Telescopio reflector (inventado en 1663): definición, funcionamiento, variaciones

Telescopio reflector (inventado en 1663): definición, funcionamiento, variaciones

Telescopio reflectante

¿Qué es un telescopio reflector?

telescopio reflector se desarrolla en base al principio de reflexión de la luz por un espejo o una combinación de espejos curvos para generar una imagen. Estos telescopios vienen en diferentes variaciones de diseño y también incluyen elementos ópticos adicionales en ocasiones para mejorar la calidad de la imagen o mejorar mecánicamente la posición de la imagen. Dado que los telescopios / reflectores reflectores involucran espejos, se denominan "catóptrico”Telescopios. Estos telescopios se utilizan comúnmente con fines astronómicos. Telescopios prominentes como el telescopio espacial Hubble y algunos telescopios de aficionados se basan en este diseño microscópico. Además, los telescopios que funcionan con longitudes de onda de luz distintas del rango visible (como los telescopios de RAYOS X) también utilizan el principio de los telescopios reflectores. 

¿Quién inventó el telescopio reflector?

El uso de espejos parabólicos en tales telescopios ha reducido la aberración esférica que lleva a varios diseños telescópicos que siguen el principio de reflexión. Uno de los diseños telescópicos más importantes fue el telescopio gregoriano propuesto por James Gregory en 1663 y construido por el científico experimental Robert Hooke en 1673. 

Se considera que Sir Isaac Newton fue el creador del primer telescopio reflector en 1668. Este diseño se conoce como el telescopio newtoniano. El telescopio newtoniano utiliza un espejo primario de metal de suelo esférico y un pequeño espejo diagonal.

A finales del siglo XX, el campo de la óptica adaptativa y imagen de la suerte ha sido testigo de un desarrollo que ha ayudado a superar las dificultades de la vista. Ahora, los telescopios reflectores se han vuelto omnipresentes en los telescopios espaciales y varios otros tipos de dispositivos de imágenes de naves espaciales.

¿Cómo funciona un telescopio reflector?

Telescopio reflector (inventado en 1663): definición, funcionamiento, variaciones
Camino de la luz en un telescopio reflector.

El telescopio reflector tiene una curva espejo primario como su elemento óptico fundamental. Este espejo se utiliza para crear una imagen en el plano focal. La distancia entre este espejo y el plano focal se denomina distancia focal. Se puede mantener un sensor digital o una película en el plano focal para registrar la imagen producida. A veces, un espejo secundario se agrega para redirigir / reenviar la luz enfocada a una película, sensor digital o un ocular para observar visualmente las características ópticas.

En la mayoría de los telescopios modernos, el espejo primario está hecho de un cilindro de vidrio sólido con su superficie frontal rectificada a una forma parabólica o esférica. Un espejo de superficie frontal altamente reflectante se crea mediante vacío para depositar una fina capa de aluminio sobre el espejo.

Diferentes métodos hacen telescopios primarios. Uno de estos métodos implica la rotación de vidrio fundido para hacer que su superficie sea un paraboloide. Esto se continúa hasta que el vidrio se enfría y solidifica. El espejo desarrollado es paraboloidal en términos de forma aproximadamente y requiere un mínimo de pulido y esmerilado para lograr la figura precisa.

¿Por qué se utilizan telescopios reflectores para la investigación astronómica?

En la actualidad, casi todos los grandes telescopios astronómicos utilizados para la investigación son reflectores / telescopios reflectores. Hay una variedad de razones por las que se prefieren los reflectores para la investigación astronómica:

· Los elementos / lentes de vidrio utilizados en los telescopios refractores y catadióptricos absorben longitudes de onda específicas de luz o una cierta cantidad de luz entrante. Los reflectores no absorben ninguna de estas longitudes de onda y, por lo tanto, funcionan en un espectro de luz más amplio.

· Para que una lente funcione correctamente, debe estar desprovista de cualquier forma de aberración, imperfección y falta de homogeneidad. Toda la estructura debe ser precisa. Pero en el caso de los espejos. Solo la superficie reflectante debe estar perfectamente pulida.

· Las lentes se componen de diferentes materiales con diferentes índices de refracción. Diferentes longitudes de onda de luz viajan a diferentes velocidades y ángulos en diferentes medios. Esto da lugar a una aberración cromática. Para corregir estas aberraciones, es necesario incorporar una combinación de dos o más lentes de tamaño de apertura. Esto aumenta la inversión monetaria del sistema y también lo hace significativamente más voluminoso. Las imágenes formadas por espejos no sufren aberración cromática. Además, los espejos demuestran ser comparativamente rentables y son de tamaño compacto.

· Fabricar y configurar lentes con grandes aperturas puede crear problemas. Las lentes se pueden unir solo con su borde. La parte central de la lente se desploma debido a la gravedad. Esto conduce a la distorsión de la imagen formada. El uso de espejos erradica las posibilidades de tales problemas. Los espejos se pueden sujetar con respaldo y, por lo tanto, pueden tener grandes aberturas sin afectar la formación de la imagen. La mayor apertura de la lente es actualmente de 1 m, mientras que la mayor apertura del espejo es de 10 m. 

Telescopio reflector (inventado en 1663): definición, funcionamiento, variaciones
Representación del camino de la luz. Fuente: OpenStaxTelescopios refractores y reflectores OpenStax AstronomyCC BY 4.0

¿Cuáles son los diferentes diseños de telescopio reflector?

* El Telescopio gregoriano (propuesto por James Gregory) utiliza un espejo secundario cóncavo para reflejar la imagen del espejo primario a través de un agujero estrecho. Esto se hace para producir una imagen vertical que sea ventajosa para realizar observaciones terrestres. Hay algunos pequeños telescopios de localización que se construyen de esta manera. Muchos grandes telescopios modernos también utilizan la disposición gregoriana. Por ejemplo, los telescopios de Magallanes, el Telescopio de Tecnología Avanzada del Vaticano, el Telescopio Gigante de Magallanes y el Gran Telescopio Binocular.

telescopio reflector
Trayectoria de la luz de un telescopio reflector georgiano.
fuente de la imagen:KrishnavedalaTelescopio gregorianoCC BY-SA 4.0

* El Telescopio newtoniano es una variación de diseño telescópico reflectante que fue desarrollado por Sir Isaac Newton en el año 1668. Tales telescopios incorporan un espejo primario cóncavo y un espejo secundario diagonal plano. El telescopio newtoniano es famoso por su diseño eficaz y simplista, que es apreciado por los fabricantes de telescopios. En este diseño, el ocular está ubicado en el extremo superior del tubo del telescopio. La colocación del ocular con relaciones focales cortas proporciona un sistema de montaje compacto, garantiza la movilidad y reduce los gastos. [Para saber más sobre el telescopio newtoniano, visite https://lambdageeks.com/newtonian-telescope/]

Telescopio reflector (inventado en 1663): definición, funcionamiento, variaciones
Trayectoria de la luz de un telescopio reflector newtoniano. Fuente de imagen: Krishnavedala - Propio trabajo CC BY-SA 4.0

* El Telescopio Cassegrain que fue desarrollado por Laurent Cassegrain en el año 1672 incorpora un espejo primario parabólico y un espejo secundario hiperbólico para reflejar la luz incidente al espejo primario a través de un pequeño orificio. El espejo secundario se utiliza principalmente para divergir y plegar. Esto da como resultado un telescopio que tiene una longitud de tubo corta con una distancia focal larga. [Para obtener más información sobre el telescopio Cassegrain, visite https://lambdageeks.com/cassegrain-telescope/]

Telescopio reflector (inventado en 1663): definición, funcionamiento, variaciones
Trayectoria de la luz de un telescopio reflector Cassegrain. Fuente de imagen; Krishnavedala - Propio trabajo CC BY-SA 4.0

* El Ritchey – Chrétien telescopio (desarrollado por George Willis Ritchey y Henri Chrétien alrededor de la década de 1910) es un reflector Cassegrain especial. Este diseño tiene dos espejos hiperbólicos en lugar de un espejo primario parabólico. El Ritchey – Chrétien El telescopio está libre de coma y aberración esférica y proporciona un plano focal casi plano. Este telescopio es apto para observaciones fotográficas y de campo amplio. El Ritchey – Chrétien El diseño del telescopio le sucede a uno de los telescopios reflectores profesionales más utilizados.

* El Dall – Kirkham telescopio es otro tipo especial de diseño de telescopio Cassegrain. La Dall – Kirkham El diseño telescópico es comparativamente más fácil de construir que un telescopio Cassegrain o Ritchey-Chrétien normal. Sin embargo, este diseño no puede corregir los problemas del coma fuera del eje. Su pequeña curvatura de campo lo hace menos evidente o preciso en relaciones focales más largas; por lo tanto, los telescopios Dall-Kirkham apenas parecen ser más rápidos que f / 15.

* El Herschelian El reflector (propuesto por William Herschel en 1789) se incorpora para la construcción de telescopios muy grandes. El diseño de Herschelian utiliza un espejo primario inclinado. Esto asegura que la luz no sea bloqueada por la cabeza del observador. Sin embargo, este diseño de reflector viene con ciertas aberraciones geométricas. Independientemente de eso, se utiliza para evitar el uso de un espejo secundario newtoniano. El espejo secundario generalmente está construido con espejos de metal espéculo que se empañan rápidamente y proporcionan una reflectividad de solo el 60%.

Telescopio reflector (inventado en 1663): definición, funcionamiento, variaciones
Camino de luz de un Herschelian Telescopio reflector. Fuente de imagen: Usuario: Eudjinnius - Propio trabajo
Diagrama del sistema de telescopio Herschel-Lomonosov. CC BY-SA 3.0

¿Cuáles son los errores producidos por el telescopio reflector?

Los telescopios reflectores son propensos a producir errores específicos al formar imágenes, al igual que cualquier otro sistema óptico. Las imágenes formadas tienen distancias de objetos hasta el infinito, y estas imágenes se ven en diferentes longitudes de onda de luz. Estos factores provocan errores específicos en la formación de imágenes.

· Coma - El coma es un tipo de aberración que enfoca el centro de la imagen en un punto, pero los bordes generalmente aparecen manchados radialmente (como un cometa) o alargados.

Telescopio reflector (inventado en 1663): definición, funcionamiento, variaciones
Representación diagramática de aberración comática, anónima, Lente-comaCC BY-SA 3.0

· Curvatura de campo - A veces, las imágenes no se enfocan bien en todo el campo. Esto sucede debido a la curvatura del plano de la imagen y se corrige utilizando una lente de aplanamiento de campo.

· Astigmatismo - El astigmatismo es un tipo de aberración que provoca una variación focal azimutal alrededor de la apertura. Como resultado de esto, las imágenes de fuente puntual fuera del eje aparecen elípticas. El astigmatismo causa más errores cuando el campo de visión es grande y comienza a variar cuadráticamente con el ángulo del campo. En el caso de un campo de visión más pequeño / estrecho, el astigmatismo no suele ser un problema.

Telescopio reflector (inventado en 1663): definición, funcionamiento, variaciones
Representación diagramática del astigmatismo. Yo, Sebastian Kroch, AstigmatismoCC BY-SA 3.0

· Distorsión - La distorsión es un efecto de aberración que altera la forma de la imagen. La nitidez de la imagen no se ve afectada por la distorsión. Esta aberración generalmente se corrige con la ayuda del procesamiento de imágenes. 

· Aberración esférica: La aberración esférica es un defecto que ocurre cuando un espejo / lente esférico no puede enfocar la luz de diferentes objetos distantes en el mismo punto. Este defecto se soluciona utilizando espejos parabólicos en lugar de esféricos. Sin embargo, el espejo parabólico no funciona bien con la formación de imágenes de luz que cae en el borde de su campo de visión y produce aberraciones fuera del eje. 

Para saber más sobre la medición de lentes, visite https://lambdageeks.com/a-detailed-overview-on-lensometer-working-uses-parts/

Para conocer las partes de un telescopio, visite https://lambdageeks.com/steps-to-use-a-telescope-parts-of-a-telescope/

Sobre Sanchari Chakraborty

Telescopio reflector (inventado en 1663): definición, funcionamiento, variacionesSoy un estudiante entusiasta, actualmente invertido en el campo de la Óptica Aplicada y la Fotónica. También soy miembro activo de SPIE (Sociedad internacional de óptica y fotónica) y OSI (Sociedad óptica de India). Mis artículos tienen como objetivo sacar a la luz temas de investigación científica de calidad de una manera simple pero informativa. La ciencia ha ido evolucionando desde tiempos inmemoriales. Por lo tanto, intento aprovechar la evolución y presentarla a los lectores.

Conectemos a través de https://www.linkedin.com/in/sanchari-chakraborty-7b33b416a/

en English
X