Telescópio Refletor: Definição, Funcionamento, Variações

O que é um telescópio refletor?

A telescópio refletivo é desenvolvido com base no princípio da reflexão da luz por um espelho ou uma combinação de espelhos curvos para gerar uma imagem. Esses telescópios vêm em diferentes variações de design e às vezes também incluem elementos ópticos adicionais para melhorar a qualidade da imagem ou melhorar mecanicamente a posição da imagem. Como os telescópios/refletores refletores envolvem espelhos, eles são denominados como “catóptrico”Telescópios. Esses telescópios são comumente usados ​​para fins astronômicos. Telescópios proeminentes como o Telescópio Espacial Hubble e alguns telescópios amadores são baseados neste projeto microscópico. Além disso, os telescópios que operam com comprimentos de onda de luz diferentes da faixa visível (como os telescópios Raios-X) também usam o princípio de telescópios refletivos. 

Quem inventou o telescópio refletor?

• O uso de espelhos parabólicos em tais telescópios reduziu a aberração esférica, levando a vários designs telescópicos que seguem o princípio da reflexão. Um dos projetos telescópicos mais importantes foi o telescópio gregoriano proposto por James Gregory em 1663 e construído pelo cientista experimental Robert Hooke em 1673. 
• Sir Isaac Newton é considerado o criador do primeiro telescópio refletor em 1668. Esse projeto é conhecido como telescópio newtoniano. O telescópio newtoniano usa um espelho primário esférico de metal e um pequeno espelho diagonal.
• No final do século 20, o campo da óptica adaptativa e imagem de sorte testemunhou um desenvolvimento ajudando a superar as dificuldades de ver. Agora, os telescópios refletores se tornaram onipresentes nos telescópios espaciais e em vários outros tipos de dispositivos de imagem de espaçonaves.

Como funciona um telescópio refletor?

• O telescópio refletor tem uma curva espelho primário como seu elemento óptico fundamental. Este espelho é usado para criar uma imagem no plano focal. A distância entre este espelho e o plano focal é chamada de comprimento focal. Um sensor digital ou filme pode ser mantido no plano focal para registrar a imagem produzida. Às vezes, um espelho secundário é adicionado para redirecionar / encaminhar a luz focada para um filme, sensor digital ou ocular para observar visualmente as características ópticas.
• Na maioria dos telescópios modernos, o espelho primário é feito de um cilindro de vidro sólido com sua superfície frontal retificada em formato parabólico ou esférico. Um espelho de superfície frontal altamente reflexivo é criado por vácuo para depositar uma fina camada de alumínio no espelho.
• Diferentes métodos fazem telescópios primários. Um desses métodos envolve a rotação do vidro fundido para tornar sua superfície um parabolóide. Isso continua até que o vidro esfrie e solidifique. O espelho desenvolvido é paraboloidal aproximadamente em termos de formato e requer polimento e retificação mínimos para obter uma figura precisa.

Por que os telescópios refletivos são usados ​​para pesquisas astronômicas?

Atualmente, quase todos os grandes telescópios astronômicos usados ​​para pesquisa são refletores/telescópios refletores. Existem várias razões pelas quais os refletores são preferidos para pesquisas astronômicas:

• · Os elementos/lentes de vidro usados ​​em telescópios refratores e catadióptricos absorvem comprimentos de onda específicos de luz ou uma certa quantidade de luz incidente. Os refletores não absorvem esse comprimento de onda e, portanto, funcionam em um espectro mais amplo de luz.
• · Para que uma lente funcione corretamente, ela deve estar livre de qualquer forma de aberração, imperfeição e falta de homogeneidade. Toda a estrutura deve ser precisa. Mas no caso dos espelhos. Apenas a superfície reflectora necessita de ser perfeitamente polida.
• · As lentes são feitas de diferentes materiais com diferentes índices de refração. Diferentes comprimentos de onda de luz viajam em diferentes velocidades e ângulos em diferentes meios. Isso resulta em aberração cromática. Para corrigir essas aberrações, é necessário incorporar uma combinação de duas ou mais lentes com tamanho de abertura. Isto aumenta o investimento monetário do sistema e também o torna significativamente mais volumoso. As imagens formadas pelos espelhos não sofrem aberração cromática. Além disso, os espelhos revelam-se comparativamente económicos e de tamanho compacto.
• · Fabricar e configurar lentes com grandes aberturas pode criar problemas. As lentes só podem ser fixadas com a borda. A parte central da lente cai devido à gravidade. Isso leva à distorção da imagem formada. O uso de espelhos elimina a possibilidade de tais problemas. Os espelhos podem ser sustentados com apoio traseiro e, portanto, podem ter grandes aberturas sem afetar a formação da imagem. A maior abertura da lente atualmente é de 1 m, enquanto a maior abertura do espelho é de 10 m. 

Quais são os diferentes designs de telescópio refletor?

• A Telescópio gregoriano (proposto por James Gregory) usa um espelho secundário côncavo para refletir a imagem do espelho primário através de um orifício estreito. Isto é feito para produzir uma imagem vertical que seja vantajosa para a realização de observações terrestres. Existem alguns pequenos telescópios de observação construídos dessa maneira. Muitos grandes telescópios modernos também usam o arranjo gregoriano. Por exemplo, os telescópios Magalhães, o Telescópio de Tecnologia Avançada do Vaticano, o Telescópio Gigante de Magalhães e o Grande Telescópio Binocular.

• A Telescópio newtoniano é uma variação de design telescópico refletor que foi desenvolvida por Sir Isaac Newton no ano de 1668. Esses telescópios incorporam um espelho primário côncavo e um espelho secundário diagonal plano. O telescópio newtoniano é famoso devido ao seu design eficaz e simplista, apreciado pelos fabricantes de telescópios. Neste projeto, a ocular está localizada na extremidade superior do tubo do telescópio. A colocação da ocular com relações focais curtas proporciona um sistema de montagem compacto, garante mobilidade e reduz os gastos. [Para saber mais sobre o telescópio newtoniano visite https://techiescience.com/newtonian-telescope/]

• A Telescópio Cassegrain que foi desenvolvido por Laurent Cassegrain no ano de 1672 incorpora um espelho primário parabólico e um espelho secundário hiperbólico para refletir a luz incidente no espelho primário através de um pequeno orifício. O espelho secundário é usado principalmente para divergir e dobrar. Isso resulta em um telescópio com um comprimento de tubo curto e uma distância focal longa. [Para saber mais sobre o telescópio Cassegrain, visite https://techiescience.com/cassegrain-telescope/]

• A Ritchey – Chrétien telescópio (desenvolvido por George Willis Ritchey e Henri Chrétien por volta de 1910) é um refletor Cassegrain especial. Este projeto possui dois espelhos hiperbólicos em vez de um espelho primário parabólico. O Ritchey – Chrétien O telescópio está livre de coma e aberração esférica e fornece um plano focal quase plano. Este telescópio é adequado para observações fotográficas e de campo amplo. O Ritchey – Chrétien o design do telescópio acontece com um dos telescópios refletores profissionais mais comumente usados.

• A Dall – Kirkham telescópio é outro tipo especial de design de telescópio Cassegrain. O Dall – Kirkham o projeto telescópico é comparativamente mais fácil de construir do que um telescópio Cassegrain ou Ritchey-Chrétien normal. No entanto, este design é incapaz de corrigir os problemas de coma fora do eixo. A sua pequena curvatura de campo torna-o menos evidente ou preciso em relações focais mais longas; portanto, os telescópios Dall-Kirkham dificilmente são vistos como mais rápidos que f/15.

• A Herscheliano refletor (proposto por William Herschel em 1789) é incorporado para a construção de telescópios muito grandes. O design Herschelian usa um espelho primário inclinado. Isto garante que a luz não seja bloqueada pela cabeça do observador. No entanto, este design de refletor apresenta certas aberrações geométricas. Independentemente disso, é utilizado para evitar o uso de um espelho secundário newtoniano. O espelho secundário é geralmente constituído por espelhos metálicos espéculos que ficam manchados rapidamente e fornecem uma refletividade de apenas 60%.

Quais são os erros produzidos pelo telescópio refletor?

Os telescópios refletores são propensos a produzir erros específicos durante a formação de imagens, assim como qualquer outro sistema óptico. As imagens formadas têm distâncias de objetos até o infinito, e essas imagens são visualizadas em diferentes comprimentos de onda de luz. Esses fatores causam erros específicos na formação da imagem.

• Coma - Coma é um tipo de aberração que focaliza o centro da imagem em um ponto, mas as bordas geralmente aparecem radialmente manchadas (como um cometa) ou alongadas.

• Curvatura de campo - Às vezes, as imagens não estão bem focadas em todo o campo. Isso acontece devido à curvatura do plano de imagem e é corrigido com o uso de uma lente niveladora de campo.
  • Astigmatismo - Astigmatismo é um tipo de aberração que causa uma variação focal azimutal ao redor da abertura. Como resultado disso, as imagens de origem pontual fora do eixo parecem elípticas. O astigmatismo causa mais erros quando o campo de visão é grande e começa a variar quadraticamente com o ângulo do campo. No caso de um campo de visão menor / mais estreito, o astigmatismo geralmente não é um problema.

• Distorção - A distorção é um efeito de aberração que perturba a forma da imagem. A nitidez da imagem não é afetada pela distorção. Essa aberração geralmente é corrigida com a ajuda do processamento de imagem. 

• Aberração esférica: A aberração esférica é um defeito que ocorre quando um espelho/lente esférico é incapaz de focar a luz de diferentes objetos distantes no mesmo ponto. Este defeito é resolvido com a utilização de espelhos parabólicos em vez dos esféricos. No entanto, o espelho parabólico não funciona bem com a formação de imagens de luz incidindo na borda do seu campo de visão e produz aberrações fora do eixo. 

Para saber mais sobre medição de lentes visite https://techiescience.com/a-detailed-overview-on-lensometer-working-uses-parts/

Para saber sobre partes de uma visita de telescópio https://techiescience.com/steps-to-use-a-telescope-parts-of-a-telescope/

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Sanchari Chakraborty

Olá, sou Sanchari Chakraborty. Fiz mestrado em Eletrônica.
Gosto sempre de explorar novas invenções na área da Eletrônica.
Sou um aluno ávido, atualmente investido na área de Óptica Aplicada e Fotônica. Também sou membro ativo da SPIE (Sociedade Internacional de Óptica e Fotônica) e da OSI (Sociedade Óptica da Índia). Meus artigos têm como objetivo trazer à luz tópicos de pesquisa científica de qualidade de uma forma simples, mas informativa. A ciência vem evoluindo desde tempos imemoriais. Então, tento explorar a evolução e apresentá-la aos leitores.
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