการดาราศาสตร์ในสมัยนั้น หลักการทำงานของกล้องสะท้อนแสงจะใช้กระจกเว้าสะท้อนแสงแทนที่จะใช้เลนส์ในการหักเหแสง โดยยังมีหลักการที่คล้ายคลึงอยู่บ้างคือ จะใช้กระจกเว้าที่มีความยาวโฟกัสยาว (เหมือนเลนส์วัตถุของกล้องหักเหแสง) สะท้อนแสงจากวัตถุเข้าที่กระจกรองซึ่งจะสะท้อนแสงของวัตถุเข้าที่เลนส์ตาและเข้าตาของผู้ใช้ในที่สุด โดยกล้องชนิดนี้มีข้อดีคือกล้องสามารถที่จะผลิตให้มีขนาดหน้ากล้องใหญ่มาก ๆ ได้ซึ่งจะทำให้สำรวจวัตถุที่จางบนท้องฟ้าได้ดีขึ้น และเมื่อเทียบกับกล้องหักเหแสงหากหน้ากล้องเท่ากันแล้วกล้องแบบสะท้อนแสงจะมีราคาถูกกว่ามาก แต่ทั้งนี้ก็มีราคาเริ่มต้นที่ไม่ถูกนักเหมือนกับกล้องหักเหแสง และกล้องชนิดนี้ยังสามารถใช้สำรวจช่วงคลื่นได้หลากหลายกว่ากล้องหักเหแสง เพราะช่วงคลื่นเหล่านั้นจะไม่ถูกดูดซับโดยแก้วของเลนส์อีกทั้งยังไม่พบปัญหาเรื่องความคลาดสีของกล้องหักเหแสงออกไปจนหมดเพราะกล้องใช้หลักการการสะท้อนจะไม่มีปัญหาเรื่องความคลาดสีเข้ามาเกี่ยวข้อง

แต่กล้องชนิดนี้มีข้อเสียคือตรงหน้ากล้องจะมีกระจกรองบังหน้ากล้องอยู่ (เพื่อสะท้อนแสงจากกระจกเว้าเข้าสู่เลนส์ตา) จึงทำให้แสงผ่านเข้าได้น้อยลงและทำให้ภาพมืดลงด้วยด้วยสาเหตุนี่กล้องชนิดสะท้อนแสงจะต้องมีขนาดหน้ากล้องใหญ่เพื่อชดเชยข้อเสียดังกล่าวและจะทำให้ราคาแพงขึ้นด้วยแต่ถึงอย่างไรก็ดีผู้ศึกษามักจะนิยมใช้กล้องสะท้อนแสงมากกว่ากล้องหักเหแสงเพราะมีราคาที่ถูกกว่าเมื่อหน้ากล้องเท่ากันและสามารถเลือกซื้อกล้องที่มีหน้ากล้องใหญ่ ๆ ได้

=====คุณภาพของกล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง และการเลือกซื้อใช้ มีทั้งข้อดีและข้อเสีย ดังนี้=====
#ข้อดี    คือ ของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงนี้ เหมาะสำหรับทั่วไป เนื่องจาก ภาพที่ได้มีคุณภาพดี, ราคาไม่สูงมาก นอกจากนี้ ภาพที่ได้ก็เหมือนจริง (ไม่กลับข้าง) นอกจากนี้ ขนาดของหน้ากล้อง ซึ่งมีความสำคัญต่อการรับแสง กล้องชนิดนี้ ก็มีขนาดให้เลือกมากกว่าและดัชนีความหักเหของแสงไม่เท่ากันทำให้แสงสีต่าง ๆ มักมีจุดโฟกัสไม่เท่ากันและเกิดรุ้งบริเวณขอบภาพในที่สุด วิธีการแก้ปัญหาในอดีตได้พยายามแก้ปัญหามานานแล้ว โดยการเพิ่มความยาวโฟกัสเลนส์วัตถุจนทำให้มีสีน้อยลงแต่ยุ่งยากมาก และไม่สะดวกเป็นอย่างยิ่ง
#ข้อเสีย  คือ กระจกสะท้อนที่สอง (Secondary Mirror or Reflecting Mirror) ที่อยู่ภายในกล้อง ที่ทำหน้าที่สะท้อนภาพ     มายังเลนส์ตานั้น จะลดพื้นที่รับแสงของกล้องแบบนี้ ทำให้เมื่อขนาดของหน้ากล้องเท่ากัน กล้องแบบหักเหแสงจะรับแสงได้มากกว่า ทำให้เห็นภาพวัตถุที่จางกว่าได้ (แต่กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง มีขนาดของหน้ากล้องที่ใหญ่กว่าให้เลือกแทน) และกล้องแบบนี้ ก็ต้องการการดูแลรักษา โดยเฉพาะการป้องกันฝุ่น หรือน้ำค้าง เนื่องจากด้านหน้าของกล้อง เปิดออกรับแสงโดยตรง โดยไม่มีอะไรมาปิดไว้

ระบบฐานตั้งกล้องดูดาว[แก้]

ในการใช้กล้องดูดาวอุปกรณ์ที่สำคัญไม่แพ้กันเลยคือขาตั้งกล้องซึ่งจะทำให้ที่ตั้งกล้องไว้และหันกล้องไปในทิศทางที่ถูกต้องและล็อกอยู่ที่วัตถุนั้นเพื่อให้ผู้ศึกษาสามารถที่จะศึกษาวัตถุนั้นได้อย่างง่ายดาย แต่ในการสำรวจท้องฟ้านั้นขาตั้งกล้องกล้องจะต้องมีความแม่นยำและเที่ยงตรง รวมทั้งมั่นคงเป็นพิเศษทั้งนี้เพราะการสำรวจดวงดาวนั้นมีมุมในการหันขาตั้งกล้องที่สั้นมากๆอีกทั้งหากกล้องมีกำลังขยายที่สูงเข้าไปอีกการสั่นเพียงเล็กน้อยของขาตั้งกล้องจะทำให้ภาพนั้นสั่นไหวมากและไม่สามารถที่จะสำรวจท้องฟ้าได้เลยยังไม่รวมถึงการที่ดาวจะเคลื่อนที่ไปเรื่อยๆบนท้องฟ้าตามการหมุนของโลก ซึ่งหากสังเกตด้วยตาเปล่าก็จะไม่สามารถสังเกตเห็นได้แต่ในกำลังขยายสูงๆจะเห็นได้ว่าดาว กำลังเคลื่อนที่อยู่ซึ่งการเคลื่อนที่นี้จะทำให้ดาวหลุดออกนอกกล้องอย่างรวดเร็วและไม่สามารถสำรวจวัตถุนั้นได้จึงต้องใช้ขาตั้งกล้องที่มีความสามารถต่างๆเข้ามาทดแทนปัญหานี้ต่อไป

ฐานตั้งกล้องชนิดมุมเงย-มุมทิศ (Alt-azimuth Mount) ฐานตั้งกล้องชนิดนี้จะคุ้นเคยกันดีเพราะเป็นขาตั้งกล้องชนิดเดียวกับขาตั้งกล้องถ่ายภาพโดยทั่วไป ฐานตั้งกล้องชนิดนี้มีแกนหมุน 2 แกน คือแกนหมุนในแนวราบเพื่อปรับมุมทิศ และแกนหมุนในแนวดิ่งเพื่อปรับมุมเงย ข้อดีของขาตั้งชนิดนี้คือใช้งานง่ายและมีราคาถูก ส่วนข้อเสียสำคัญคือ ขาตั้งกล้องชนิดนี้ ต้องใช้การหมุนมอเตอร์ทั้ง 2 แกน เพื่อติดตามการเคลื่อนที่ขึ้นตกของวัตถุท้องฟ้า ทำให้ไม่สามารถติดตามวัตถุท้องฟ้าได้นิ่ง พอที่จะใช้ในงานถ่ายภาพทางดาราศาตร์ได้ และทำให้เกิดปัญหาการหมุนของภาพ (Field Rotation) เมื่อใช้ถ่ายภาพเป็นระยะเวลานานอีกด้วย

ฐานตั้งกล้องชนิดอิเควทอเรียล (Equatorial Mount) ฐานตั้งกล้องชนิดนี้ออกแบบมาสำหรับการใช้งานทางดาราศาสตร์โดยเฉพาะ ประกอบไปด้วยแกนหมุน 2 แกนที่มีแกนหนึ่งชี้ไปที่ขั้วฟ้าเหนือ (ใกล้กับดาวเหนือ) เรียกว่า Polar Axis และอีกแกนหนึ่งที่หมุนตั้งฉากกัน เรียกว่าแกนเดคลิเนชัน (Declination Axis) ฐานตั้งกล้องชนิดนี้มีการใช้งานอ้างอิงกับระบบพิกัดศูนย์สูตรฟ้า ซึ่งแกน Polar นั้น ทำหน้าที่เปลี่ยนพิกัด Right Ascension และ แกนเดคลิเนชั่นทำหน้าที่เปลี่ยนพิกัด Declination เพื่อเล็งไปที่วัตถุท้องฟ้าที่ต้องการ และเมื่อเวลาผ่านไป ดาวจะเคลื่อนที่รอบขั้วฟ้าเหนือ ทำให้เราสามารถติดตามดาวด้วยการหมุนแกน Polar เพียงแกนเดียวได้ ทำให้ฐานตั้งชนิดนี้สามารถติดตามวัตถุท้องฟ้าได้แม่นยำกว่า และเหมาะกับการใช้งานทางดาราศาสตร์มากกว่าแบบแรก ในการใช้งานจริง เราจะติดมอเตอร์เพื่อขับแกน Polar เพื่อให้กล้องตามดาวได้ตลอดเวลา

ฐานตั้งกล้องคอมพิวเตอร์ (Computerized Mount) เป็นฐานตั้งกล้องที่มีการฝังระบบคอมพิวเตอร์ลงไป ทำให้สามารถชี้ไปที่วัตถุท้องฟ้าที่กำหนดได้อัตโนมัติ โดยการระบุวัตถุที่ต้องการลงไปบนระบบควบคุม ซึ่งอาจเป็นรีโมต หรือโปรแกรมคอมพิวเตอร์ ฐานตั้งกล้องจะรับพิกัดของวัตถุนั้นจากฐานข้อมูล และหมุนกล้องไปที่วัตถุนั้น

คุณลักษณะของกล้องโทรทรรศน์ 2[แก้]

ตัวแปรต่างๆ ของกล้องโทรทรรศน์ ที่เราควรรู้จัก คือ ...

    1. ขนาดของหน้ากล้อง (Aperture): ตัวแปรที่สำคัญที่สุด ของกล้องโทรทรรศน์ คือ ขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลาง ของกล้อง ซึ่งหมายถึงขนาดของเลนส์วัตถุ (ในกล้องโทรทรรศน์ แบบหักเหแสง) หรือขนาดของกระจกสะท้อนแสง (ในกล้องโทรทรรศน์ แบบสะท้อนแสง) ทั้งนี้ก็เพราะว่า การที่วัตถุมองไม่ค่อยเห็น เกิดจากวัตถุนั้นๆจาง ไม่ได้เกิดจากวัตถุเล็ก แล้วต้องการกำลังขยายมาก ดังนั้น ขนาดของหน้ากล้องที่มาก จะทำให้กล้องได้รับแสงมากกว่า กล้องที่มีขนาดหน้ากล้องน้อย แต่อย่าลืมว่า กล้องที่มีขนาดใหญ่มาก น้ำหนักและการเคลื่อนย้าย ก็อาจเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานได้

2. กำลังขยาย ไม่ใช่ ตัวแปรหรือปัจจัยที่สำคัญมาก ปกติแล้ว กำลังขยายสูงสุด จะไม่เกิน 50 เท่าของ ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง กล้อง ในหน่วยนิ้ว จะไม่เกิน 2 เท่าของกล้อง ในหน่วยมิลลิเมตร เช่น กล้องขนาด 6 นิ้ว (6-inch) ควรจะมีกำลังขยายสูงสุดไม่เกิน 300 x (300 เท่า)

     การที่กล้องมีกำลังขยายไม่มาก จะทำให้ภาพที่ได้ มีความคมชัดสูง ขณะที่กล้องที่มีกำลังขยายเกินตัว (เมื่อเทียบกับแสงที่ได้รับ) ก็จะทำให้ภาพเบลอมาก ไม่มีประโยชน์

กำลังขยาย[แก้]

กำลังขยายของกล้องโทรทรรศน์จะเท่ากับ ความยาวโฟกัสเลนส์ใกล้วัตถุหรือกระจกเว้า / โฟกัสเลนส์ใกล้ตา และความไวแสงเท่ากับ ความยาวโฟกัส / ขนาดหน้ากล้อง

ดูเพิ่ม[แก้]