Bien que les télescopes à réflexion produisent d'autres types d'aberrations optiques, il s'agit d'une conception qui peut atteindre des cibles de grand diamètre. Presque tous les grands télescopes utilisés dans la recherche astronomique sont tels. Les télescopes à réflexion sont disponibles dans une variété de modèles et peuvent utiliser des éléments optiques supplémentaires pour améliorer la qualité de l'image ou positionner l'image dans une position mécaniquement avantageuse.
Caractéristiques des télescopes à réflexion
L'idée que les miroirs incurvés se comportent comme des lentilles remonte au moins au traité d'optique d'Alphazen du XIe siècle, un ouvrage qui a largement circulé dans les traductions latines au début de l'Europe moderne. Peu de temps après l'invention de la lunette astronomique par Galilée, Giovanni Francesco Sagredo et d'autres, inspirés par leur connaissance des principes des miroirs courbes, ont discuté de l'idée de construire un télescope à l'aide d'un miroir encomme outil d'imagerie. Le bolognais Cesare Caravaggi aurait construit le premier télescope à réflexion vers 1626. Le professeur italien Niccolo Zucci, dans un ouvrage ultérieur, a écrit qu'il avait expérimenté un miroir concave en bronze en 1616, mais a déclaré qu'il ne donnait pas une image satisfaisante.
Histoire de la Création
Les avantages potentiels de l'utilisation de miroirs paraboliques, principalement la réduction de l'aberration sphérique sans aberration chromatique, ont conduit à de nombreuses propositions de conceptions pour les futurs télescopes. Le plus remarquable était James Gregory, qui a publié une conception innovante pour un télescope "réfléchissant" en 1663. Il a fallu dix ans (1673) avant que le scientifique expérimental Robert Hooke puisse construire ce type de télescope, qui est devenu connu sous le nom de télescope grégorien.
Isaac Newton était généralement crédité d'avoir construit le premier télescope à réflexion en 1668. Il utilisait un miroir primaire sphérique en métal et un petit miroir diagonal dans une configuration optique, appelée télescope newtonien.
Développement ultérieur
Malgré les avantages théoriques de la conception des réflecteurs, la complexité de la conception et les mauvaises performances des miroirs métalliques utilisés à l'époque signifiaient qu'il leur a fallu plus de 100 ans pour devenir populaires. De nombreuses avancées dans les télescopes à réflexion comprenaient des améliorations dans la fabrication de miroirs paraboliques au 18ème siècle.siècle, des miroirs en verre argenté au 19ème siècle, des revêtements en aluminium durables au 20ème siècle, des miroirs segmentés pour fournir des diamètres plus grands et des optiques actives pour compenser la déformation gravitationnelle. Une innovation du milieu du XXe siècle a été les télescopes catadioptiques tels que la caméra Schmidt, qui utilisent à la fois un miroir sphérique et une lentille (appelée plaque correctrice) comme éléments optiques primaires, principalement utilisés pour l'imagerie à grande échelle sans aberration sphérique.
À la fin du XXe siècle, le développement de l'optique adaptative et de l'imagerie réussie pour surmonter les problèmes liés à l'observation et à la réflexion des télescopes est omniprésent sur les télescopes spatiaux et de nombreux types d'outils d'imagerie d'engins spatiaux.
Le miroir primaire curviligne est l'élément optique principal du télescope, et il crée une image dans le plan focal. La distance entre le miroir et le plan focal s'appelle la distance focale. Un capteur numérique peut être placé ici pour enregistrer une image, ou un miroir supplémentaire peut être ajouté pour modifier les caractéristiques optiques et/ou rediriger la lumière vers le film, le capteur numérique ou l'oculaire pour l'observation visuelle.
Description détaillée
Le miroir principal de la plupart des télescopes modernes consiste en un cylindre en verre solide dont la surface avant est meulée en une forme sphérique ou parabolique. Une fine couche d'aluminium est évacuée sur la lentille, formantmiroir de première surface réfléchissant.
Certains télescopes utilisent des miroirs primaires qui sont fabriqués différemment. Le verre en fusion tourne pour rendre sa surface paraboloïdale, il se refroidit et se solidifie. La forme du miroir qui en résulte se rapproche de la forme paraboloïde souhaitée, ce qui nécessite un minimum de meulage et de polissage pour obtenir une figure précise.
Qualité d'image
Les télescopes à réflecteur, comme tout autre système optique, ne créent pas d'images "idéales". La nécessité de photographier des objets à des distances allant jusqu'à l'infini, de les visualiser à différentes longueurs d'onde de lumière et d'exiger un moyen de visualiser l'image produite par le miroir primaire signifie qu'il y a toujours un compromis dans la conception optique d'un télescope à réflexion.
Parce que le miroir primaire focalise la lumière sur un point commun devant sa propre surface réfléchissante, presque toutes les conceptions de télescopes réfléchissants ont un miroir secondaire, un support de film ou un détecteur près de ce point focal, empêchant partiellement la lumière d'atteindre le primaire miroiter. Cela entraîne non seulement une certaine réduction de la quantité de lumière collectée par le système, mais entraîne également une perte de contraste dans l'image en raison des effets d'obstruction diffractive, ainsi que des pointes de diffraction causées par la plupart des structures de support secondaires.
L'utilisation de miroirs évite les aberrations chromatiques,mais ils créent d'autres types d'aberrations. Un simple miroir sphérique ne peut pas transmettre la lumière d'un objet distant vers un foyer commun, car la réflexion des rayons lumineux frappant le miroir à son bord ne converge pas avec ceux qui se réfléchissent depuis le centre du miroir, un défaut appelé aberration sphérique. Pour éviter ce problème, les conceptions de télescopes à réflexion les plus avancées utilisent des miroirs paraboliques qui peuvent amener toute la lumière dans un foyer commun.
Télescope grégorien
Le télescope grégorien est décrit par l'astronome et mathématicien écossais James Gregory dans son livre de 1663 Optica Promota comme utilisant un miroir secondaire concave qui reflète l'image à travers un trou dans le miroir primaire. Cela crée une image verticale utile pour les observations terrestres. Il existe plusieurs grands télescopes modernes qui utilisent la configuration grégorienne.
Télescope réflecteur de Newton
L'appareil de Newton fut le premier télescope à réflexion réussi, construit par Isaac en 1668. Il a généralement un primaire paraboloïde, mais à des rapports focaux de f/8 ou plus, un primaire sphérique, ce qui peut être suffisant pour une résolution visuelle élevée. Un secondaire plat réfléchit la lumière au plan focal sur le côté du haut du tube du télescope. C'est l'une des conceptions les plus simples et les moins chères pour une taille de matière première donnée, et elle est courante chez les amateurs. Le trajet des rayons des télescopes à réflexion a d'abord ététravaillé précisément sur l'échantillon newtonien.
Appareil Cassegrain
Le télescope Cassegrain (parfois appelé le "Cassegrain classique") a été construit pour la première fois en 1672, attribué à Laurent Cassegrain. Il a un primaire parabolique et un secondaire hyperbolique qui réfléchit la lumière vers l'arrière et vers le bas à travers un trou dans le primaire.
Le design du télescope Dall-Kirkham Cassegrain a été créé par Horace Dall en 1928, et a été nommé dans un article publié dans Scientific American en 1930 après une discussion entre l'astronome amateur Allan Kirkham et Albert G. Ingalls, (le rédacteur en chef du magazine à l'époque). Il utilise un primaire elliptique concave et un secondaire convexe. Bien que ce système soit plus facile à moudre que le système classique Cassegrain ou Ritchey-Chrétien, il n'est pas adapté au coma hors axe. La courbure du champ est en fait inférieure à celle du Cassegrain classique. Aujourd'hui, cette conception est utilisée dans de nombreuses applications de ces merveilleux appareils. Mais il est remplacé par des homologues électroniques. Néanmoins, c'est ce type d'appareil qui est considéré comme le plus grand télescope à réflexion.
