Рефлектор

Рефлектор, отражательный телескоп, оптический инструмент, назначенный для рассматривания небесных тел, в котором действительное изображение рассматриваемого предмета получается с помощью вогнутого отражающего зеркала. Вогнутое зеркало дает действительное изображение бесконечно удаленного предмета, небесного тела, в главном фокусе на расстоянии от зеркала, равном половине радиуса кривизны зеркала. Получаемое от зеркала изображение рассматривается с помощью лупы—окуляра. Совокупность зеркала и окуляра и составляет Р. Изображение, даваемое зеркалом, лежит впереди зеркала на пути падающих лучей, и для того чтобы голова наблюдателя не задерживала падающих лучей, предложено несколько способов расположения частей Р. 1) По способу Гершеля зеркало, дающее изображение, несколько наклонено к оси трубы, так что изображение получается у края трубы в F (фигура 1), где оно

-F

и рассматривается окуляром, установленным таким образом вне хода падающих лучей. Такая система применима к зеркалам весьма большого диаметра. По этой системе были устроены телескоп самого Гершеля с диаметром зеркала около 125 сантиметров (50 дм.) и телескоп лорда Росса с диаметром зеркала около 175 сантиметров (72 дм.). Наклонное положение зеркала вызывает большие аберрации, и изображение получается плохое. В настоящее время Р. системы Гершеля более не употребляется. 2) По способу Иыотона сходящиеся лучи, которые идут от главного зеркала Р., отражаются в сторону небольшим плоским зеркалом, расположенным под углом в 45° к оси большого (главного) зеркала, и дают изображение в F (фигура 2) перед окуляром, вделанным

в трубку в боковой стенке трубы. Вместо плоского зеркала выгоднее пользоваться призмой с полным внутренним отражением. Потеря света вследствие экранирования плоским зеркалом или призмой невелика и в больших Р. обычно не превосходит 15%. Если Р. предназначается только для фотография, работ, то плоское зеркало не нужно, и небольшая кассета с фотография, пластинкой помещается непосредственно в фокусе на тонких держателях. 3) По способу Кассегрена вместо плоского зеркала помещается небольшое выпуклое зеркало, имеющее форму гиперболоида вращения и удлиняющее фокусное расстояние главного зеркала. Пучок сходящихся лучей, отразившись от этого выпуклого зеркала, делается менее сходящимся и дает изображение в F (фигура 3), где и рассматривается окуляром, вставленным в круглое отверстие,проделанное в середине главного зеркала. Иногда вместо отверстия, к-рое может нарушить правильность фигуры главного зеркала, перед

его поверхностью помещают еще небольшое плоское зеркало (фигура 4), имеющее то же назначение, какое имеет плоское зеркало в сист. Ньютона. 4) Наконец четвертый способ дает

сист. Грегори, в которой дальше главного фокуса большого зеркала, следовательно уже в пучке расходящихся лучей, помещается вогнутое зеркало, отражающее лучи обратно к

<*?. : .·/.; jj ^Φι·^Γ· ···

НИ

главному зеркалу и дающее изображение в F (фигура 5), где оно и рассматривается окуляром, вставленным в круглое отверстие, проделанное в середине главного зеркала, как и в сист. Кассегрена. Сист. Кассегрена и Грегори имеют перед сист. Гершеля и Ньютона то преимуще

Фиг.25.

ство, что дают возможность соответственным подбором зеркал в значительной степени избавиться от влияния сферич. аберрации на изображение. Преимущество Р. сист. Кассегрена перед Р. сист. Грегори заключается в его меньшей длине при том же фокусном расстоянии зеркала. Большие современные отражательные телескопы делаются лишь типов Ньютона и Кассегрена, причем часто путем смены наружного конца трубы является возможность менять одну систему на другую, а в сист. Кассегрена, ставя различные гиперболич. зеркала, и менять в широких пределах эквивалентное фокусное расстояние.

Главная часть рефлектора — большое зеркало. В качестве материала для этого зеркала прежде употреблялся особый сплав меди и олова (с содержанием 68,2% Си и 31,8% Sn), отличающийся хорошей отражательной способностью, твердостью и легко полирующийся. Это т. н. сплав лорда Росса. Чрезвычайно трудная и сложная техника изготовления больших металлич. зеркал почти всецело разработана в Англии трудами лорда Росса, Гершеля и Коммона, которые сами строили свои телескопы. Однако металлич. зеркала представляют значительные неудобства вследствие большого веса, легкой деформируемости, в частности при изменениях Г, и необходимости в случае потускнения вновь применять весьма сложный процесс переполировки. Поэтому Фуко предложил заменить металлич. зеркала стеклянными вогнутыми чечевицами, приготовленными обычным способом и посеребренными с наружной поверхности осаждением на ней химич. путем тончайшего слоя серебра. Стеклянные зеркала менее тяжеловесны, легче изготовляются и хотя несом ненно тускнеют быстрее металлических, но легче исправляются новым посеребрением. Для изготовления зеркала прежде всего отливается толстый диск однородного стекла, не имеющий таких дефектов, которые в оптич. отношении могли бы оказать вредное влияние· (свили,пузырьки, неравномерное натяжение)-Затем одна поверхность такого стекла (наружная) подвергается шлифовке, причем сначала ей придается сферич. форма. Шлифовка производится при помощи наждака в особых шлифовальных чашках—механич. путем, на станке. Отшлифованная чечевица исследуется (например при помощи сферометра) относительно правильности величины кривизны ее поверхности, после чего уже производится более тонкая шлифовка. После шлифовки чечевица подвергается полировке, сначала общей и наконец местной для окончательного придания поверхности чечевицы надлежащей формы. Трудность всех этих постепенных процессов при переходе от одного к другому возрастает в весьма значительной степени, причем толщина слоя, снимаемого с поверхности при каждом из этих процессов, постепенно уменьшается от нескольких миллиметров до ничтожных долей миллиметров. Самым трудным и ответственным процессом является местная полировка, или ретушь, требующая громадной опытности и уменья и производимая от руки. Этим процессом сферич. поверхности и придается окончательно параболич. форма. Чтобы перейти от сферы к параболоиду, даже у больших зеркал приходится снимать с краев стекла слой чрезвычайной тонкости. Так, в большом зеркале отражательного телескопа Росса тол-щинаснятого на краях слоя равнялась¹/₄₀₀ миллиметров. Шлифование весьма больших чечевиц требует· нередко применения особых приемов, возникших в результате творческой работы специа-листов-мастеров, притом нередко применительно к данному частному случаю.

Параболич. зеркало строго соединяет в одну точку лучи, идущие параллельно его оси. При удалении от оси, гл. обр. вследствие комы, качество изображения быстро падает. Поэтому большим зеркалам придают иногда форму, несколько отличающуюся от точного параболоида, чтобы улучшить т. о. изображе-ние сбоку от оси, без заметной порчи его на самой оси. Этот вопрос теоретически разработан Шварцшильдом (Schwarzschild) и Кретьеном (Chr6tien). Остающуюся кривизну поля иногда устраняют вогнутой линзой, помещаемой около самого фокуса. Испытание параболич. зеркала на совершенство его формы делается во время полировки по методу Фуко

(фигура 6):TSf—испытуемое зеркало, —вспо могательное плоское, s—небольшое ^плоское зеркало, поставленное под углом в 45°. Близ главного фокуса F, немного сбоку от него, помещается точечный источник света. Рядом с F, по другую сторону от источника света, помещается окуляр, через который должен быть видна вся поверхность зеркала равномерно осве-

щенной. Если через точку схода лучей продвинуть лезвие острого ножа, то вся поверхность сразу должна затемняться или освещаться. Невыполнение этого условия указывает на отклонение формы зеркала от точного параболоида, к-рое исследуется по виду теневых фигур в отдельных местах зеркала и путем дополнительной местной полировки (ретуши) исправляется. Точность этого, метода очень велика и позволяет обнаружить местные уклонения порядка ¹/₂₀ μ. В современных Р. отношение диаметра главного зеркала к его фокусному расстоянию делается обычно ок. 1 :5, но может доходить до 1 : 3 и даже больше. Сравнительная легкость изготовления больших зеркал позволила довести Р. до очень больших размеров. Три величайших Р. имеют следующие оптич. данные (D—диаметр главного зеркала, F—длина главного фокусного расстояния, F_a—эквивалентное фокусное расстояние Р. сист. Кассегрена):

	D,cm	F,m	D : F	f₉
Маунт-Вильсон (США).	256	12,9	1: 5	41,76
Виктория (Канада).	, 184	9,2	1 : 5	—
Маунт-Вильсон (США).	152	7,6	1 : 5	24, 30, 46

Указанное главное фокусное расстояние дает длину фокуса при ньютоновской системе. Зеркало в 256 сантиметров Р. весит без оправы 4}/_г т, а вес всей подвижной части монтировки доходит до 100 тонн Стеклянные зеркала, посеребренные с поверхности, быстро тускнеют, гл. обр. вследствие образования сернистого серебра. Потускневший серебряный слой удаляется с зеркала азотной кислотой и после чистки зеркала вновь серебрится без всякого нарушения правильности его формы. В зависимости от загрязненности воздуха такую операцию приходится производить 1—4 раза в год. Попытки защитить слой серебра тонким покровом коллодия или цапонового лака не получили распространения.

Современные рефлекторы имеют параллактическую установку и снабжаются часовым механизмом. При такой установке труба имеет 2 оси вращения. Одна из них, называемая осью прямых восхождений, или полярною осью, расположена параллельно оси мира, т.е. находится в плоскости меридиана и составляет с горизонтом угол, равный широте места. Другая ось, называемая осью склонений, перпендикулярна к первой. При вращении инструмента вокруг первой оси в поле зрения Р. будут попадать звезды, расположенные на одной и той же параллели и имеющие следовательно одно и то же склонение; при вращении вокруг второй—звезды, расположенные на одном круге склонений, т.е. имеющие одно и то же прямое восхождение, но находящиеся в различных угловых расстояниях от экватора. При помощи этих вращений телескоп м. б. направлен в какую угодно точку неба. Установка Р. на небесный объект производится при помощи кругов, деленных на градусы и минуты и насаженных на упомянутые оси: один круг, плоскость которого перпендикулярна к полярной оси, указывает часовой угол светила, другой, плоскость к-рогО перпендикулярна к оси склонений,—его склонение. Часовой механизм действует с помощью бесконечного винта и зубчатки на полярную ось и рассчитан так, чтобы сообщать трубе равномерное вращение, вполне соответствующее видимом^ вращению небесного свода: инструмент, так сказать, скользит по па раллели вслед за звездой, и звезда кажется неподвижной в поле зрения. Вследствие громоздкости Р. (чтобы не давать ему очень больших перемещений) удобнее производить наблюдения в небольших расстояниях от меридиана. При практич. осуществлении параллак-тич. установки монтировка Р. бывает двух типов: английского и немецкого. Англ, тип характеризуется тем, что лагеры полярной оси находятся на двух отдельных подставках и ось

Фигура 7.

склонений помещается в середине полярной оси. В нем. типе полярная ось покоится на одной общей подставке и ось склонений помещается на верхнем конце полярной оси. Труба в обоих типах может находиться или в середине оси склонений или на одном ее конце, причем в последнем случае на другом ее конце находится противовес. Из упомянутых трех телескопов 256-еж Р. подвешен в раме, представляющей собою среднюю часть полярной оси, концы которой покоятся на шарикоподшипниках. Для уменьшения давления на ось большая часть веса берется на два ци-линдрич. поплавка, наполовину погруженных в баки с ртутью (фигура 7). Эта установка отличается большой устойчивостью, но зато не позволяет наблюдать область неба, окружающую полюс мира. Монтировка 184-еж Р.

(фигура8)осуществле-на след. обр. Труба находится сбоку от полярной оси и уравновешивается с противоположной стороны грузом. Обе предыдущие установки являются монтировками англ. типа.

152-сж Р. подвешен на верхнем конце полярной оси, имеющем форму вилки (фигура 9); один большой поплавок и здесь снимает часть веса. Это монтировка немецкого типа.

Р. имеет перед •рефрактором (смотрите) ряд преимуществ. Во-первых, Р. обладает полной ахроматичностыо, что делает его особенно пригодным для спектральных работ. Затем Р. имеет большую светосилу; наконец заготовление его оптич. частей легче, т. к. приходится

Фигура 9.

шлифовать меньшее число поверхностей и к самому стеклу предъявляются менее высокие требования. Зато Р. имеет меньшее поле хороших изображений и более чувствителен к переменам ί°, деформирующим зеркало. Некоторым неудобством является необходимость частого серебрения. Во всяком случае Р. в прошлом сыграли и в настоящее время играют большую роль в расширении наших знаний в области астрономии (открытие слабых спутников, изучение деталей в строении туманностей, спектральные наблюдения). В 1925 г. установлен в Симеизском отделении Пулковской обсерватории первый в СССР большой Р. работы английской фирмы Грэбба (Grubb). Диаметр его главного зеркала равняется 1 метров Путем смены головки телескоп м. б. обращен в Р.типа Ньютона или типа Кассегрена. Монтировка Р. немецкого типа. Р. может служить для визуальных, фотографических и спектральных наблюдений.

Лит.: Ч и к и н А., Отражательные телескопы, П., 1915;×е л ь Г., Пятиметровый телескоп, «Мироведе-лше», М.—Л., 1930, т. 19, вып. 3—4; К г ii d у Е., Das Spiegelteleskop in d. Astronomie, Lpz., 1930; Bell b., The Telescope, N. Y., 1922; C z a p s k i S. u. E p-penstein 0., Grundziige d. Theorie d. optisclien Instrumente, nach Abbe, 3 Aufl., Lpz., 1924; Ritchey G., Devolution de l’astrophotographie et les grands telescopes de l’avenir, P., 1929; Schwarzschild K., Theorie d. Spiegelteleseope, Potsdam, 1905; R i ίο. h e у G., Le telescope Ritehey-Clir6tien, «Bulletin de la Soc. Astronomique de France» («I/Astronomie»), 4928, t. 42; Chretien H., Le telescope aplanetimie •et ses adaptations, «СРъ». 1927, 27 nov.; Pease F., The 100-m Mount Wilson Telescope, «Scientific American», N. Ύ., 1917, v. 117; Plaskett J., Cassegrain Reflector, «Publications Dominion Observatory Victoria, В. C.», Ottava, 1919; Sampson R., On a Cassegrain Reflector with Corrected Field, «Philosophical Transactions of the Royal Society of London», London, 1914, у. 213A. А. Иванов.