กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี


กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง

กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง (อังกฤษ: refracting telescope)เป็นกล้องโทรทรรศน์ประเภทแรกที่ได้รับการคิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1608 โดย ฮานส์ ลิเพอร์ซี (Hans Lippershey)ช่างทำแว่นตาชาวฮอลแลนด์ ซึ่งค้นพบคุณสมบัติการขยายภาพเมื่อนำเลนส์นูนสองชิ้นมาเรียนกันในระยะที่เหมาะสม ต่อมา กาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) เป็นบุคคลแรกที่ริเริ่มนำกล้องมาใช้สังเกตดวงดาวเมื่อปี ค.ศ. 1609

หลักการทั่วไปของกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง[แก้]

ใช้เลนส์สองชิ้น คือ เลนส์วัตถุ (Odjective Lens) ซึ่งเป็นเลนส์นูนที่อยู่หน้ากล้อง(ใกล้วัตถุมากกว่า) ทำหน้าที่หักเหแสงมารวมกันที่จุดโฟกัส และเลนส์ตา (Eyepiece) อยู่หลังจุดโฟกัสของเลนส์วัตถุมาเล็กน้อยทำให้ที่ขยายภาพให้ผู้สังเกต

กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงจะค่อนข้างยาว (กล้องที่เห็นเป็นท่อนยาวๆ โดยมากจะเป็นกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง) เพราะความยาวของกล้องเท่ากับความยาวโพกัสของเลนส์วัตถุและเลนส์ใกล้ตารวมกัน กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงให้ภาพคมชัดที่สุดและสว่างที่สุดในบรรดากล้องโทรทรรศน์ทุกประเภทหากมีขนาดหน้ากล้องเท่ากัน เพราะในตัวกล้องไม่มีส่วนประกอบใดกั้นทางเดินแสงเลย และแสงจะเดินทางผ่านตัวกล้องทางเดียวเท่านั้น (ต่างจากล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง ที่จะสะท้องแสงไปมา) ในกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงคุณภาพสูง แสงจะเดินทางผ่านตัวกล้องได้มากกว่า 99% โดยมีเพียงไม่ถึง 1% เท่านั้นที่ถูกดูดกลืนไปโดยเลนส์

ภาพดาวที่บันทึกด้วยกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงจะมีลักษณะเป็นจุดกลมที่สมบูณ์และคมชัดมากนอกจากนี้กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงมีเลนส์ทั้งบริเวณหน้ากล้องและท้ายกล้อง จึงมีโอกาสที่จะมีฝุ่นหรือสิ่งสกปรกเข้าไปได้น้อย การดูแลรักษาทำได้ง่าย และการที่เลนส์ยึดอยู่กับตัวท่อของกล้องอย่างมั้นคงทำให้กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงไม่มีปัญหาความเคลื่อนของการวางตัวของระบบเลนส์ (Optical Alignment) ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญในกล้องโทรทรรศน์ประเภทอืนๆ

ข้อจำกัดของกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง[แก้]

  • ประการแรก เลนส์นูนที่ใช้เป็นเลนส์วัตถุจะมีปัญหาความคลาดรงค์(Chromatic Aberration)ซึ่งเกิดจากการที่แสงความยาวคลื่นต่างกัน(สีต่างกัน)จะหักเหผ่านเลนส์เป็นมุมไม่เท่ากันและโฟกัสที่จุดต่างๆกัน ไม่รวมเป็นจุดเดียว ภาพที่สังเกตผ่านกล้องจึงมีสีรุ้งอยู่ทั่วไปและไม่ชัดเจนนัก
ภาพปัญหาความคลาดรงค์ของเลนส์นูนของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสง

ปัญหานี้แก้ไขได้โดยการสร้างเลนส์เว้าประกบเข้าไปกับเลนส์วัตถุเพื่อปรับปรุงจุดโฟกัสของแสงสีต่างๆให้อยู่ที่จุดเดียวกัน โดยระบบเลนส์ใหม่นี้เรียนกว่า เลนส์อรงค์ (Achromatic Lens) แปลว่า "ไม่มีสีเพราะปัญหาสีรุ้งในภาพจะลดน้อยลงจนแทบสังเกตไม่เห็น" วิธีการใช้เลนส์อรงค์สร้างกล้องเป็นวิธีที่ค่อนข้างใหม่ แต่ในสมัยปี ค.ศ. 1756 เป็นต้นมา กาลิเลโอหรือนิวตัน นักดาราศาสตร์พยายามแก้ปํญหาความคลาดสีโดยการใช้เลนส์วัตถุความยาวโฟกัสยาวมากๆ ทำให้ปัญหาความคลาดสีปรากฏให้เห็นน้อยลง ซึ่งก็เป็นวิธีหนึ่งที่ช่วยได้ แต่ตัวกล้องจะมีความยาวหลายสิบเมตรทำให้สังเกตได้ไม่คล่องตัวนัก

ภาพการใช้ช้เลนส์อรงค์แก้ปัญหาความคลาดรงค์ของเลนส์นูนของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสง

ความคลาดรงค์และเลนส์อรงค์ ความคลาดรงค์ เกิดจากธรรมชาติของแสงที่หักเหผ่านเลนส์ ซึ่งแสงแต่ละความยาวคลื่นจะรวมกันที่จุดโฟกัสต่างกัน ปัญหาความคลาดรงค์สามารถแก้ไข้ได้โดยตินเลนส์เว้าอีกชิ้นหนึ่งเข้ากับเลนส์นูน ซึ่งจะช่วยให้แสงต่างช่วงคลื่น(ต่างสี)มารวมกันที่จุดเดียวกัน เลนส์คู่นี้มีชื้อว่า เลนส์อรงค์ หรือ Achromatic Lens

  • ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งของกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง คือ แสงแต่ละความยาวคลื่นจะถูกดูดกลืนไปโดยเลนส์ไม่เท่ากัน และแสงบางช่วงคลื่น เช่น รังสีอัตราไวโอเลตไม่สามารถผ่านเลนส์แก้วได้เลย หรือถูกดูดกลืนไปทั้งหมด นักดาราศาสตร์จึงไม่สามารถใช้กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงสังเกตวัตถุท้องฟ้าในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตได้
  • ข้อจำกัดประการสุดท้าย คือ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงมีราคาแพงมาก เมื่อเทียบกับกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงที่มีขนาดเท่ากัน ทั้งนี้เนื่องมาจากขั้นตอนที่ค่อนข้างซับซ้อนของการขัดเลนส์สำหรับสร้างกล้อง (การขัดเลนส์สำหรับกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงจำเป็นต้องขัดผิวแก้วทั้งสองด้าน ในขณะที่การขัดกระจกสำหรับกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงจะขัดเพียงด้านเดียวเท่ากันอีกที้งแก้วที่เลือกใช้เป็นวัสดุจะต้องเป็นแก้วคุณภาพสูงที่ปราศจากตำหนิใดๆ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงส่วนใหญ่ในท้องตลาดจึงมีขนาดไม่เกิน 4-5 นิ้ว

กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงที่ใหญ่ทีสุดในโลกตั้งอยู่ที่หอดูดาวเยอร์คส์ (Yerkes Observatory) ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยมีขนาดหน้ากล้อง 1.02 เมตร (40นิ้ว) และมีความยาวกล้อง 19.2 เมตร

อ้างอิง[แก้]

  • วิภู รุโจปการ. เอกภพเพื่อความเข้าใจในธรรมชาติของจักรวาล. กรุงเทพฯ : สำนักพิมพ์ บริษัทนานมีบุ๊คส์พับลิเคชั้นส์ จำกัด. 2546