تلسکوپ‌های شکستی

اکثر مردم هنگامی که به تلسکوپ فکر می‌کنند در واقع به تلسکوپ‌های شکستی فکر می‌کنند. اولین تلسکوپ‌‌ها در واقع تلسکوپ‌های شکستی بودند. اساس کار تلسکوپ‌های شکستی به این صورت است که شیئی در این تلسکوپ‌‌ها یک عدسی محدب است که کار همگرایی پرتوهای نور را انجام می‌دهد و سپس یک عدسی چشمی که تصویر ایجاد شده در کانون عدسی محدب را درشت‌نمایی می‌کند.
تصویر در تلسکوپ‌های شکستی سروته دیده می‌شود که دلیل آن محدب بودن شیئی و چشمی است. البته این موضوع در رصد اجرام آسمانی ایجاد اشکال نمی‌کند. برای اینکه رصد‌کردن با تلسکوپ‌های شکستی راحت‌تر گردد و موقعیت عدسی چشمی در جای مناسبی باشد و رصدگر مجبور نباشد برای رصد به زیر تلسکوپ برود، همان‌طور که در تصویر فوق ملاحظه می‌کنید یک منشور یا آینه‌ای تخت درست قبل از چشمی گذاشته می‌شود. به این وسیله «چپقی» می‌گویند.
قبلا با خطای رنگی آشنایی پیدا کردید. بزرگ‌ترین چالش برای تلسکوپ‌های شکستی خطای رنگی است. اگر شیئی تلسکوپ‌های شکستی تنها از یک عدسی محدب ساخته شوند به‌شدت دچار خطای رنگی می‌شود. به‌طوری که عملا تصاویر غیر‌واقعی می‌شوند. در گذشته برای کاهش خطای رنگ عدسی‌های محدب نسبت کانونی را بسیار زیاد انتخاب می‌کردند. مثلا تلسکوپ‌های شکستی اولیه نسبت‌های کانونی بسیار زیادی (مثلا ۳۰) داشتند. طول لوله بسیار بلند بود و رصد با آن‌‌ها سخت.

بدون اینکه وارد توضیحات پیچیده علمی اپتیکی شویم، تلسکوپ‌های شکستی رایج را از دیدگاه مقدار خطای رنگی به دو دسته کلی «آکروماتیک» و «آپوکروماتیک» تقسیم می‌کنیم.

تلسکوپ‌های آکروماتیک

شیئی‌های آکروماتیک که معمولاً از ترکیب دو عدسی ساخته می‌شوند نسبت به تک‌عدسی‌های محدب خطای رنگی بسیار کمتری دارند و اگر خوب ساخته شوند در نسبت‌های کانونی بیشتر از ۱۰ تصاویر قابل قبولی ارائه می‌دهند.

علت اینکه در شیئی‌های آکروماتیک نمی‌توان همه طول موج‌ها را در یک نقطه کانونی کرد، دوجزئی‌بودن و استفاده از شیشه‌های نه‌چندان گران‌قیمت در شیئی است. کانونی‌کردن همه طول موج‌های بصری در یک نقطه آرزوی طراحان اپتیکی است.
تلسکوپ‌های آکروماتیک معمولی اگر خوب طراحی و ساخته شوند تصاویری واضح ارائه می‌کنند ولی همچنان اثر خطای رنگی در آن‌ها دیده می‌شود. مخصوصا هنگام رصد اجرام پرنوری مثل ماه، سیاره‌ها وستارگان پرنور.
اثر خطای رنگ در تلسکوپ‌های آکروماتیک خود را به صورت هاله‌ای زرد آبی یا بنفش قرمز نشان می‌دهد. مثلا اگر با یک تلسکوپ آکروماتیک زهره را رصد کنید قرصی سفیدرنگ نخواهید دید بلکه هاله‌ای رنگی آن را احاطه کرده است. همچنین لبه‌های ماه کمی رنگی دیده می‌شود.
همان‌طور که گفته شد شیئی‌های آکروماتیک نمی‌توانند همه طول موج‌ها را در یک نقطه کانونی کنند. از این رو هنگام فکوس کردن با این تلسکوپ‌ها اگر کیفیت شیئی پایین باشد این احساس به رصدگر دست می‌دهد که نقطه فکوس مشخصی وجود ندارد و نمی‌توان دقیق تصاویر را کانونی کرد.

شیئی‌های آکروماتیک اگر خوب طراحی و ساخته شوند در نسبت‌های کانونی بیشتر از ۱۵ عملا خطای رنگی در رصد مشاهده نمی‌شود. اما در نظر داشته باشید که نسبت کانونی ۱۵ به معنای طول لوله بسیار بلند است.
تا حدود یک دهه پیش تلسکوپ‌های شکستی آکروماتیک بسیار گران‌قیمت بودند. مخصوصاً در اندازه‌های بزرگ‌تر از ۴ اینچ. اما امروزه می‌توان این تلسکوپ‌ها را با قیمت‌های مناسبی تهیه کرد. امروزه حتی آکرومات‌هایی با نسبت کانونی ۵ هم تولید می‌شود. شاید پس از خواندن جمله قبل سریع این سؤال به ذهن‌تان خطور کند که آیا خطای رنگی یک شیئی آکروماتیک با نسبت کانونی ۵ آن‌قدر زیاد نیست که رصد را مختل کند؟ جواب در حالت کلی منفی است. اول این‌که خطای رنگی در رصد اجرام خیلی نورانی و در بزرگنمایی‌های بالا مشهود و شاید آزاردهنده باشد و دوم اینکه تلسکوپ‌های شکستی محاسنی دارند که در خیلی مواقع پذیرش کمی خطای رنگی ارزش آن را دارد. پس بهتر است حالا کمی در مورد محاسن تلسکوپ‌های شکستی صحبت کنیم.
این تلسکوپ‌ها به خاطر این که آینه ثانویه ندارند، اصولاً پتانسیل ایجاد تصاویر واضح‌تر و پُر‌کنتراست‌تری را دارند. همچنین به‌خاطر این که نور فقط یک‌بار در طول لوله حرکت می‌کند کمتر افت کیفیت ناشی از جریان‌های دمایی در طول لوله روی تصاویرشان اثر می‌گذارد.

تلسکوپ‌های شکستی همچنین بسیار به‌ندرت از حالت هم‌خطی اپتیکی خارج می‌شوند و از این جهت نیز برای تازه‌کار‌ها مناسب‌اند. قیمت شکستی‌ها با افزایش قطر شیئی به‌شدت افزایش می‌یابد.

تلسکوپی آکروماتیک با نسبت کانونی ۵، با اینکه خطای رنگی در تصاویر دیده می‌شود، ولی به‌علت طول لوله کوتاه و کیفیت خوب اپتیکی، بسیار محبوب و کاربردی است.
تلسکوپ‌های آپوکروماتیک با پیشرفت علم اپتیک و همچنین ساخت شیشه‌های جدید اپتیکی با مشخصات خاص این امکان فراهم شده که خطای رنگی را تا حدی کاهش داد که می‌توان ادعا کرد که شیئی‌هایی بدون خطای رنگی داریم.

لغت آپوکروماتیک به معنی استفاده از سه عدسی در ساخت شیئی نیست. حتی اگر بتوان با دو عدسی هم به کیفیت آپوکروماتیک رسید، می‌توان اصطلاح آپوکروماتیک را به‌کار برد.
در دنیای تلسکوپ‌های آماتوری در حال حاظر دو نوع آپوکروماتیک وجود دارد. شبه‌آپوکروماتیک‌ها و آپوکروماتیک‌های واقعی.

شیئی‌های شبه‌آپوکروماتیک که معمولاً از دو عدسی تشکیل شده‌اند، با این که بعضی از تلسکوپ‌سازها از لغت آپوکروماتیک برای معرفی آن‌ها استفاده می‌کنند، اما واقعاً تصاویری عاری از خطای رنگی ایجاد نمی‌کنند. اما شدت خطای رنگ در آن‌ها نسبت به آکرومات‌های معمولی بسیار کمتر است و در بعضی موارد واقعاً پایین است.
اما آپوکرومات‌های واقعی عملاً یا خطای رنگی بسیار بسیار کمی دارند و یا اصلاً در رصد، خطای رنگی قابل مشاهده نیست. این تلسکوپ‌ها گران‌قیمت‌اند. مثلاً یک تلسکوپ آپوکروماتیک ۶ اینچی قیمتی بیش از ۱۵میلیون تومان خواهد داشت. اما علت قیمت بسیار زیاد این تلسکوپ‌ها چیست و چرا این تلسکوپ‌ها تا این اندازه محبوب‌اند؟
تلسکوپ‌های آپوکروماتیک چه در رصد و چه در عکاسی نجومی در بین دیگر تلسکوپ‌ها بیشترین کیفیت را دارند. هیچ طرح اپتیکی را نمی‌توان پیدا کرد که با تلسکوپی آپوکروماتیک با همان قطر شیئی برابری کند. آپوکرومات‌ها مخصوصاً در اندازه‌های نه‌چندان بزرگ هم کیفیت بسیار خوبی دارند و هم بسیار قابل حمل‌اند.

آپوکرومات‌ها همچنین ابزارهای ایده‌آلی برای عکاسان نجومی هستند. یکی از برتری‌های آپوکرومات‌ها برای عکاسی نجومی دایره تصویر بزرگ این تلسکوپ‌ها است. بعضی آپوکرومات‌ها حتی می‌توانند دایره تصویری تا ۱۰۰ میلی‌متر را بدون هیچ‌گونه خطای اپتیکی مشخصی تولید کنند. که این به این معنی است که می‌توان سنسورهای با ابعاد بزرگ را هم برای عکاسی با این تلسکوپ‌ها استفاده کرد.