กล้องโทรทรรศน์

กล้องโทรทรรศน์ (Telescope) ศนู ย์วทิ ยาศาสตรเ์ พื่อการศึกษาพิษณโุ ลก

กล้องโทรทรรศน์ (Telescope) กลอ้ งโทรทรรศน์ (Telescope) หรือ กลอ้ งดดู าว เปน็ ทัศนูปกรณซ์ ่ึงประกอบดว้ ย เลนสน์ นู สองชุดทางานร่วมกัน หรอื กระจกเงาเวา้ ทางานร่วมกบั เลนส์นนู เลนส์นูนหรือ กระจกเงาเว้าขนาดใหญ่ท่ีอยดู่ ้านใกล้วัตถทุ าหน้าที่รวมแสง สว่ นเลนส์นนู ท่ีอยใู่ กล้ตาทา หนา้ ท่ีเพิม่ กาลังขยาย การเพ่มิ กาลังรวมแสงช่วยใหน้ กั ดาราศาสตร์มองเหน็ วัตถทุ มี่ คี วาม สวา่ งน้อย การเพม่ิ กาลังขยายช่วยให้นักดาราศาสตรส์ ามารถมองเห็นรายละเอยี ดของ วัตถุมากข้นึ

กล้องโทรทรรศน์ (Telescope) กลอ้ งโทรทรรศนแ์ บบสะท้อนแสง ฐานต้ังกลอ้ งโทรทรรศน์ หวั ขอ้ ในการศึกษา หลักการของกล้องโทรทรรศน์ หลักการของกล้องโทรทรรศน์ กล้องโทรทรรศนแ์ บบหกั เหแสง

หลักการของกลอ้ งโทรทรรศน์ กลอ้ งโทรทรรศน์ (Telescope) มสี มบัติท่ีสาคญั 2 ประการ คอื ความสามารถในการรวมแสง ความสามารถในการขยาย อปุ กรณ์ทส่ี าคญั ของกล้องโทรทรรศน์คอื เลนส์นนู มหี น้าทร่ี วมแสงใหม้ าตกท่จี ุด โฟกสั (Focus) เราเรียกระยะทางระหวา่ งจดุ ก่งึ กลางของเลนสก์ ับจุดโฟกสั ว่า \"ความ ยาวโฟกัส\" (Focal length)

หลักการของกล้องโทรทรรศน์ - หากใชเ้ ลนส์นนู ส่องมองวัตถทุ ่ีมีระยะใกล้กว่าความยาวโฟกสั เลนส์นูนจะช่วย ในการขยายภาพ - หากใช้เลนส์นนู สอ่ งมองวตั ถุที่มีระยะไกลกวา่ ความยาวโฟกัส เลนส์นูนจะช่วย ในการรวมแสง แล้วใหภ้ าพหัวกลบั ดังภาพที่ 1 ภาพท่ี 1 เลนส์นูนหกั เหแสงใหภ้ าพหวั กลบั

หลักการของกลอ้ งโทรทรรศน์ นกั วทิ ยาศาสตร์ในยคุ ตอ่ มาได้ปรบั ปรุงกล้องโทรทรรศนโ์ ดยใชเ้ ลนสน์ นู 2 ชุด - เลนสใ์ กลว้ ตั ถุ (Objective Lens) มีหน้าทร่ี วบรวมแสง -เลนส์ชุดหลังมีขนาดเล็กใช้สาหรับมองเรียกว่า \"เลนส์ใกล้ตา\" (Eyepieces)มีหน้าที่เพิ่ม กาลังขยาย ** เลนสท์ ง้ั สองเรยี งต่อกันโดยมีระยะหา่ งเทา่ กับความยาวโฟกัสของเลนสใ์ กลว้ ัตถุ (fo) และ ความยาวโฟกัสของเลนสใ์ กลต้ า (fe) รวมกันหรอื fo + fe กล้อง โทรทรรศน์แบบน้ีใหภ้ าพจรงิ หวั กลับดงั ท่ีแสดงในภาพท่ี 2

หลักการของกล้องโทรทรรศน์ ภาพท่ี 2 การทางานของเลนสก์ ล้องโทรทรรศน์

หลักการของกลอ้ งโทรทรรศน์ กาลังรวมแสง(Light-gathering power) เน่ืองจากแสงเดินทางมาจากระยะทางท่ไี กลมาก ความเขม้ ของแสงจึงลดลง เลนส์ของกล้องโทรทรรศน์ มีพ้ืนทร่ี ับแสงไดม้ ากกวา่ ดวงตาของมนุษย์ จึงมีกาลังรวมแสงมากกว่า เราไมส่ ามารถกาหนดคา่ กาลังรวมแสงของเลนส์ เป็นคา่ เฉพาะได้ หากแตก่ าหนดดว้ ยการเปรยี บเทียบเป็นอตั ราส่วนระหว่างเลนสส์ องชดุ

หลกั การของกล้องโทรทรรศน์ กาลังขยาย - ซงึ่ เราสามารถคานวณกาลงั ขยายของกลอ้ งโทรทรรศนด์ ว้ ยสตู ร คิดเป็นเทา่ กาลังขยาย = ความยาวของโฟกัสของเลนสใ์ กล้วัตถุ/ความยาวของโฟกสั ของเลนสใ์ กล้ตา หรือ m = fo/fe อัตราสว่ นโฟกัส - ซ่งึ เป็นอตั ราส่วนระหว่างเสน้ ผา่ นศนู ยก์ ลางของเลนส์วัตถุกับความยาวโฟกัสของเลนส์ ใกล้วตั ถุ ซึ่งมกั แสดงด้วยอักษร f/ กากับอยูบ่ นเลนส์ ตวั อย่างเช่น - เลนส์เส้นผา่ นศูนย์กลาง 100 มิลลิเมตร ความยาวโฟกัส 500 มิลลิเมตร มีอัตราส่วน โฟกัส f/5

หลักการของกลอ้ งโทรทรรศน์ อตั ราสว่ นโฟกัส - การออกแบบกล้องโทรทรรศนใ์ หเ้ หมาะสมกบั การใช้งาน ขน้ึ อย่กู บั การเลอื กใช้เลนสใ์ กล้วัตถุทมี่ อี ตั ราส่วนโฟกัสดังน้ี เลนสน์ นู ที่มีคา่ f/ น้อย (f/3 - f/7) มกี รวยรับแสงกว้าง ให้กาลังขยายต่า แตใ่ ห้ภาพสว่าง เหมาสาหรบั ใช้ดวู ัตถุขนาดใหญท่ ี่มี ความสวา่ งน้อย เช่น กาแล็กซี เลนสน์ นู ท่มี คี า่ f/ มาก (f/8 - f/15) มกี รวยรบั แสงแคบ ให้กาลังขยายสงู แต่ใหภ้ าพไม่สว่าง เหมาะสาหรบั ใชด้ ูวัตถุขนาดเลก็ ท่มี คี วามสว่างมาก เช่น ดาวเคราะห์

ประเภทของกลอ้ งโทรทรรศน์ 1. กล้องโทรทรรศน์แบบหกั เหแสง (Refracting telescope) เป็นกล้องโทรทรรศน์ทใี่ ช้เลนส์นูนในการรวมแสงมีขนาดทีใ่ หญ่ นา้ หนักมาก กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงเหมาะสาหรับใช้ศึกษาวัตถุที่สว่างมาก เช่น ดวงจันทร์และดาว เคราะห์ ไม่เหมาะสาหรับการสังเกตวัตถุที่มีขนาดใหญ่แต่สว่างน้อย เช่น เนบิลาและ กาแล็กซี เลนส์ทีใ่ ช้ในกลอ้ งโทรทรรศนเ์ ปน็ เลนส์อรงค์ (Achromatic lens) ภาพท่ี1 กล้องโทรทรรศนแ์ บบหกั เหแสง

ประเภทของกลอ้ งโทรทรรศน์ เลนสอ์ รงค์ (Achromatic lens) มีสมบตั ใิ นการแก้ความคลาดสี แสงเปน็ คลื่นแมเ่ หล็กไฟฟา้ ซึง่ มคี วามยาวคลนื่ ต้ังแต่ 400 - 700 นาโนเมตร(nm) สีมว่ งมคี วามยาวคล่นื สน้ั ทสี่ ดุ สีแดงมีความยาวคลนื่ มากทสี่ ุด เม่ือแสงมคี วามยาว คลืน่ ไม่เทา่ กนั ถกู หักเหผา่ นเลนส์จุดโฟกสั ท่ีเกดิ ขึ้นจึงไม่ใชจ่ ดุ เดียวกนั ทาใหเ้ กดิ \"ความคลาดสี\" (Chromatic aberration) ดังภาพท่ี 2 เมอ่ื นามาสอ่ งก็จะมองเหน็ ขอบวัตถุเปน็ สีร้งุ ดงั นั้นจึงออกแบบเลนสอ์ รงคข์ ้ึนมา โดยใชแ้ กว้ คราวน์ (Crown) และแก้วฟลินท์ (Flint) ซ่ึงมดี ัชนีการหักเหแสงตรงข้ามกัน มาประกบกนั เพ่อื ทาให้แสงทกุ ความยาวคลน่ื หักเหมารวมทจี่ ุดโฟกสั เดียวกันดงั ภาพที่ 3 แตเ่ ลนส์มีราคา่ ที่แพง

ประเภทของกล้องโทรทรรศน์ ภาพท่ี 2 ความคลาดสซี ึ่งเกดิ ขึ้นจากเลนส์เด่ยี ว ภาพที่ 3 เลนส์อรงคช์ ว่ ยลดความคลาดสี

ประเภทของกลอ้ งโทรทรรศน์ 2. กลอ้ งโทรทรรศนช์ นดิ สะทอ้ นแสง (Reflecting telescope) กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (Reflecting telescope)ถูกคิดค้นโดย เซอร์ ไอแซค นิว ตัน บางครง้ั จงึ ถกู เรียกว่า \"กล้องโทรทรรศนแ์ บบนิวโทเนียน\" (Newtonian telescope) ใช้กระจกเว้าทา หน้าที่เลนส์ใกล้วัตถุแทนเลนส์นูน รวบรวมแสงส่งไปยังกระจกทุติยภูมิซึ่งเป็นกระจกเงาระนา บขนาดเล็ก ตดิ ตั้งอยูใ่ นลากล้อง สะท้อนลาแสงให้ตั้งฉากออกมาที่เลนส์ใก้ลตาที่ติดตั้งอยู่ที่ด้านข้างของลากล้อง ดัง ภาพ4 ภาพท่ี4 กลอ้ งโทรทรรศน์ชนดิ สะทอ้ นแสง

ประเภทของกล้องโทรทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ชนดิ ผสม (Catadioptic) กล้องประเภทนี้เป็นกล้องโทรทรรศน์แบบ สะท้อนแสง ซึ่งใช้กระจก 2 ชุด สะท้อนแสง กลับไปกลับมา เพื่อช่วยลดความยาว และ น้าหนักของลากล้อง กล้องโทรทรรศน์แบบ ผสมบางชนิด อาจมี การนาเอาเลนส์มาใช้ใน การ แก้ไขภาพให้ คมชัด แต่มิใช่ เพื่อ จุดประสงคใ์ นการรวมแสง ดงั เช่น เลนส์ของ กล้องแบบหักเหแสง เรา จะพบว่า กล้อง โทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่อยู่ในหอดูดาว ส่วน ใหญ่ มกั จะเป็นกลอ้ งโทรทรรศน์ แบบนี้ รปู ภาพ5 กลอ้ งโทรทรรศน์แบบผสม

ฐานตั้งกลอ้ งโทรทรรศน์ ฐานต้ังกล้องโทรทรรศน์เป็นแบง่ เปน็ 2 ประเภท คือ ฐานระบบขอบฟ้า และฐานระบบศูนยส์ ตู ร ฐานระบบขอบฟ้า (Alt-azimuth Mount) มแี กนหมุน 2 แกนตามระบบพิกัดขอบฟา้ คอื แกนหมุนในแนวนอนปรับค่ามมุ ทศิ (Azimuth) และแกนหมนุ ในแนวดง่ิ ปรบั ค่ามุมเงย (Altitude) ฐานระบบศนู ยส์ ูตร (Equatorial Mount) มีแกนหมุน 2 แกนตามระบบศูนยส์ ูตร การ ติดตง้ั ฐานคร้ังแรกจะต้องต้ังให้แกนไรท์แอสเซนชัน (RA) ช้ึไปยังจุดขวั้ ฟ้าเหนอื ซึง่ เปน็ จดุ ศนู ย์กลางการ หมุนทรงกลมฟ้า (ใกลด้ าวเหนือ) ส่วนแกนเดคลิเนชัน (Dec) จะตดิ ตั้งกลอ้ งโทรทรรศนส์ อ่ งไปยงั เป้าหมาย ทีต่ อ้ งการ ภาพท่ี6 ฐานระบบขอบฟ้า (Alt-azimuth Mount) ภาพท่ี7 ฐานระบบศูนย์สูตร (Equatorial Mount)