광학 망원경

대형 쌍안경 망원경은 빛을 모으기 위해 두 개의 구부러진 거울을 사용한다.

광학망원경은 주로 전자파 스펙트럼의 가시적인 부분으로부터 빛을 모아 초점을 맞추는 망원경으로, 직접적인 육안 검사, 사진 촬영, 전자 이미지 센서로 데이터를 수집하기 위해 확대된 이미지를 생성한다.

광학 망원경에는 주로 세 가지 유형이 있습니다.

굴절 망원경 - 렌즈를 사용하고 프리즘(dioptrics)도 사용
반사 망원경, 거울(카토프트릭스)을 사용한다.
렌즈와 거울을 조합한 반사광 망원경

광학 망원경의 작은 디테일을 해결하는 능력은 대물(빛을 모으고 초점을 맞추는 1차 렌즈 또는 거울)의 지름(또는 구멍)과 직접 관련이 있으며, 광 채집력은 대물 영역과 관련이 있다.목표가 클수록 망원경은 더 많은 빛을 모으고 세부사항을 더 잘 분석합니다.

사람들은 광학 망원경(단안경, 쌍안경 포함)을 관측 천문학, 조류학, 조종, 사냥, 정찰 등의 야외 활동과 공연 예술 관람, 관람 스포츠와 같은 실내/반외 활동에 사용한다.

역사

망원경은 ^[1]^[2]과학자의 발명이라기보다는 광학 장인의 발견에 가깝다.렌즈와 굴절과 반사광의 특성은 고대부터 알려져 왔고, 어떻게 작동했는지에 대한 이론은 고대 그리스 철학자들에 의해 개발되었고, 중세 이슬람 세계에서 보존되고 확장되었고, 초기 ^[3]^[4]현대 유럽에서 망원경이 발명될 때까지 상당히 발전된 상태에 도달했다.그러나 망원경의 발명에 인용된 가장 중요한 단계는 13세기에 베네치아와 피렌체에서,^[2]^[5]^[6]^[7] 그리고 나중에는 네덜란드와 ^[8]독일의 안경 제조 센터에서 안경을 위한 렌즈 제조의 발전이었다.1608년 네덜란드에서 굴절광학망원경에 대한 최초의 문서가 안경 제작자 Hans Lippershey에 의해 제출된 특허의 형태로 표면화되었고, 몇 주 후 Jacob Metius와 세 번째 알려지지 않은 출원인이 이 "예술"^[9]에 대해서도 알고 있다고 주장했다.

발명의 소식은 빠르게 퍼졌고 갈릴레오 갈릴레이는 그 장치를 듣고 1년 안에 자신만의 개선된 디자인을 만들었고 ^[10]망원경을 사용하여 천문학적 결과를 발표한 최초의 사람이 되었다.갈릴레오 망원경은 볼록한 대물렌즈와 오목한 눈렌즈를 사용했는데, 이 디자인은 현재 갈릴레오 망원경이라고 불린다.요하네스 케플러는 종종 케플러 망원경이라고 불리는 볼록한 접안렌즈를 사용한 디자인에^[11] 대한 개선을 제안했다.

굴절기 개발의 다음 큰 단계는 18세기 ^[12]초 무채색 렌즈의 출현으로, 당시까지 케플러 망원경의 색수차를 보정하여 훨씬 더 큰 ^{[citation needed]}목적을 가진 짧은 기구들을 가능하게 했다.

대물렌즈 대신 곡선거울을 사용하는 반사망원경에 대해서는 이론이 실천에 앞서 있었다.렌즈와 비슷하게 동작하는 곡면 거울의 이론적 근거는 아마 알하젠에 의해 확립되었을 것이다.알하젠의 이론은 그의 ^[13]작품의 라틴어 번역으로 널리 전파되었다.굴절망원경의 발명 직후, 갈릴레오, 조반니 프란체스코 사그레도, 그리고 다른 사람들은 휘어진 거울이 렌즈와 유사한 특성을 가지고 있다는 지식에 자극받아 거울을 이미지 형성 목적으로 ^[14]사용하는 망원경을 만드는 것에 대한 아이디어를 논의했다.(구면 수차 색수차의 제거 영향 감소)을 반영하는 telescopes,[15]에 가장 주목할 만한 1663년에 제임스 그레고리에 의해 양력 telescope,[16][17]지만 업무 모델은 불리는 출판되었다 몇가지 제안된 디자인으로 이어졌다 포물선 거울을 이용해 잠재적인 장점.지었다.아이작 뉴턴은 일반적으로 1668년에^[18] 최초의 실용적인 반사 망원경인 뉴턴 망원경을 만든 것으로 알려져 있다. 비록 제작의 어려움과 사용된 금속 거울의 낮은 성능 때문에 반사경이 대중화되기까지는 100년 이상이 걸렸다.반사 망원경의 많은 발전들은 18세기 포물선 거울 제작의 완벽함, 19세기 ^[19]은으로 코팅된 유리 거울, 20세기 ^[20]오래 지속되는 알루미늄 코팅, 더 큰 직경을 가능하게 하는 분할 거울, 그리고 중력 변형을 보상하는 능동 광학을 포함했다.20세기 중반의 혁신은 슈미트 카메라와 같은 반사광 망원경으로 렌즈(보정판)와 거울을 모두 1차 광학 소자로 사용하며 구면 ^{[citation needed]}수차가 없는 광시야 촬영에 주로 사용되었다.

20세기 후반에는 천문학적 ^{[citation needed]}시각의 문제를 극복하기 위한 적응형 광학 및 우주 망원경의 발전이 있었다.

21세기 초의 전자 혁명은 2010년대에 전문 천문학자들에 의해 개발된 디지털 천체 사진 기술을 이용하여 비전문 스카이워쳐들이 상대적으로 저렴한 장비를 사용하여 별과 위성을 관측할 수 있게 해주는 컴퓨터 연결 망원경의 개발로 이어졌다.망원경으로 천체 관측을 하려면 컴퓨터(스마트폰, 패드 또는 노트북)에 대한 전자 연결이 필요합니다.디지털 테크놀로지에 의해, 관측의 노이즈 성분을 뺀 채로 복수의 화상을 쌓아 올릴 수 있게 되어, 메시에 물체와 희미한 별의 이미지가, 소비자 전용의 ^[21]^[22]장비로 15 매그니튜드만큼 어두워집니다.

원칙

기본적인 방법은 1차 집광 요소인 물체(1)(입사광 집광에 사용되는 볼록 렌즈 또는 오목 거울)가 그 빛을 멀리 있는 물체(4)에서 실제 이미지(5)를 형성하는 초점 평면에 초점을 맞추는 것이다.이 이미지는 돋보기처럼 작동하는 접안 렌즈(2)를 통해 기록하거나 볼 수 있습니다.그러면 눈(3)이 물체의 반전된 확대된 가상 이미지(6)를 봅니다.

케플러식 굴절 망원경의 도식.(4)의 화살표는 원본 이미지를 (표현)한 것입니다. (5)의 화살표는 초점 평면에서 반전된 이미지입니다. (6)의 화살표는 뷰어의 시각 영역에서 형성되는 가상 이미지입니다.붉은 광선은 화살의 중간점을 생성하며, 두 쌍의 다른 광선(각각 검은색)은 머리와 꼬리를 생성합니다.

반전 이미지

대부분의 망원경 설계는 초점 평면에서 반전된 이미지를 생성합니다. 이러한 이미지를 반전 망원경이라고 합니다.실제로 이미지는 뒤집히기도 하고 좌우로 뒤집히기도 하므로 객체 방향에서 180도 회전합니다.천체 망원경에서는 망원경의 사용 방법에 영향을 주지 않기 때문에 회전된 시야는 일반적으로 보정되지 않습니다.그러나 접안렌즈를 보다 보기 쉬운 위치에 배치하기 위해 거울 대각선을 사용하는 경우가 많습니다. 이 경우 이미지는 직립형이지만 여전히 왼쪽에서 오른쪽으로 반전됩니다.스폿 스코프, 단안경, 쌍안경등의 지상 망원경에서는, 화상 방향을 보정하기 위해서, 프리즘(예를 들면, 포로 프리즘) 또는 대물 렌즈와 접안 렌즈 사이의 릴레이 렌즈가 사용된다.갈릴레오 굴절기나 그레고리 반사기와 같이 반전된 이미지를 나타내지 않는 망원경 디자인이 있습니다.이것들은 정립 망원경이라고 불립니다.

설계 변종

많은 종류의 망원경은 2차 또는 3차 거울로 광로를 접거나 우회시킨다.광학 설계의 일부(뉴턴 망원경, 카세그레인 반사경 또는 이와 유사한 유형)이거나 접안 렌즈 또는 검출기를 보다 편리한 위치에 배치하는 데 사용할 수 있다.망원경 설계에서는 더 넓은 시야에서 화질을 개선하기 위해 특별히 설계된 추가 렌즈 또는 거울을 사용할 수도 있습니다.

특성.

샤봇 우주 과학 센터의 8인치 굴절 망원경

설계 사양은 망원경의 특성과 광학적으로 작동하는 방식과 관련이 있습니다.Barlow 렌즈, 별 대각선, 접안경 등 망원경에 사용되는 장비나 액세서리에 따라 사양의 몇 가지 특성이 변경될 수 있습니다.이러한 교환 가능한 부속품은 망원경의 사양을 바꾸지 않지만, 망원경의 특성(일반적으로 확대, 외관 시야(FOV) 및 실제 시야)이 작동하는 방식을 변경합니다.

표면 분해능

광학 망원경을 통해 볼 수 있는 물체의 가장 작은 분해 가능한 표면적은 분해할 수 있는 제한된 물리적 영역입니다.이는 각도 분해능과 유사하지만 정의가 다르다. 즉, 점광원 간의 분리 능력 대신 분해할 수 있는 물리적 영역을 의미한다.특성을 표현하는 친숙한 방법은 달 분화구나 태양의 흑점과 같은 특징의 해결 능력이다.공식을 사용한 표현은 조리개 $직경$ D에 대한 $분해능$ R $(디스플레이$ $스타일$ R $)$ 의 $R$ 2배와 물체 $D_{ob}$ $D_{ob}$ $D_{ob}$ b $($ 스타일 $D_{ob$ })의 $D_{ob}$ 곱과 $D$ 상수 $\Phi$ ( $디스플레이$ 스타일 $\Phi)$ 를 $\Phi$ 모두 물체 외관 $D_{a}$ $($ 스타일)로 나눈 값입니다. $스타일$ D_ ${a$ ^[23]^[24] 입니다.

$분해능$ R $({displaystyle$ R $})$ 은 $R$ ${\lambda }$ 파장 ${\lambda }$ ({ $displaystyle$ {{ $displaystyle})$ 에서 구합니다. $R={\frac {\lambda }{10^{6}}}={\frac {550}{10^{6}}}=0.00055$ 서 550nm ~ mm는 R $R={\frac {\lambda }{10^{6}}}={\frac {550}{10^{6}}}=0.00055$ $R={\frac {\lambda }{10^{6}}}={\frac {550}{10^{6}}}=0.00055$ $R={\frac {\lambda }{10^{6}}}={\frac {550}{10^{6}}}=0.00055$ $R={\frac {\lambda }{10^{6}}}={\frac {550}{10^{6}}}=0.00055$ $R={\frac {\lambda }{10^{6}}}={\frac {550}{10^{6}}}=0.00055$ = $0.00055$ { $displaystyle$ R = $1550 frac {550}$ = {5506} = {10} { $10$ } } {10} { $10}$ {6} {6}입니다.
$상수$ $\Phi$ $displaystyle$ \ $Phi})$ 는 $\Phi$ 물체의 겉보기 직경과 같은 단위로 라디안으로부터 도출됩니다. 여기서 달의 겉보기 직경 $D_{a}={\frac {313\Pi }{10800}}$ a $D_{a}={\frac {313\Pi }{10800}}$ $D_{a}={\frac {313\Pi }{10800}}$ $D_{a}={\frac {313\Pi }{10800}}$ $=$ 313 $frac {313\$ Pi }{ $10800}$ radians $D_{a}={\frac {313\Pi }{10800}}$ to $D_{a}={\frac {313\Pi }{10800}}\cdot 206265=1878$ $D_{a}={\frac {313\Pi }{10800}}\cdot 206265=1878$ : $D_{a}={\frac {313\Pi }{10800}}\cdot 206265=1878$ . $c {313\Pi$ }{ $10800}}\cdot 206265=$ param $D_{a}={\frac {313\Pi }{10800}}\cdot 206265=1878$

파장 550nm에서 달을 관찰하는 130mm 크기의 망원경을 사용한 예는 $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ R $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ D o b $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ D ⋅ $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ 0. $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ .2 $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ $F={\frac {{\frac {2R}{D}}\cdot D_{ob}\cdot \Phi }{D_{a}}}={\frac {{\frac {2\cdot 0.00055}{130}}\cdot 3474.2\cdot 206265}{1878}}\approx 3.22$ ${\$ 3. $22$ { $style$ F = $frac\fr$ } {DAC} { $FR2}이다.$ $2\cdot 206265{cdot}\약 3.22$

개체 직경에 사용되는 단위는 해당 단위에서 가장 작은 분해능 피쳐를 생성합니다.위의 예에서 그것들은 킬로미터 단위로 근사되며, 그 결과 가장 작은 분해능 달 분화구는 지름 3.22km이다.허블우주망원경은 지름 174.9m의 달 분화구 또는 지름 7365.2km의 태양 흑점의 표면 분해능을 제공하는 2400mm의 1차 거울 구멍을 가지고 있다.

각도 분해능

대기의 난기류(대기 중 시야) 및 망원경의 광학 결함으로 인한 이미지의 흐림을 무시하여 광학 망원경의 각도 분해능은 빛을 모으는 일차 거울 또는 렌즈의 직경(자세라고도 함)에 의해 결정됩니다.

분해능 $\alpha _{R}$ $\alpha _{R}$ R $({$ _ ${R})($ 라디안 단위)의 레일리 기준은 다음과 같다.

\sin(\alpha _{R})=1.22{\frac {\frac}{D}

여기서 $\lambda$ {\ $displaystyle \lambda}$ 는 $\lambda$ $D$ 이고D {\ $displaystyle$ D $}$ 는 $D$ 조리개입니다.가시광선( $\lambda$ \ $displaystyle \displayda$ = $\lambda$ 550 nm)의 경우 이 방정식을 다시 작성할 수 있습니다.

\alpha _{R}=black {138}{D}

여기서 $\alpha _{R}$ R $(\$ _ ${R})$ 은 $\alpha_R$ 분해능 한계치를 초단위로 $나타내며$ D(\ $displaystyle$ D $)$ 는 $D$ 밀리미터 단위입니다.이상적인 경우, 이중성계의 두 가지 성분은 $\alpha _{R}$ R $(\$ \ $alpha _{$ R $\alpha _{R}$ 보다 약간 적게 떨어져 있어도 식별할 수 있다. 이는 Dawes 한계로 고려된다.

\alpha _{D}=black {116}{D}

방정식은 다른 모든 것이 동일할 때, 조리개가 클수록 각도 분해능이 좋다는 것을 보여줍니다.분해능은 망원경의 최대 배율(또는 "배율")에 의해 주어지지 않습니다.최대 배율의 높은 값을 제공하여 시판되는 망원경은 종종 좋지 않은 이미지를 전달한다.

대형 지상 망원경의 경우 분해능은 대기 관측에 의해 제한됩니다.이러한 제한은 예를 들어 높은 산의 정상, 풍선과 고공비행 비행기 또는 우주에 망원경을 배치함으로써 극복할 수 있다.해상도 제한은 지상 망원경의 적응 광학, 스펙클 이미징 또는 행운의 이미징으로도 극복할 수 있습니다.

최근에는 광학망원경 어레이로 조리개 합성을 하는 것이 실용화됐다.매우 고해상도 이미지는 신중하게 제어된 광학 경로로 서로 연결된 넓은 간격의 작은 망원경으로 얻을 수 있지만, 이러한 간섭계는 별과 같은 밝은 물체를 촬영하거나 활동 은하의 밝은 핵을 측정하는 데만 사용할 수 있습니다.

초점거리 및 초점비

광학 시스템의 초점 거리는 시스템이 빛을 얼마나 강하게 수렴 또는 발산하는지를 나타내는 척도입니다.공기 중의 광학계의 경우, 이것은 초기에 시준된 광선의 초점이 맞춰지는 거리입니다.초점거리가 짧은 시스템은 초점거리가 긴 시스템보다 광파워가 커집니다.즉, 광선을 더 강하게 굴절시켜 더 짧은 거리에 초점을 맞춥니다.천문학에서 f-number는 일반적으로 N $(\displaystyle$ N $N$ 으로 표기되며, 망원경의 초점비는 물체의 $초점거리$ f $(\$ $display$ $style$ f)를 $직경$ D $(\$ displaystyle D $)$ 또는 시스템에서 조리개 정지 직경으로 나눈 값으로 정의됩니다.초점 거리는 기기의 시야와 접안 렌즈, 필름 플레이트 또는 CCD에 초점 평면에 표시되는 이미지의 스케일을 제어합니다.

초점거리 1200mm, 조리개 직경 254mm 망원경의 예는 $N={\frac {f}{D}}={\frac {1200}{254}}\approx 4.7$ 과 $N={\frac {f}{D}}={\frac {1200}{254}}\approx 4.7$ . $N={\frac {f}{D}}={\frac {1200}{254}}\approx 4.7$ $N={\frac {f}{D}}={\frac {1200}{254}}\approx 4.7$ $N={\frac {f}{D}}={\frac {1200}{254}}\approx 4.7$ $N={\frac {f}{D}}={\frac {1200}{254}}\approx 4.7$ = 1200 $display$ 4. $N={\frac {f}{D}}={\frac {1200}{254}}\approx 4.7$ { $display$ n $= flac$ { $f$ } { d } = $flac$ { display $254$ } \ { $4.7$

숫자적으로 큰 초점비는 길거나 느리다고 합니다.작은 숫자는 짧거나 빠릅니다.이러한 용어를 언제 사용할지 결정하기 위한 명확한 경계가 없으며, 개인은 자신의 결정 기준을 고려할 수 있다.현대의 천체망원경 중 초점비가 f/12보다 느린 망원경(숫자가 큰 망원경)은 일반적으로 느린 망원경으로 간주되며, 초점비가 f/6보다 빠른 망원경(숫자가 작은 망원경)은 빠른 망원경으로 간주됩니다.고속 시스템은, 시야의 중심으로부터 멀어지는 광학 수차가 많은 경우가 많아, 일반적으로 저속 시스템보다 접안 렌즈 설계가 요구됩니다.천체사진촬영에서는 시간이 경과한 사진촬영이 결과를 더 빨리 처리할 수 있도록 주어진 시간 내에 더 많은 광자를 수집할 목적으로 빠른 시스템이 종종 바람직하다.

광시야 망원경은 위성과 소행성을 추적하고, 우주선을 연구하며, 하늘의 천문학적 조사를 위해 사용된다.f비가 낮은 망원경은 f비가 큰 망원경보다 광학 수차를 줄이는 것이 더 어렵다.

집광력

Keck II 망원경은 36개의 분할된 육각형 미러를 사용하여 10m(33ft) 구경의 기본 미러를 만들어 빛을 모읍니다.

광파지 또는 조리개 이득이라고도 불리는 광학 망원경의 광 채집력은 망원경이 사람의 눈보다 훨씬 더 많은 빛을 모으는 능력이다.집광력이 가장 중요한 특징이라고 생각합니다.망원경은 멀리 있는 물체로부터 내려오는 모든 광자를 모으는 가벼운 양동이 역할을 하는데, 여기서 큰 양동이들은 더 많은 광자를 잡아서 주어진 시간 동안 더 많은 빛을 받아 효과적으로 이미지를 밝게 합니다.이것이 더 많은 빛이 망막에 도달하도록 당신의 동공이 밤에 커지는 이유입니다.사람의 눈에 대한 $수집력$ P $({displaystyle$ P})는 $P$ 관찰자의 동공 $D_{p}$ $({$ ^[23]^[24]에 걸쳐 $개구부$ D({ $displaystyle$ D $)$ 를 $D$ 나눈 결과이며, 평균 성인의 동공 직경은 7mm입니다.젊은 층은 나이가 들수록 동공의 직경이 감소하기 때문에 일반적으로 9mm라고 하는 더 큰 직경을 갖게 된다.

성인 동공 직경이 7mm인 것에 비해 254mm인 개구부의 수집력 예는 다음과 $P=\left({\frac {D}{D_{p}}}\right)^{2}=\left({\frac {254}{7}}\right)^{2}\approx 1316.7$ . $P=\left({\frac {D}{D_{p}}}\right)^{2}=\left({\frac {254}{7}}\right)^{2}\approx 1316.7$ ( $P=\left({\frac {D}{D_{p}}}\right)^{2}=\left({\frac {254}{7}}\right)^{2}\approx 1316.7$ p ) 2 $P=\left({\frac {D}{D_{p}}}\right)^{2}=\left({\frac {254}{7}}\right)^{2}\approx 1316.7$ ( $P=\left({\frac {D}{D_{p}}}\right)^{2}=\left({\frac {254}{7}}\right)^{2}\approx 1316.7$ ) 2 $.$ 7 { $displaystyle$ P = \ $left$ ( { \ $frac$ { D } \ right } { $D$ _ { p } = \ $left$ ( \ $frac$ 7 ) { $right }$ { $right$ }

집광력은 두 개의 다른 구멍 중 A $(\displaystyle$ A $)$ 영역을 $A$ 하여 $A$ 망원경 간의 집광력을 비교할 수 있습니다.

예를 들어 10미터 망원경의 광투과력은 2미터 망원경의 25배이다: $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ 1 $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ 2 $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ 5 $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ { $display$ p $p={\frac {A_{1}}{A_{2}}}={\frac {\pi 5^{2}}{\pi 1^{2}}}=25$ = flac { A _ { $1} =$ A _ { { $A _$ { } = $flac$ { $pi$ 5 ^ $2$ } { \ $pi$ 1 $= 25$ }

특정 영역의 조사에 있어 시야는 원시 광 채집력만큼 중요합니다.Large Synoptic Survey Telescope와 같은 측량 망원경은 원시 광 채집 능력만 있는 것이 아니라 거울 영역과 시야(또는 시야)의 곱을 최대화하려고 한다.

확대

망원경을 통한 확대는 FOV를 제한하면서 물체를 더 크게 보이게 한다.확대는 종종 망원경의 광학력으로 오해의 소지가 있으며, 그 특징은 관측 가능한 ^{[clarification needed]}세계를 묘사하기 위해 사용되는 가장 오해받는 용어이다.고배율에서는, Barlow 렌즈를 사용하면, 광학 시스템의 유효 초점 거리가 증가해, 화질 저하가 배가 됩니다.

빛이 유효 초점 거리를 늘리거나 줄이는 다수의 렌즈를 통과하기 때문에 별 대각선을 사용할 때 유사한 작은 효과가 나타날 수 있다.화상의 품질은 일반적으로 배율이 아닌 광학(렌즈)의 품질과 표시 조건에 따라 달라집니다.

배율 자체는 광학적인 특성에 의해 제한된다.망원경이나 현미경을 사용하면 실제 최대 배율을 넘어 더 크게 보일 뿐 더 자세한 내용은 표시되지 않습니다.계측기가 확인할 수 있는 가장 미세한 디테일을 눈으로 볼 수 있는 가장 미세한 디테일과 일치하도록 확대할 때 발생합니다.이 최대값을 초과하는 배율은 빈 배율이라고도 합니다.

망원경을 최대한 자세히 보려면 관찰되는 물체에 맞는 배율을 선택하는 것이 중요합니다.일부 개체는 낮은 전력에서 가장 잘 나타나고, 일부는 높은 전력에서 가장 잘 나타나고, 대부분은 중간 배율로 표시됩니다.배율에는 최소값과 최대값의 두 가지 값이 있습니다.넓은 시야의 접안렌즈는 망원경을 통해 동일한 배율을 제공하면서 동일한 접안렌즈 초점 거리를 유지하기 위해 사용될 수 있다.양호한 대기 조건에서 작동하는 고품질 망원경의 경우, 최대 사용 가능한 배율은 회절에 의해 제한됩니다.

시각.

망원경을 통한 시야 $확대$ M $(디스플레이 스타일$ M $)$ 은 $M$ 망원경의 초점 $거리$ f $(또는$ 직경)^[23]^[24]를 접안 렌즈 초점 $f_{e}$ $(\$ $style$ $f_{e$ }) $f_{e}$ 로 나눈 값으로 확인할 수 있습니다.최대값은 접안렌즈의 초점 거리에 따라 제한됩니다.

1200mm 초점 거리와 3mm 접안렌즈를 가진 망원경을 사용한 시각적 확대 $M={\frac {f}{f_{e}}}={\frac {1200}{3}}=400$ 는 $M={\frac {f}{f_{e}}}={\frac {1200}{3}}=400$ $M={\frac {f}{f_{e}}}={\frac {1200}{3}}=400$ $M={\frac {f}{f_{e}}}={\frac {1200}{3}}=400$ $M={\frac {f}{f_{e}}}={\frac {1200}{3}}=400$ $M={\frac {f}{f_{e}}}={\frac {1200}{3}}=400$ $M={\frac {f}{f_{e}}}={\frac {1200}{3}}=400$ $M={\frac {f}{f_{e}}}={\frac {1200}{3}}=400$ $=$ $400$ {\ $displaystyle$ M = $flac {$ f $}$ ${f_$ {e}} = $flac$ {f} = 400 flac ${$ f} = flac { $f}$ = $400}$ 이다.

최소값

망원경의 사용 가능한 배율이 가장 낮다.배율이 낮아지면서 밝기가 증가하는 것은 출구 동공이라고 불리는 것과 관련된 한계가 있다.출구 동공은 접안렌즈에서 나오는 빛의 원통이기 때문에 배율이 낮을수록 출구 동공이 커집니다. $M_{m}$ $M_{m}$ m $({$ 은 $M_{m}$ 망원경 $조리개$ D({ $displaystyle$ D)를 $D$ 출구 동공 $D_{ep}$ D $($ ep $D_{ep}$ ^[25]에 나누어 계산할 수 있습니다. 이 한계를 초과하여 배율을 높이면 배율을 줄일 수 없습니다.마찬가지로 출구 $D_{ep}$ $D_{ep}$ p(\ $displaystyle D_{ep$ })를 계산하면 조리개 $직경$ D(\ $displaystyle$ D $)$ 와 $D$ 사용된 시각적 $배율$ M(\ $displaystyle$ M $)$ 을 $M$ 나눗셈한 것입니다.초점 거리가 매우 긴 망원경은 가능한 것보다 더 긴 초점 길이의 접안렌즈가 필요할 수 있다.

254mm 구멍과 7mm 출구 동공의 사용 가능한 최소 배율의 예는 $M_{m}={\frac {D}{D_{ep}}}={\frac {254}{7}}\approx 36$ $M_{m}={\frac {D}{D_{ep}}}={\frac {254}{7}}\approx 36$ $M_{m}={\frac {D}{D_{ep}}}={\frac {254}{7}}\approx 36$ $M_{m}={\frac {D}{D_{ep}}}={\frac {254}{7}}\approx 36$ $M_{m}={\frac {D}{D_{ep}}}={\frac {254}{7}}\approx 36$ e $M_{m}={\frac {D}{D_{ep}}}={\frac {254}{7}}\approx 36$ $M_{m}={\frac {D}{D_{ep}}}={\frac {254}{7}}\approx 36$ $M_{m}={\frac {D}{D_{ep}}}={\frac {254}{7}}\approx 36$ ${\$ 36 { $displaystyle M_$ {m} = $fr$ 36 { displayfrac { $D}$ { $D_{ep$ }} $M_{m}={\frac {D}{D_{ep}}}={\frac {254}{7}}\approx 36$ $frac {254}{7}}}$ \ $36$ 36 입니다. 반면 출구 동공구는 254mm 구멍 및 출구 직경을 사용합니다. $§$

최적

유용한 참고 자료는 다음과 같습니다.

표면 밝기가 낮은 작은 물체(은하 등)의 경우 적당한 배율을 사용하십시오.
표면 밝기가 높은 작은 물체(예: 행성상 성운)의 경우 고배율을 사용하십시오.
표면 밝기와 관계없이 큰 물체(예: 확산 성운)의 경우, 종종 최소 배율 범위 내에서 낮은 배율을 사용하십시오.

오직 개인적인 경험만이 관찰 능력과 관찰 조건에 의존하여 물체에 대한 최적의 배율을 결정합니다.

시야

시야는 장비(예: 망원경 또는 쌍안경) 또는 육안으로 볼 수 있는 모든 순간에 관찰할 수 있는 세계의 범위이다.시야에는 접안렌즈의 사양이나 접안렌즈와 망원경의 조합에 의해 결정되는 특성 등 다양한 표현이 있다.물리적 제한은 광섬유의 회절 때문에 정의된 최대값보다 큰 FOV를 표시할 수 없는 조합에서 발생합니다.

외관상

겉보기 시야(일반적으로 AFOV라고 함)는 접안렌즈의 필드 스톱의 인식 각도 크기이며, 일반적으로 도 단위로 측정된다.이는 접안렌즈의 광학 디자인에서 고정된 특성으로, 시판되는 일반적인 접안렌즈는 40°에서 120°까지의 외관 범위를 제공합니다.접안렌즈의 겉보기 시야는 접안렌즈의 필드 정지 직경과 초점 거리의 조합에 의해 제한되며 사용되는 배율과는 무관합니다.

매우 넓은 시야를 가진 접안렌즈에서, 관찰자는 망원경을 통한 시야가 주변 시야로 뻗어 있고, 그들이 더 이상 접안렌즈를 통해 보지 않는다는 느낌을 주거나, 그들이 실제보다 관심 대상에 더 가깝다는 것을 인지할 수 있다.반대로 시야가 좁은 접안렌즈는 터널이나 작은 포트홀 창을 통해 보는 느낌을 줄 수 있으며, 접안렌즈의 검은 시야가 관찰자의 시야의 대부분을 차지한다.

외관상 시야가 넓어지면 관찰자는 확대율을 낮추지 않고 관심 대상(즉, 실제 시야의 넓어짐)을 더 많이 볼 수 있습니다.그러나 실제 시야, 겉보기 시야 및 확대 사이의 관계는 더 넓은 겉보기 시야와 상관되는 왜곡 특성이 증가하기 때문에 직접적이지 않습니다.대신 실제 시야와 겉보기 시야는 모두 접안렌즈의 필드 정지 직경의 결과입니다.

실제 시야는 확대에 따라 달라지는 반면 겉보기 시야는 실제 시야와 다릅니다.광각 접안렌즈의 넓은 필드 스톱은 망원경의 초점 평면에서 형성된 실제 이미지의 더 넓은 부분을 볼 수 있게 하여 계산된 실제 시야에 영향을 줍니다.

접안렌즈의 겉보기 시야는 눈으로 인식되는 전체 시야 밝기에 영향을 미칠 수 있습니다. 왜냐하면 필드 스톱의 겉보기 각도 크기가 접안렌즈에 의해 형성된 출구 동공에 의해 관찰자의 망막이 얼마나 밝아지는지를 결정하기 때문입니다.그러나 겉보기 시야는 시야 내에 포함된 물체의 겉보기 표면 밝기(단위 면적당 밝기)에는 영향을 미치지 않습니다.

진실의

실제 FOV는 주어진 접안렌즈/망원경 조합을 통해 실제로 보이는 폭이다.

참 시야 계산에는 다음 두 가지 공식이 있습니다.

$v_{t}={\frac {v_{a}}{M}}$ t $v_{t}={\frac {v_{a}}{M}}$ $v_{t}={\frac {v_{a}}{M}}$ { $displaystyle v$ { t } $=$ mbs $frac$ { $v$ _ { $a }$ } $v_{t}={\frac {v_{a}}{M}}$ $。$ 서 $v_{t}$ t { $displaystyle$ v _ { $t$ $v_{t}$ }는 $v_{t}$ 진정한 FOV, $v$ $v_{a}$ { $displaystyle v_{$ a}는 $v_{a}$ 접안렌즈의 외관 시야 $,$ M { $displaystyle$ M $}}$ 이 사용되고 $M$ 있다.^[26]^[27]
v $v_{t}={\frac {d_{f}}{f_{t}}}\times 57.3$ $v_{t}={\frac {d_{f}}{f_{t}}}\times 57.3$ $v_{t}={\frac {d_{f}}{f_{t}}}\times 57.3$ $v_{t}={\frac {d_{f}}{f_{t}}}\times 57.3$ $v_{t}={\frac {d_{f}}{f_{t}}}\times 57.3$ × $v_{t}={\frac {d_{f}}{f_{t}}}\times 57.3$ { $displaystyle$ v $_$ { t } = $spec$ frac { $d$ _ { $f$ } { f $_$ { $t$ } \ $times$ 57.3 $v_{t}={\frac {d_{f}}{f_{t}}}\times 57.3$ 에 $v_{t}={\frac {d_{f}}{f_{t}}}\times 57.3$ 주어진 접안 필드 정지 방법. $v_{t}$ 서 v $v_{t}$ { $displaystyle$ v $_$ { $t$ }는 $v_{t}$ 실제 FOV, $d_{f}$ { $displaystyle d_{ f$ }는 $d_{f}$ 접안 필드 정지 및 $f_{t}$ $f_{t}$ $단위$ 입니다.밀리미터 ^[26]^[27]단위의 망원경입니다.

접안경 필드 정지 방법은 겉보기 ^[27]시야법보다 정확하지만 모든 접안경이 쉽게 알 수 있는 필드 정지 직경을 가지는 것은 아닙니다.

최대치

최대 FOV는 망원경의 광학에 의해 제한되는 최대 유용한 실제 시야입니다.이는 물리적 한계로, 최대치를 초과하는 증가량이 최대치에 머무릅니다.최대 FOV $v_{m}$ m $(\$ })은 $v_{m}$ 망원경의 초점 $거리$ f(\ $displaystyle$ f $)$ 에 $f$ 걸친 배럴 $크기$ B(\ $displaystyle$ B $)$ 입니다 $B$ .^[23]^[24]

배럴 크기 31.75mm(1.25인치)와 초점 거리 1200mm의 망원경을 사용한 최대 FOV의 예는 $v_{m}=B\cdot {\frac {\frac {180}{\pi }}{f}}\approx 31.75\cdot {\frac {57.2958}{1200}}\approx 1.52^{\circ }$ 과 $v_{m}=B\cdot {\frac {\frac {180}{\pi }}{f}}\approx 31.75\cdot {\frac {57.2958}{1200}}\approx 1.52^{\circ }$ . v $=$ B $v_{m}=B\cdot {\frac {\frac {180}{\pi }}{f}}\approx 31.75\cdot {\frac {57.2958}{1200}}\approx 1.52^{\circ }$ 180 $v_{m}=B\cdot {\frac {\frac {180}{\pi }}{f}}\approx 31.75\cdot {\frac {57.2958}{1200}}\approx 1.52^{\circ }$ 31 $v_{m}=B\cdot {\frac {\frac {180}{\pi }}{f}}\approx 31.75\cdot {\frac {57.2958}{1200}}\approx 1.52^{\circ }$ 57. $v_{m}=B\cdot {\frac {\frac {180}{\pi }}{f}}\approx 31.75\cdot {\frac {57.2958}{1200}}\approx 1.52^{\circ }$ $v_{m}=B\cdot {\frac {\frac {180}{\pi }}{f}}\approx 31.75\cdot {\frac {57.2958}{1200}}\approx 1.52^{\circ }$ ∘ 1.52 $∘$ { $display$ v_ ${m}$ = B $\cd$ { $frac { pi } }$ }

망원경으로 관찰하다

광학 망원경에는 많은 특성이 있고 하나를 사용하는 관찰의 복잡성은 어려운 작업이 될 수 있다. 경험과 실험은 관찰을 최대화하는 방법을 이해하는 데 주요한 기여를 한다.실제로, 망원경의 두 가지 주요 특성만이 관찰이 어떻게 다른지를 결정합니다: 초점 거리와 조리개.이것들은 광학 시스템이 물체나 범위를 어떻게 보고 있는지, 그리고 얼마나 많은 빛이 안구 접안렌즈를 통해 수집되는지와 관련이 있습니다.아이피스는 관찰할 수 있는 세계의 시야와 확대가 어떻게 변화하는지를 더 결정합니다.

관측 가능한 세계

관측 가능한 세계는 망원경으로 볼 수 있는 것이다.물체 또는 범위를 볼 때 관찰자는 다양한 기술을 사용할 수 있습니다.볼 수 있는 항목과 보는 방법을 이해하는 것은 시야에 따라 다릅니다.시야에 완전히 맞는 크기로 물체를 보는 것은 적절한 초점 거리(또는 직경)를 가진 눈의 접안렌즈를 포함하여 초점 길이와 조리개라는 두 가지 망원경 특성을 사용하여 측정됩니다.관찰할 수 있는 세계와 물체의 각지름을 비교하는 것은 우리가 얼마나 많은 물체를 보는지를 보여준다.그러나 광학계와의 관계 때문에 표면 밝기가 높지 않을 수 있습니다.천체물체는 광대한 거리 때문에 종종 어둡고, 세부 사항은 회절이나 부적절한 광학 특성에 의해 제한될 수 있습니다.

시야 및 확대 관계

광학 시스템을 통해 볼 수 있는 것을 찾는 것은 시야와 배율을 제공하는 접안렌즈에서 시작됩니다. 배율은 망원경의 분할과 접안렌즈 초점 거리에 따라 결정됩니다. $구경$ D $(\displaystyle$ D $)$ 가 $D$ 130mm(5인치)이고 초점 $거리$ f(\ $displaystyle$ f $)$ 가 $f$ 650mm(25.5인치)인 뉴턴 망원경과 같은 아마추어 망원경의 예를 들어 초점 $거리$ d $(\displaystyle$ d $)$ 가 $d$ 8mm이고 외관 FOV $(\displaystyle v_a$ 가 52°인 접안경을 사용합니다.관측 가능한 세계가 보이는 배율은 $M={\frac {f}{d}}={\frac {650}{8}}=81.25$ $M={\frac {f}{d}}={\frac {650}{8}}=81.25$ $M={\frac {f}{d}}={\frac {650}{8}}=81.25$ d $M={\frac {f}{d}}={\frac {650}{8}}=81.25$ $M={\frac {f}{d}}={\frac {650}{8}}=81.25$ 8 $M={\frac {f}{d}}={\frac {650}{8}}=81.25$ $M={\frac {f}{d}}={\frac {650}{8}}=81.25$ ${{displaystyle$ M = $fac {f}$ {d}} = $fac$ {650} {8} = 81 $.25$ 로 $v_{t}$ 지정됩니다. $v_{t}$ $v_{t}$ { $displaystyle$ $v_{t}={\frac {v_{a}}{M}}={\frac {52}{81.25}}=0.64$ ${t}$ $v_{t}={\frac {v_{a}}{M}}={\frac {52}{81.25}}=0.64$ 8.25} = $v_{t}={\frac {v_{a}}{M}}={\frac {52}{81.25}}=0.64$ 의 시야에 따른 배율이 필요합니다.= $v_{t}={\frac {v_{a}}{M}}={\frac {52}{81.25}}=0.64$ .25 $=$ $.64$ ({ $displaystyle v_{$ t}= $acc {v_{a$ }}{M}}= $acc frac {52){81.25}=0.$ 64 $v_{t}={\frac {v_{a}}{M}}={\frac {52}{81.25}}=0.64$ 결과적으로 나타나는 실제 시야는 0.64°이며, 오리온 성운과 같은 물체가 망원경을 통해 전체 직경 65 × 60분 동안 타원형으로 보이는 물체를 볼 수 없다 $v_{t}={\frac {v_{a}}{M}}={\frac {52}{81.25}}=0.64$ n 관측 가능한 세계.이와 같은 방법을 사용하면 관찰 가능한 세계가 개체 전체를 포함할 수 있는지 또는 다른 측면에서 개체를 볼 때 확대/축소할지 여부를 확인할 수 있습니다.

휘도 계수

이러한 배율에서의 표면 밝기는 현저하게 감소하여 훨씬 더 어둡게 보입니다.외관이 어두워지면 물체의 시각적 세부사항이 줄어듭니다.물질, 고리, 나선팔, 가스 등의 세부 사항은 관찰자로부터 완전히 숨겨져 물체나 범위를 완전히 볼 수 없게 될 수 있습니다.물리학에 따르면 망원경의 이론상 최소 배율에서 표면 밝기는 100%입니다.그러나 실제로는 망원경의 한계(초점거리, 접안렌즈 초점거리 등)와 관찰자의 나이 등 다양한 요인에 의해 100% 밝기가 차단된다.

관찰자의 동공에 기여하는 요소가 있기 때문에 나이는 밝기에 영향을 미친다.나이가 들면서 동공의 지름은 자연스럽게 줄어들게 된다. 일반적으로 젊은 성인은 7mm 직경, 노인은 5mm, 젊은 성인은 9mm 직경이다.최소 $확대율$ m({ $displaystyle$ m $})$ 은 $m$ $m={\frac {D}{d}}={\frac {130}{7}}\approx 18.6$ $D$ ({ $displaystyle$ D})와 $D$ $동공$ p({ $displaystyle$ p}) 직경의 $p$ 나눗셈으로 나타낼 수 있습니다. m $m={\frac {D}{d}}={\frac {130}{7}}\approx 18.6$ D $fr$ $m={\frac {D}{d}}={\frac {130}{7}}\approx 18.6$ $m={\frac {D}{d}}={\frac {130}{7}}\approx 18.6$ 18.6 $}}$ 18.6 $m={\frac {D}{d}}={\frac {130}{7}}\approx 18.6$ $displaystyle$ m = frac { $130$ } { $7}$ = $displayfrac$ {7} } $18 18$ .6 $6$ 18.6 = frac {7} {\ 18 18 18 18 18.6 = frac {130} {7} { $m={\frac {D}{d}}={\frac {130}{7}}\approx 18.6$ } 。이론적인 문제가 발생할 수광학 시스템의 유효 초점 거리가 너무 큰 직경의 접안렌즈가 필요할 수 있기 때문에 ical 표면 밝기는 100%입니다.

일부 망원경은 이론적으로 100%의 표면 밝기를 달성할 수 없는 반면, 일부 망원경은 매우 작은 직경의 접안렌즈를 사용하여 이를 달성할 수 있습니다.최소 배율을 얻기 위해 필요한 접안렌즈를 찾으려면 확대 공식을 다시 정렬하면 됩니다. 여기서 망원경은 최소 배율에 대한 초점 거리를 분할합니다. ${\$ $6}}\약$ 35mm ${\frac {F}{m}}={\frac {650}{18.6}}\approx 35$ 35mm의 접안렌즈는 비표준 사이즈이므로 구입할 수 없습니다.이 시나리오에서는 100%를 달성하려면 표준 제조 접안렌즈 사이즈 40mm가 필요합니다.접안렌즈는 최소배율보다 초점거리가 넓기 때문에 많은 빛을 눈으로 수광하지 않는다.

동공 퇴출

배율을 낮추면서 표면 밝기가 증가하는 한계는 출구 동공입니다. 즉, 접안렌즈를 관찰자에게 투영하는 빛의 원통입니다.출구 동공은 전체 투사된 빛을 받기 위해 동공보다 직경이 같거나 작아야 합니다. 출구 동공이 클수록 빛이 낭비됩니다. $출구$ $동공$ e $(\displaystyle$ e $)$ 는 $e$ 망원경 $구멍$ D(\ $displaystyle$ D $)$ 의 $D$ 나눗셈과 최소 $배율$ m(\ $displaystyle$ m $m$ 에서 도출할 수 있습니다. $e={\frac {D}{m}}={\frac {130}{18.6}}\approx 7$ $e={\frac {D}{m}}={\frac {130}{18.6}}\approx 7$ $e={\frac {D}{m}}={\frac {130}{18.6}}\approx 7$ $e={\frac {D}{m}}={\frac {130}{18.6}}\approx 7$ $e={\frac {D}{m}}={\frac {130}{18.6}}\approx 7$ $e={\frac {D}{m}}={\frac {130}{18.6}}\approx 7$ 6 $e={\frac {D}{m}}={\frac {130}{18.6}}\approx 7$ † $e={\frac {D}{m}}={\frac {130}{18.6}}\approx 7$ { $displaystyle$ e= $frac {D}$ { $130}$ { $18}$ $6}:$ 약 $7$ 동공과 출구 동공은 지름이 거의 동일하여 광학계를 통해 낭비되는 관찰 가능한 빛을 내지 않습니다.7mm 동공은 100% 밝기에 약간 미달합니다. 여기서 B $(\displaystyle$ B $)$ 는 $B$ $상수$ 2의 곱에서 B(\ $displaystyle$ p $)$ 의 $p$ 제곱으로 $B=2*p^{2}=2*7^{2}=98$ 할 수 있습니다(\displaystyle $B=2*p^{2}=2*7^{2}=98$ $B=2*p^{2}=2*7^{2}=98$ 2 $B=2*p^{2}=2*7^{2}=98$ $B=2*p^{2}=2*7^{2}=98$ $= 98 {displaystyle$ B $= 2*p^2$ } $B=2*p^{2}=2*7^{2}=98$ = $2 =$ { $98}).$ 여기서의 제한은 동공 직경입니다.불행한 결과이며 나이가 들수록 저하됩니다.일부 관측 가능한 광손실이 예상되며, 시스템이 사용 가능한 최소 배율에 도달하면 배율이 감소해도 표면 밝기를 증가시킬 수 없기 때문에 이 용어를 사용 가능한 것으로 간주합니다.

이 눈은 15px = 1mm, 동공 직경이 7mm인 인간의 눈의 눈금을 나타낸다.그림 A는 출구 동공 직경이 14mm이며, 천문학상으로는 75%의 빛 손실이 발생한다.그림 B에는 6.4mm의 출구 동공이 있어 관측자가 관측 가능한 빛의 100%를 인식할 수 있다.

이미지 스케일

CCD를 사용하여 관찰을 기록하는 경우 CCD는 초점 평면에 배치됩니다.이미지 스케일(플레이트 스케일이라고도 함)은 관찰되는 물체의 각도 크기가 초점 평면에서 투영된 이미지의 물리적 크기와 어떻게 관련되어 있는지를 나타냅니다.

$(\displaystyle i=svsfrac\alpha },)$

$i$ 서 i $(\displaystyle$ i $)$ 는 $i$ 이미지 스케일, $\alpha$ α $(\displaystyle$ \ $alpha)$ 는 $\alpha$ 관찰된 물체의 각도 크기, $(\displaystyle$ s $)$ 는 $s$ 투영된 이미지의 물리적 크기입니다.초점거리의 관점에서 이미지 스케일은

${{displaystyle i=margetfrac {1}{f}}$

$i$ 서 i $\displaystyle$ i는 미터당 $i$ 라디안(rad/m) 단위로 $f$ 되며 f $\displaystyle$ f는 미터 단위로 측정됩니다 $f$ . $일반적$ 으로 i $($ 디스플레이 스타일 i)는 $i$ 밀리미터당 초수(/mm") 단위로 지정됩니다.초점 거리를 밀리미터 단위로 측정하면 영상 배율은

$i\('/\mathrm {mm})=param frac {1}{f\(\mathrm {mm}}}\left[{\frac {180\times 3600}{\pi }}}\right]$

이 방정식의 도출은 매우 간단하며 반사 망원경이나 굴절 망원경에서도 결과는 동일합니다.그러나 개념적으로는 반사 망원경을 고려하는 것이 더 쉽다.망원경을 통해 각도 $(\display$ \ $alpha)$ 의 $\alpha$ 확장된 물체를 관찰할 경우, 반사의 법칙과 삼각법에 의해 초점 평면에 투영되는 이미지의 크기는 다음과 같습니다.

$(\displaystyle s=\tan(\alpha)f).}$

이미지 스케일(객체의 각도 크기를 투영된 이미지의 크기로 나눈 값)은 다음과 같습니다.

$({displaystyle i}=black{alpha}{s}}{tan(\alpha)f},$

그리고 작은 $\tan(a)\approx a$ 관계 tan $\tan(a)\approx a$ θ ( $\tan(a)\approx a$ a $\tan(a)\approx a$ \ $displaystyle$ $\$ $tan$ ( $a$ $)$ \ $about$ a $\tan(a)\approx a$ 를 사용하여 $a\ll 1$ 1 $a\ll 1$ (N.B $.$ 가 $a$ 라디안인 $a$ 에만 유효)을 얻습니다.

$i=margetfrac {\alpha f}=margetfrac {1}{f}}.$

불완전한 이미지

어떤 망원경도 완벽한 이미지를 형성할 수 없다.반사망원경이 완벽한 거울을 가질 수 있거나 굴절망원경이 완벽한 렌즈를 가질 수 있다고 해도 조리개 회절의 영향은 피할 수 없다.실제로는 완벽한 거울과 완벽한 렌즈가 존재하지 않기 때문에 조리개 회절과 더불어 이미지 수차를 고려해야 한다.영상 이상은 단색 및 다색이라는 두 가지 주요 클래스로 나눌 수 있습니다.1857년, 필립 루드비히 폰 자이델(1821–1896)은 1차 단색 수차를 5가지 구성 수차로 분해했다.그것들은 현재 일반적으로 5가지 세이델 수차로 불린다.

세이델의 다섯 가지 이상

구면 수차: 근축선과 한계선 사이의 초점 거리의 차이로, 목표 직경의 제곱에 비례합니다.
혼수상태: 점이 혜성처럼 꼬리와 함께 비대칭적인 빛의 반점으로 나타나 측정이 매우 부정확해지는 결함입니다.그 크기는 보통 광 사인 정리를 통해 추론됩니다.
난시: 점의 이미지는 시상 및 접선 포치에 초점선을 형성하고 (혼수 상태가 아닌 경우) 그 사이에 타원 모양을 형성합니다.
필드 곡률: Petzval 필드 곡률은 이미지가 평면에 눕는 대신 실제로는 속이 비어 있거나 둥근 곡면 위에 놓여 있음을 의미합니다.따라서 사진 플레이트 또는 CCD 이미지 센서와 같은 평면 이미징 장치를 사용할 때 문제가 발생합니다.
왜곡.: 배럴 또는 핀쿠션(pincushion)은 여러 이미지를 결합할 때 수정해야 하는 방사 왜곡입니다(여러 사진을 파노라마 사진에 스티치하는 것과 유사).

광학결함은 항상 위의 순서로 나열되는데, 이는 출구/입구 동공의 이동을 통해 상호의존성을 1차 이상이라고 표현하기 때문이다.첫 번째 세이델 수차인 구면 수차는 출구 동공의 위치와 독립적입니다(축방향 및 축외 연필의 경우 동일).두 번째, 혼수상태는 동공 거리와 구면 수차의 함수로 변화하기 때문에 동공을 움직이는 것만으로 구면 수차가 없는 렌즈에서 혼수를 보정하는 것이 불가능하다는 것이 잘 알려진 결과이다.유사한 의존관계는 목록의 나머지 수차에 영향을 미칩니다.

색수차

고리 (1)과 축방향(2) 및 가로방향(3) 색수차만 있는 고리 (1)의 이상적인 이미지 비교

세로 색수차:구면 수차와 마찬가지로 축연필과 사선연필도 마찬가지입니다.

가로 색수차(확대 색수차)

천체 연구 망원경

ESO의 VLT를 구성하는 4개의 유닛 망원경 중 2개는 칠레 아타카마 사막의 해발 2600m에 있는 외딴 산꼭대기에 있습니다.

광학 망원경은 17세기 초 발명 당시부터 천문학 연구에 사용되어 왔다.굴절과 반사, 촬영되는 빛이나 물체의 성질, 그리고 심지어 우주 망원경과 같은 위치까지 광학 기술에 따라 여러 가지 유형이 수년에 걸쳐 제작되었습니다.어떤 것들은 태양 망원경과 같은 그들이 수행하는 임무에 따라 분류된다.

대형 리플렉터

거의 모든 대형 연구용 천체 망원경은 반사경이다.그 이유는 다음과 같습니다.

렌즈에서는 재료의 전체 부피가 불완전성과 불균일성이 없어야 하는 반면, 거울에서는 한 표면만 완벽하게 연마되어야 합니다.
다른 색상의 빛은 진공 이외의 매체를 통해 다른 속도로 이동합니다.이로 인해 색수차가 발생합니다.
반사기는 굴절기 또는 강입자(catadioptric)에서 발견되는 것과 같은 유리 요소를 통과할 때 특정 파장이 흡수되기 때문에 더 넓은 빛의 스펙트럼에서 작동합니다.
대경렌즈의 제조와 조작에는 기술적인 어려움이 있다.그 중 하나는 모든 실제 물질들이 중력에 의해 처지는 것이다.렌즈는 그 둘레에만 고정할 수 있습니다.반면 거울은 반사면과 반대편 전체에 지지할 수 있다.

일부 주목할 만한 광학 망원경의 1차 거울 공칭 크기 비교

대부분의 대형 연구 반사체는 사용되는 기기의 유형과 크기에 따라 서로 다른 초점 평면에서 작동합니다.여기에는 메인 미러의 주요 초점, 캐세그레인 초점(프라이머리 미러 뒤에서 빛이 반사됨), 그리고 망원경의 외부(Nasmyth 및 coudé ^[28]초점 등)가 모두 포함됩니다.

거울이 지름 4.5미터의 거울을 합성하는 6개의 부분으로 구성된 다중 거울 망원경에 의해 망원경 제작의 새로운 시대가 열렸다.이제 6.5m 미러 1개로 대체되었습니다.10m 세그먼트 미러를 가진 콕 망원경이 그 뒤를 따랐다.

현재 가장 큰 지상 망원경은 지름이 6미터에서 11미터 사이인 1차 거울을 가지고 있다.이 세대의 망원경에서 거울은 보통 매우 얇고, 액튜에이터 배열에 의해 최적의 형태로 유지됩니다(액티브 광학 참조).이 기술은 지름이 30, 50, 심지어 100미터인 미래의 망원경을 위한 새로운 디자인을 이끌어냈다.

텍사스주 맥도날드 천문대의 할란 J. 스미스 망원경 반사 망원경

최근 2미터에 이르는 비교적 저렴한 양산 망원경이 개발되어 천문학 연구에 큰 영향을 미치고 있다.이를 통해 많은 천문학적 목표물을 지속적으로 관찰할 수 있으며 하늘의 넓은 영역을 조사할 수 있습니다.많은 망원경은 인터넷을 통해 제어되는 로봇 망원경이며(예: 리버풀 망원경 및 포크스 망원경 북부와 남부 참조), 천문학적 사건에 대한 자동 추적 작업을 가능하게 한다.

처음에 망원경에 사용된 검출기는 사람의 눈이었다.이후 감광된 사진판이 자리를 잡았고 스펙트럼 정보를 수집할 수 있는 분광기가 도입됐다.사진판 이후, 전하 결합 소자(CCD)와 같은 전자 검출기의 연속 세대는 각각 더 높은 감도와 분해능을 가지며, 종종 더 넓은 파장 범위를 갖는 완벽해졌다.

현재 연구 망원경에는 다음과 같은 여러 가지 기구 중에서 선택할 수 있습니다.

다른 스펙트럼 반응의 이미지
스펙트럼의 다른 영역에서 유용한 분광기
광편파를 감지하는 편광계입니다.

광학 회절 현상은 망원경이 얻을 수 있는 해상도와 화질의 한계를 설정하는데, 이는 에어리 디스크의 유효 영역이며, 이러한 두 개의 디스크를 얼마나 가까이 둘 수 있는지를 제한한다.이 절대 한계를 회절 한계라고 합니다(그리고 Rayleigh 기준, Dawes 한계 또는 Sparrow의 분해능 한계로 근사할 수 있습니다).이 한계는 연구된 빛의 파장과 망원경 거울의 직경에 따라 달라집니다(따라서 빨간색 빛의 한계는 파란색 빛의 한계보다 훨씬 빨리 나타납니다).이것은 이론적으로 특정 거울 지름을 가진 망원경이 특정 파장에서 특정 한계까지 분해할 수 있다는 것을 의미한다.지구의 기존 망원경의 경우 회절 한계는 약 10cm보다 큰 망원경에는 관련이 없습니다.대신, 대기에 의한 가시 또는 흐림이 해상도 제한을 설정합니다.그러나 우주에서는 또는 적응광학이 사용되면 회절 한계치에 도달하는 것이 때때로 가능하다.이 시점에서 그 파장에서 더 큰 분해능이 필요한 경우, 더 넓은 거울을 만들거나 근처의 망원경을 사용하여 조리개 합성을 수행해야 합니다.

최근에는 지상 망원경의 대기에 의한 왜곡을 극복하기 위한 기술이 많이 개발되어 좋은 결과를 얻고 있다.적응광학, 스펙클 이미징 및 광학 간섭계를 참조하십시오.

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레퍼런스

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외부 링크

Wikimedia Commons 광학 망원경 관련 매체

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[11] 그의 저서 Astomiae Pars Optica와 Dioptrice를 참조하십시오.

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[15] Bonaventura Cavalieri와 Marin Mersen 등의 작품은 망원경을 반사하는 디자인을 가지고 있다

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[19] 포물선 거울은 훨씬 전에 사용되었지만 제임스 쇼트가 그 구조를 완성했다.참조

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