ใบความรู้ เรื่อง กล้องโทรทรรศน์

ใบความรู้ เร่อื ง กล้องโทรทรรศน์ กลอ้ งโทรทรรศน์ คอื อปุ กรณ์ที่ใช้ขยายวตั ถุบนทอ้ งฟา้ โดยอาศัยหลักการรวมแสง เพ่อื ให้สามารถมองเห็นวัตถุท้องฟ้า ไดช้ ัดขน้ึ และมขี นาดใหญ่ขึ้น กล้องโทรทรรศน์ถูกคิดคน้ ข้ึนคร้ังแรก เมื่อปี ค.ศ. 1608 โดย ฮานส์ ลิเพอร์ซี ช่างทำแว่นตา ต่อมาเขาค้นพบวา่ หากนำเลนส์มาวางเรยี งกบั ให้ไดร้ ะยะทถี่ ูกต้องเลนสส์ ามารถขยายภาพที่ อยูไ่ กลๆ ใหเ้ ขา้ ได้ใกล้มากขน้ึ และ 1 ปตี ่อมา กาลเิ ลโอ กาลเิ ลอิ ก็ได้นำมาสำรวจท้องฟ้าเปน็ คร้งั แรก ทำให้ เป็นจดุ เริม่ ต้นของการเรมิ่ มาสำรวจท้องฟ้าโดยใชก้ ล้องโทรทรรศน์ สว่ นประกอบภายในลำกลอ้ งกลอ้ งโทรทรรศน์ มอี ยู่ 2 แบบ 1.ประกอบดว้ ยเลนสน์ นู สองชดุ ทำงานรว่ มกัน 2.ประกอบดว้ ยกระจกเงาเว้าทำงานรว่ มกบั เลนส์นนู คณุ สมบตั ิกลอ้ งโทรทรรศนม์ อี ยู่ 2 ประการ คอื 1.ความสามารถในการรวมแสง คือ กล้องโทรทรรศนส์ ามารถรวมแสงไดม้ ากกวา่ ดวงตาของมนุษย์ ช่วยให้สามารถมองเหน็ วัตถุบน ท้องฟ้า ทมี่ คี วามสว่างน้อย เชน่ เนบวิ ลา และกาแลก็ ซี 2.ความสามารถในการขยาย คอื กล้องโทรทรรศนช์ ว่ ยขยายขนาดของภาพ ทำให้มองเห็นรายละเอยี ดของวตั ถบุ นท้องฟ้า ไดม้ ากข้ึน เช่น หลุมบนดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ ดาวคู่ เปน็ ต้น ประเภทของกล้องโทรทรรศน์ 1. กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง (Refractor telescope) เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้ เลนส์นูนในการรวมแสง มีใช้กันอย่างแพร่หลายสามารถพบเห็นได้ทั่วไป กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง ส่วนมากมักมีขนาดเล็กเนื่องจากเลนส์นูนส่วนใหญ่มีโฟกัสยาว (เลนส์โฟกัสสั้นสร้างยากและมีราคาสูง มาก) ดังนั้น ถ้าเป็นกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่จะยาวเกะกะ ลำกล้องมีน้ำหนักมาก เปลืองพื้นที่ในการ ติดต้ัง จึงไม่เป็นที่นิยมใช้ในหอดูดาว กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงเหมาะสำหรับใช้ศึกษาวัตถุที่สว่าง มากเช่น ดวงจันทร์และดาวเคราะห์แต่ไม่เหมาะสำหรับการสังเกตวัตถุที่มีขนาดใหญ่แต่สว่างน้อย เช่น เนบิลาและกาแล็กซี เนื่องจากมีกำลังรวมแสงน้อยและให้กำลังขยายมากเกินไป ภาพที่ได้จึงมีสว่างน้อย และมีขนาดใหญจ่ นไมส่ ามารถมองเหน็ ภาพรวมของวัตถุ

รปู ท่ี 1 กลอ้ งโทรทรรศน์แบบหักเหแสง 2.กลอ้ งโทรทรรศนแ์ บบสะท้อนแสง (Reflector telescope) ถูกคิดคน้ โดย เซอร์ ไอแซค นิวตัน บางครั้งจึงถูกเรียกว่า \"กล้องโทรทรรศน์แบบนิวโทเนียน\" (Newtonian telescope) กล้องโทรทรรศน์แบบน้ีใช้กระจกเว้าทำหนา้ ท่ีเลนส์ใกล้วัตถุแทนเลนสน์ นู รวบรวมแสงสง่ ไปยงั กระจกทุติย ภมู ิซงึ่ เปน็ กระจกเงาระนาบขนาดเล็กติดตั้งอย่ใู นลำกล้อง สะทอ้ นลำแสงใหต้ ั้งฉากออกมาท่ีเลนส์ตาที่ติด ตง้ั อยทู่ ดี่ ้านขา้ งของลำกล้อง ดงั รปู ท่ี 2 รปู ที่ 2 กลอ้ งโทรทรรศนแ์ บบสะท้อนแสง กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ส่วนมากเป็นกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสง เนื่องจากกระจกเว้ามีน้ำหนักเบา และราคาถูก นอกจากนั้นกระจกเว้ายังสามารถสร้างให้มีความยาวโฟกัสสั้นได้ง่าย หอดูดาวจึงนิยมติดต้ัง กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงขนาดใหญ่ซึ่งมีกำลังรวมแสงสูง ทำให้สามารถสังเกตเห็นวัตถุที่มีความ สว่างน้อยและอยู่ไกลมาก เช่น เนบิวลาและกาแล็กซี อย่างไรก็ตามเมื่อเปรียบเทยี บกล้องโทรทรรศน์แบบ หักเหแสงกับกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงที่มีขนาดเท่ากันกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงจะให้ภาพ สว่างและคมชัดกว่า เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงมีกระจกทุติยภูมิอยู่ในลำกล้องซึ่งเป็น อุปสรรคขวางทางเดินของแสง ทำให้ความสวา่ งของภาพลดลง นอกจากนั้นภาพทีเ่ กิดจากหกั เหผ่านเลนส์ ยังมคี วามคมชดั และสวา่ งกว่าภาพทีไ่ ด้จากการสะท้อนของกระจกเว้า

3.กล้องโทรทรรศน์แบบผสม (Catadioptic telescope) เป็นกล้องโทรทรรศน์แบบ สะท้อนแสงที่ใช้การสะท้อนแสงกลับไปมาเพื่อให้ลำกล้องมีขนาดสั้นลง โดยใช้กระจกนูนเป็นกระจก ทุติยภูมิ ช่วยบีบลำแสงทำให้ลำกล้องสั้นกะทัดรัด แต่ยังคงกำลังขยายสูงดังรูปที่ 3 การทำงานของ กระจกนูนทำให้ภาพที่เกิดขึ้นบนระนาบโฟกัสมีความโค้ง จึงจำเป็นต้องติดตั้งเลนส์ปรับแก้ (Correction plate) ไว้ที่ปากลำกลอ้ งเพื่อทำงานร่วมกับกระจกทุติยภูมิ ในการชดเชยความโค้งของระนาบโฟกัส โดยท่ี เลนสป์ รับแก้ไม่ไดม้ อี ิทธพิ ลต่อกำลงั รวมแสงและกำลังขยายเลย รปู ท่ี 3 กลอ้ งโทรทรรศนช์ นิดผสม กล้องโทรทรรศน์แบบผสมถูกออกแบบขึ้นมาเพื่อให้มีลำกล้องสั้นและสะดวกในการติดตั้ง อุปกรณ์ เช่น เลนส์ตาหรือกล้องถ่ายภาพไว้ที่ด้านหลังของกล้อง (ดังเช่นกล้องโทรทรรศน์แบบหักเห แสง) กล้องโทรทรรศน์แบบน้ีมีความยาวโฟกัสมากเหมาะสำหรับใชส้ ำรวจวตั ถุขนาดเล็ก เช่น ดาวเคราะห์ เนบิวลาและกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกล แต่ไม่เหมาะสำหรับการสังเกตวัตถุขนาดใหญ่ เช่น กระจุกดาวเปิด เนบิวลาและกาแลก็ ซีที่อยู่ใกล้ กลอ้ งโทรทรรศน์แบบผสมเป็นทนี่ ิยมในหมู่นักดูดาวสมัครเล่นเพราะมีขนาด กะทัดรัด ขนย้ายสะดวกแต่ไม่เหมาะสำหรับใช้ในงานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เน่ืองจากเลนส์ปรับแก้ที่อยู่ ด้านหนา้ กรองรังสีบางชว่ งความยาวคลืน่ ออกไป ฐานตัง้ กลอ้ งโทรทรรศน์ เนอื่ งจากกลอ้ งโทรทรรศนม์ ีขนาดใหญ่มีน้ำหนักมากและให้กำลงั ขยายสูง การเคลอื่ นไหว กลอ้ งโทรทรรศนเ์ พียงเบาๆ จะทำให้ภาพสนั่ เบลอขาดความคมชดั กล้องโทรทรรศน์จึงจำเป็นต้องตดิ ต้งั อยู่บนฐานตงั้ กลอ้ ง (Telescope mount) ทม่ี นี ำหนักมากและมน่ั คง ฐานตงั้ กล้องโทรทรรศน์เป็น แบง่ เป็น 2 ประเภท คือ ฐานระบบขอบฟ้า และฐานระบบศูนยส์ ตู ร 1.ฐานระบบขอบฟ้า (Alt-azimuth Mount) มีแกนหมนุ 2 แกนตามระบบพกิ ดั ขอบฟา้ คือ แกนหมนุ ในแนวนอนในแนวระดบั สำหรับปรบั คา่ มุมทศิ (Azimuth) และแกนหมุนในแนวดงิ่ สำหรับ ปรบั ค่ามุมเงย (Altitude) ฐานตัง้ กลอ้ งชนดิ น้ีเหมาะสำหรับการใช้งานทั่วไปท่ไี มต่ อ้ งการกำลงั ขยายสงู สามารถใชม้ ือหนั กลอ้ งไปยงั เปา้ หมายที่ต้องการ แตเ่ มื่อใช้กำลังขยายสูงจะมีปัญหา เน่ืองจากดาวเคล่ือนที่

ไปตามทรงกลมฟ้าดว้ ยอัตรา 0.25 องศาต่อนาที ดาวจะเคล่อื นทห่ี นกี ล้อง ทำใหต้ ้องปรับกล้องหมนุ ตาม ดาวทงั้ สองแกนพร้อมๆ กนั ซึง่ เปน็ ส่ิงที่ทำได้ไมส่ ะดวก รปู ที่ 4 ฐานระบบขอบฟ้า 2.ฐานระบบศูนย์สูตร (Equatorial Mount) มีแกนหมุน 2 แกน ตามระบบศูนย์สูตร ในการติดต้ังฐานครั้งแรกจะต้องต้ังให้แกนไรท์แอสเซนชัน (RA) ชไึ้ ปยังจดุ ขวั้ ฟา้ เหนือ ซ่ึงเป็นจุดศูนย์กลาง ทรงกลมฟ้า (ใกล้ดาวเหนือ) ส่วนแกนเดคลิเนชัน (Dec) จะติดตั้งกล้องโทรทรรศน์ส่องไปยังเป้าหมายท่ี ต้องการ เมื่อใช้งานแกน RA จะหมุนด้วยความเร็วเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเองเพื่อติดตามดาวให้อยู่กลาง ภาพตลอดเวลา ป้องกนั มิให้ดาวเคลื่อนหนกี ล้อง ฐานระบบศูนยส์ ตู รจึงมีกลไกสลบั ซับซอ้ นกวา่ ฐานระบบ ขอบฟ้า ทำให้มีขนาดใหญ่และน้ำหนักมากไม่สะดวกในการเคลื่อนยา้ ย ฐานระบบศูนย์สูตรเหมาะกับการ ใช้งานกำลังขยายสูงและงานถ่ายภาพติดตามดาว แต่ไม่เหมาะสำหรับส่องดูวิวบนพื้นโลก เนื่องจากไม่ สามารถกวาดกลอ้ งในแนวขนานกบั พ้ืนดนิ รปู ที 5 ฐานระบบศูนย์สูตร