กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
ส่วนประกอบและทางเดินแสงของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง[1]
แบบจำลองจากกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงตัวที่สองของนิวตัน ซึ่งเขานำเสนอต่อราชสมาคมแห่งลอนดอนในปี 1672[2]
รูปa กระจกโค้งแบบพาราโบลาจุดโฟกัสรวมกันที่จุดเดียว รูปb กระจกโค้งทรงกลมจุดโฟกัสไม่รวมกันที่จุดเดียว[3]

กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง (อังกฤษ: reflecting telescope) เป็นกล้องโทรทรรศน์ชนิดหนึ่งที่ใช้กระจกโค้งหนึ่งชิ้นหรือมากกว่านั้นเพื่อสะท้อนแสงสำหรับสร้างขึ้นเป็นภาพ คิดค้นขึ้นในคริสต์ศตวรรษที่ 17 เพื่อแก้ปัญหาของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงที่มีปัญหาเรื่องความคลาดสี (chromatic aberration) อย่างมาก แม้กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงจะทำให้เกิดปัญหาความคลาดแสง (optical aberration) แต่ก็ช่วยให้สามารถจับภาพวัตถุขนาดใหญ่มากๆ ได้ กล้องโทรทรรศน์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในงานด้านดาราศาสตร์มักเป็นแบบสะท้อนแสงแทบทั้งหมด และมีการออกแบบปลีกย่อยอีกมากมายหลายแบบเพื่อปรับปรุงคุณภาพของภาพที่ได้ไม่นาน ความต้องการกล้องขนาดใหญ่เพื่อใช้

ประวัติการคิดค้นกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง[แก้]

หลังจากกาลิเลโอเริ่มสำรวจจักรวาลด้วยกล้องโทรทรรศน์หักเหแสงได้ไม่นาน ความต้องการกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่เพื่อใช้รวมแสงจากวัตถุที่มีแสงริบหรีก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ผนวกกับข้อจำกัดต่างๆ ในการสร้างกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงขนาดใหญ่ จึ่งมีผู้พยายามคิดค้นวิธีสร้างกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (Reflecting Telescope) ในปีค.ค. 1663 เจส์ เกรกอรี (James Gregoy)นักคณิตศาสตร์ชาวสกอต ได้ออกแบบกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงขึ้นเป็นครั้งแรก แต่ในเวลานั้นเกรกอรีไม่สามารถหาช่างขัดกระจกที่มีความสามารถพอจะขัดกระจกโค้งตามแบบได้ จึงยังไม่มีการประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงขึ้นอย่างจริงจัง จนกระทั่ง เซอร์ ไอแซก นิวตัน (Sir Lsaac Newton) ออกแบบและประดิษฐ์กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงของเข้าขึ้นในปีค.ศ. 1668 และเสนอต่อราชบัณฑิตยสภาของอังกฤษในเดือนมกราคมปีค.ศ. 1672

หลักการทั่วไปของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง[แก้]

กล้องแบบดั่งเดิมของนิวตันใช้กระจกโค้งที่ท้ายกล้อง สะท้อนแสงที่เข้าสู่กล้องให้มารวมกันที่จุดโฟกัสโดยกระจกโค้งที่ใช้รวมแสงนี้เรียกว่า กระจกปฐมภูมิ (Primary Mirror) จากนั้นแสงจะถูกสะท้อนออกจากแนวของกล้องด้วยกระจกทุติยภูมิ (Secondary Mirror)ซึ่งเป็นกระจกราบ เข้าสู่เลนส์ตาเพื่อขยายภาพให้สังเกตได้คล้ายกับกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง กล้องในสมัยของนิวตัน ความโค้งของกระจกที่ใช้เป็นความโค้งแบบผิวทรงกลม (Spherical Cuvature)ซึ่งจะประสบปัญหาความคลาดทรงกลม (Spherical Aberration) ทำให้ภาพของวัตถุที่เป็นวงกลมเห็นเป็นวงรี ในปัจจุบันปัญหานี้แก้วได้โดยการขัดกระจกให้โค้งเป็นรูปพาราโบลา (Parabolic Curvature) ซึ่งทำให้แสงทุกสีสะท้อนไปที่จุดโฟกัสที่จุดเดียวกัน กล้องสะท้อนแสงส่วนใหญ่จึงใช้กระจกที่มีพื้นที่ผิวรูปพาราโบลา

กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงสามารถสร้างให้มีขนาดใหญ่ในราคาที่ถูกว่ากล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงมา ปัจจุบันกล้องโทรทรรศน์ตามหอดูดาวขนาดใหญ่จะนิยมใช้กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงทั้งสิ้น กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่สุดในโลกในปัจจุบันคือ กล้อง LBT (Large Binocular Telescope) ตั้งอยู่ที่ Mount Graham International Observatory ประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นกล้องแบบสะท้อนแสงที่มีขนาดกระจกปฐมภูมิขนาด 11.8 เมตร นอกจากนี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) ก็เป็นกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงเช่นกัน การที่แสงไม่ต้องเดินทางผ่านชิ้นส่วนเลนส์ในกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง ทำให้มีข้อได้เปรียบกว่ากล้องโทรทรรศน์หักเหแสงอยู่สองประการ

  • กล้องจะไม่มีปัญหาความคลาดสีของชิ้นเลนส์
  • กล้องจะไม่ประสบปัญหาการดูดกลืนแสงในช่วงคลื่นต่างๆ ทำให้กล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงสามารถสังเกตวัถุตในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลต

ข้อจำกัดของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง[แก้]

ข้อเสียเปรียบของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง คือ การมีกระจกทุติยภูมิอยู่ภายในตัวกล้องละขวางทางเดินแสงบางส่วน ทำให้ภาพมืดลงเล็กน้อย ในกรณีที่กระจกทุติยภูมิมีขนาดใหญ่ (มีพื้นที่มากกว่าร้อยละ 20 ของหน้ากล้อง) ภาพที่สังเกตได้จะมืดลงอย่างเห็นได้ชัด หรือมีภาพกระจกทุติยภูมิเป็นจุดมัวให้เห็น นอกจากนี้การสะท้อนแสงในกล้องแต่ละครั้งทำให้สูญเสียความเข้มแสงไปพอสมควร เพราะกระจกทั่วไปมักจะสะท้อนแสงได้เพียงร้อยละ 85-90 ของแสงที่ตกกระทบเท่านั้น หรือสูญเสียแสงไปถึงร้อยละ 10-15 ทุกครั้งที่มีการสะท้อน หากมีการสะท้อนหลายครั้งก็จะยิ่งทำให้ภาพมืดลง

ปัญหาที่สำคัญของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง คือ ความคลาดเคลื่อนของการวางตัวของระบบกระจก (Optical Alignment) เนื่องจากกระบบกระจกของกล้องสะท้อนแสงต้องอยู่ในแนวเดียวกันอย่างเที่ยงตรงมาก หากคลาดเคลื่อนไปเพียงเล็กน้อยก็จะได้ภาพมัวลงอย่างชัดเจน ในการเคลื่อนย้ายกล้อง กระจกมักจะเคลื่อนไปเล็กน้อยเสมอ จึงต้องปรับเล็กใหม่บ่อยครั้ง การปรับเล็งกระจกให้วางต้วเรียงกันอย่างแม่นยำนี้เป็นกระบวนการที่ใช้เวลาพอสมควรสำหรับผู้เริ่มต้น แต่เมื่อทำจนชำนาญแล้วก็จะสามารถปรับได้อย่างรวดเร็ว

นอกจากกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงแบบนิวตัน (Newtonian) ซึ่งผู้สังเกตมองจากด้านข้างกล้องแล้ว ยังมีกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงอื่นๆ เช่น แคสสิเกรน (Cassegrain) ริตเช-เครเตียง (Ritchey-Chertien) กูเด (Coude) แนสมิธ (Nasmyth)

การออกแบบกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงแบบต่างๆ[แก้]

นิวโตเนียน[แก้]

ส่วนประกอบและทางเดินแสงของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงแบบ Newtonian[4]

คาสเซเกรน[แก้]

ไฟล์:Cassegrain.png
ส่วนประกอบและทางเดินแสงของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงแบบ Cassegrain

ริตชีย์-เครเชี่ยน[แก้]

ส่วนประกอบและทางเดินแสงของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงแบบ Ritchey-Chertien

แนสมิธ[แก้]

ส่วนประกอบและทางเดินแสงของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงแบบ Nasmyth


อ้างอิง[แก้]

  1. http://www.garyseronik.com/?q=node/8 สือค้นวันที่ 28/3/2556
  2. King, Henry C (2003). ''The History of the Telescope'' By Henry C. King, Page 74. Google Books. ISBN 978-0-486-43265-6. สืบค้นเมื่อ 16 January 2010. 
  3. Lifang Li, Andres Kecskemethy, A. F. M. Arif and Steven Dubowsky. Optimized Bands: A New Design Concept for Concentrating Solar Parabolic Mirrors. http://solarenergyengineering.asmedigitalcollection.asme.org
  4. http://www.garyseronik.com/?q=node/8 สือค้นวันที่ 28/3/2556
  • วิภู รุโจปการ. เอกภพเพื่อความเข้าใจในธรรมชาติของจักรวาล. กรุงเทพฯ : สำนักพิมพ์ บริษัทนานมีบุ๊คส์พับลิเคชั้นส์ จำกัด. 2546