Telescoop (optica)
Van Wikipedia
Een telescoop of verrekijker is een optisch instrument waarmee verre voorwerpen dichterbij kunnen worden waargenomen. De naam komt uit het Grieks en betekent "ver kijker". Het bestaat uit minstens 2 lenzen of groepen van lenzen, het objectief en het oculair. Een andere naam voor een telescoop met twee lenzen is refractor. Grotere astronomische telescopen hebben als objectief meestal een telescoopspiegel. Dit soort telescopen wordt ook wel reflector genoemd. Een kleine uitvoering van een telescoop is de verrekijker.
Een telescoop die bestaat uit twee positieve lenzen keert het beeld om; voor het verkrijgen van een rechtopstaand beeld zijn extra optische hulpmiddelen noodzakelijk, zoals omkeerprisma's, deze zijn voor astronomische toepassingen echter niet noodzakelijk. De naam "prismakijker" die ook wel voor een verrekijker gebruikt wordt is van deze omkeerprisma's afgeleid. De zogenaamde "Hollandse kijker" heeft een negatieve lens als oculair en geeft een rechtopstaand beeld, de beeldkwaliteit en maximale vergroting zijn echter minder dan met een positief oculair. De ouderwetse "telescopische" uitschuifkijkers zijn vaak van dit type.
Inhoud |
[bewerk] Ontstaan
De Middelburgse brillenslijpers Hans Jansen en zijn zoon Zacharias Jansen (die soms ook te boek staan als uitvinders van de microscoop) zijn waarschijnlijk de eersten die een praktische telescoop bouwden. In 1608 deed de Nederlander Hans Lipperhey, ook uit Middelburg, een patentaanvraag bij de Staten-Generaal voor een apparaat waarmee je "verafgelegen dingen kon bekijken alsof ze dichtbij waren". Ook de Alkmaarder Jacob Metius vroeg patent aan op de uitvinding. Deze telescoop bestond uit een holle en bolle lens en staat bekend als een Hollandse kijker. Het patent werd afgewezen omdat het apparaat te makkelijk was na te maken. De telescoop werd al gauw beroemd door Galilei die hem in 1609 o.a. gebruikte voor waarnemingen van de planeet Jupiter.
[bewerk] Soorten telescopen
Voor (amateur) Astronomen is er een groot aantal telescopen te koop. Ze kunnen worden onderverdeeld in drie typen: De Refractor, de Reflector en de Catadioptrische Systemen. Refractoren werken in het primaire optische systeem alleen met Lenzen, Reflectoren alleen met spiegels en Catadioptrische Systemen met een combinatie van beiden.
Refractoren: - Achromaat - Apochromaat
Reflectoren: - Newton-telescoop - Kutter-telescoop
Catadioptrische Systemen: - Schmidt-Cassegrain - Maksutov - Ritchie-Chretien - Maksutov-Cassegrain
[bewerk] Kenmerken van telescopen
- Het belangrijkste nuttige kenmerk van een (astronomische) telescoop is de diameter van het objectief. Dit bepaalt niet alleen hoeveel licht er door de telescoop verzameld wordt, maar ook het maximale scheidend vermogen, en dus de maximaal bruikbare vergroting.
- De brandpuntsafstand van het objectief.
- Beide bovenstaande geven de openingsverhouding, als 'brandpuntsafstand'/'objectiefdiameter'. Bij de fotografen is dit bekend als 'F-getal'
- De kwaliteit van de optiek. Voor optimale beeldkwaliteit moeten alle optische oppervlakken afgewerkt zijn met een nauwkeurigheid die een ordegrootte beter is dan de golflengte van het licht. Dit komt overeen met ongeveer 50 nanometer.
- Correctie voor optische fouten, zoals sferische aberratie, chromatische aberratie en coma.
- Grootte van het beeldveld. Over het algemeen geldt dat hoe verder je van de optische as komt, hoe groter de beeldfouten worden. Voor een groter beeldveld moet de optiek beter gecorrigeerd worden, en zal deze dus duurder uitvallen.
- De mate van vergroting is op zich geen belangrijk kenmerk, deze wordt bepaald door de verhouding in brandpuntsafstand tussen objectief en oculair, bij gebruik van oculairs met verschillende brandpuntsafstanden krijg je dus verschillende vergrotingen. Wel is het zo dat bij een grote vergrotingsfactor de eventuele beeldfouten van de optiek duidelijker zichtbaar worden.
Voor het waarnemen van lichtzwakke objecten zoals kometen, nevels en gaswolken wordt de optimale vergroting bepaald door de uittreepupil, deze moet ongeveer even groot zijn als de pupil van het oog van de waarnemer.
Door de Airy-limiet zijn bij een voor de objectiefdiameter te grote vergroting geen extra details meer te zien. Een vuistregel hiervoor is 2 keer vergroting per mm objectiefdiameter.
Een redelijke amateurtelescoop met een objectiefdiameter van 100 mm zal dus tot een vergoting van maximaal 200 keer bruikbaar zijn, bij nog sterkere vergrotingen verschijnen geen nieuwe details, je ziet alles alleen groter en vager.
De grootste 'professionele' telescopen hebben objectiefdiameters van meer dan 10 meter, en kunnen dus theoretisch tot 20000 keer vergroten.
'Professionele' telescopen worden zelden tot nooit gebruikt om gewoon doorheen te kijken, meestal worden er foto's mee gemaakt (tegenwoordig digitaal met CCD's), of er worden andere meetinstrumenten, zoals spectrografen achter gehangen om metingen aan het sterrenlicht te verrichten.
noot: Een astronomische CCD-camera is erg duur. Als beginnende amateur zijn ook goede resultaten te behalen door gewoon een webcam of gewoon digitaal fototoestel achter het oculair te houden (zie ook digiscoping). Met een aangepaste webcam en speciale software zijn zelfs spectaculaire resultaten te behalen.
[bewerk] De opstelling
Andere factoren in de bruikbaarheid van een telescoop zijn de volgende:
- De stabiliteit van de opstelling. Iedereen die wel eens door een sterke verrekijker gekeken heeft weet dat bij 10 keer vergroting het beeld al nauwelijks stil te houden is, hoe sterker de vergroting hoe stabieler het statief moet zijn.
- De kwaliteit van het volgmechanisme. Door de draaiing van de aarde lijken alle objecten aan de hemel een baan te beschrijven. Met het blote oog is de beweging nauwelijks te zien, met een sterke vergroting zal een ster zichtbaar bewegen en in vrij korte tijd door het beeldveld heen bewegen. Ter illustratie: bij een redelijke vergroting zal de diameter van het beeldveld 15' zijn, half zo groot als de volle maan. Een object zal in een minuut van de ene naar de andere rand van het beeld trekken. Hierom worden telescopen voorzien van een volgmechanisme dat de draaiing van de aarde compenseert en de telescoop in de dezelfde richting houdt.Tegenwoordig zijn veel duurdere amateur-telescopen voorzien van computersturing en GPS-systemen, die het gebruiksgemak proberen te vergroten. Langdurige afstellingstijden om de positionering van de montering precies goed te krijgen is nu (voor waarnemingen) niet meer nodig. Voor Astrofotografie luistert het echter nog steeds nauw.
- Ook de locatie is van belang, strooilicht van steden of glastuinbouw en turbulentie in de atmosfeer kunnen het voordeel van een goede telescoop geheel teniet doen. Hierom zijn grote telescopen vaak op bergtoppen gebouwd, ver weg van de bewoonde wereld, en met zo weinig mogelijk atmosfeer om doorheen te kijken. De ultieme oplossing voor dit probleem is een telescoop in de ruimte, de Hubble telescoop is een goed voorbeeld hiervan.
[bewerk] Moderne ontwikkelingen
Om beeldvervormingen door de onrust in de aardatmosfeer te omzeilen zijn er tegenwoordig telescopen met "actieve optiek". Hierbij wordt het beeld door computers continu geanalyseerd en de vorm van het objectief (in dit geval altijd een spiegel) onmiddellijk bijgesteld. Dit gebeurt tientallen malen per seconde.
Verwant hiermee is het maken van een hele serie opnamen met korte belichtingstijd en deze later digitaal te combineren. Voor amateurs is dit een goed bruikbare methode omdat een beeldsensor van een webcam van enige tientallen euro's al goed genoeg is, en omdat de bijgeleverde software vaak al de mogelijkheid biedt om filmpjes met 15 of 30 beelden per seconde te maken. Deze methode is echter alleen geschikt voor vrij heldere objecten, zoals planeten en manen.
Er bestaan ook astronomische telescopen die niet in het zichtbare frequentiegebied van het elektromagnetisch spectrum opereren, een voorbeeld hiervan zijn radiotelescopen.
