إذا فكرت في الأمر ، فقد كانت مجرد مسألة وقت قبل اختراع التلسكوب الأول. الناس مفتونون بالبلورات لآلاف السنين. العديد من البلورات - الكوارتز على سبيل المثال - شفافة تمامًا. البعض الآخر - الياقوت - يمتص بعض ترددات الضوء ويمرر البعض الآخر. يمكن أن يتم تشكيل البلورات في الكرات عن طريق التماسك والانهيار والتلميع - وهذا يزيل الحواف الحادة ويدور السطح. يبدأ تشريح البلورة بإيجاد عيب. إنشاء نصف كروي - أو قطعة بلورية - يخلق سطحين مختلفين. يتم جمع الضوء من خلال الواجهة الأمامية المحدبة وإسقاطه نحو نقطة التقارب من الواجهة الخلفية المستوية. نظرًا لأن الأجزاء البلورية لها منحنيات شديدة ، فقد تكون نقطة التركيز قريبة جدًا من البلورة نفسها. نظرًا للأطوال البؤرية القصيرة ، فإن الأجزاء البلورية تجعل المجاهر أفضل من التلسكوبات.
لم يكن الجزء البلوري - بل عدسة الزجاج - هو الذي جعل التلسكوبات الحديثة ممكنة. خرجت العدسات المحدبة من الأرض الزجاجية بطريقة لتصحيح الرؤية البعيدة. على الرغم من أن كل من النظارات والأجزاء البلورية هي محدبة ، فإن العدسات بعيدة النظر لها منحنيات أقل شدة. تنحني أشعة الضوء قليلاً فقط من التوازي. وبسبب هذا ، فإن النقطة التي تتشكل فيها الصورة أبعد بكثير عن العدسة. يؤدي هذا إلى إنشاء حجم صورة كبير بما يكفي للتفتيش البشري المفصل.
يمكن إرجاع أول استخدام للعدسات لزيادة البصر إلى الشرق الأوسط في القرن الحادي عشر. يشير نص عربي (بصريات مكنز كتبه عالم الرياضيات Al-hazen) إلى أن أجزاء من الكرات البلورية يمكن استخدامها لتكبير الأشياء الصغيرة. في أواخر القرن الثالث عشر ، يُقال أن راهبًا إنجليزيًا (ربما يشير إلى منظور روجر بيكون لعام 1267) قد أنشأ أول نظارات عملية شبه مركزية للمساعدة في قراءة الكتاب المقدس. لم يكن حتى عام 1440 عندما أسس نيكولاس من كوسا العدسة الأولى لتصحيح قصر النظر -1. وسوف يستغرق الأمر أربعة قرون أخرى قبل أن يتم دعم العيوب في شكل العدسة نفسها (الاستجماتيزم) بمجموعة من النظارات. (تم تحقيق ذلك من قبل الفلكي البريطاني جورج إيري في عام 1827 بعد حوالي 220 عامًا من آخر - عالم الفلك الأكثر شهرة - يوهان كيبلر وصف لأول مرة تأثير العدسات على الضوء.)
أخذت التلسكوبات الأولى شكلها مباشرة بعد أن أصبح طحن النظارات راسخًا كوسيلة لتصحيح كل من قصر النظر وقصر النظر. نظرًا لأن العدسات بعيدة النظر محدبة ، فإنها تصنع "جامعي" جيدين للضوء. تأخذ العدسة المحدبة أشعة متوازية من المسافة وتثنيها إلى نقطة تركيز مشتركة. يؤدي هذا إلى إنشاء صورة افتراضية في الفضاء - يمكن فحصها عن كثب باستخدام عدسة ثانية. فضيلة عدسة التجميع ذات شقين: فهي تجمع بين الضوء معًا (زيادة شدته) - وتضخيم مقياس الصورة - إلى حد كبير يحتمل أن تكون أكبر من قدرة العين وحدها.
العدسات المقعرة (المستخدمة لتصحيح قصر النظر) تنشر الضوء إلى الخارج وتجعل الأشياء تبدو أصغر للعين. يمكن للعدسة المقعرة أن تزيد من الطول البؤري للعين عندما يقل نظام العين (القرنية الثابتة وعدسة التحويل) عن تركيز الصورة على الشبكية. العدسات المقعرة تجعل العدسات جيدة لأنها تمكن العين من فحص الصورة الافتراضية التي تم التقاطها بواسطة عدسة محدبة. هذا ممكن لأن الأشعة المتقاربة من عدسة التجميع تنكسر نحو التوازي بواسطة عدسة مقعرة. التأثير هو إظهار صورة افتراضية قريبة كما لو كانت على مسافة كبيرة. تسمح عدسة مقعرة واحدة لعدسة العين بالاسترخاء كما لو كانت تركز على اللانهاية.
كان الجمع بين العدسات المحدبة والعدسة المقعرة مجرد مسألة وقت. يمكننا أن نتخيل أول مناسبة تحدث أثناء لعب الأطفال بكدح طاحونة العدسة في ذلك اليوم - أو ربما عندما شعر أخصائي العيون بدعوتهم لفحص عدسة باستخدام أخرى. لابد أن مثل هذه التجربة بدت شبه سحرية: فالبرج البعيد يلوح على الفور كما لو اقترب في نهاية نزهة طويلة. ينظر فجأة إلى شخصيات لا يمكن التعرف عليها لتكون أصدقاء مقربين ؛ تتخطى الحدود الطبيعية - مثل القنوات أو الأنهار - كما لو كانت أجنحة عطارد الخاصة ملتصقة بالشفاء ...
بمجرد ظهور التلسكوب ، ظهرت مشكلتان بصريتان جديدتان. تعمل عدسات جمع الضوء على إنشاء صور افتراضية منحنية. هذا المنحنى قليلاً "على شكل وعاء" مع تحول الجزء السفلي نحو المراقب. هذا بالطبع هو عكس الطريقة التي ترى بها العين نفسها العالم. لأن العين ترى الأشياء كما لو كانت مصفوفة على كرة كبيرة مركزها يقع على الشبكية. لذلك كان لا بد من عمل شيء لجذب الأشعة المحيطية نحو العين. تم حل هذه المشكلة جزئيًا من قبل عالم الفلك كريستيان هيجنز في عام 1650. قام بذلك من خلال الجمع بين عدة عدسات معًا كوحدة واحدة. جلب استخدام عدستين المزيد من الأشعة المحيطية من عدسة تجميع نحو التوازي. قامت عدسة Huygen الجديدة بتسطيح الصورة بشكل فعال وسمحت للعين بالتركيز على مجال رؤية أوسع. لكن هذا المجال سيظل يسبب رهاب الأماكن المغلقة في معظم المراقبين اليوم!
كانت المشكلة الأخيرة أكثر استعصاء - العدسات الانكسارية تنحني الضوء على أساس الطول الموجي أو التردد. كلما زاد التردد ، كلما انحني لون معين للضوء. لهذا السبب ، لا تُرى الأشياء التي تعرض الضوء بألوان مختلفة (الضوء متعدد الألوان) في نفس نقطة التركيز عبر الطيف الكهرومغناطيسي. تعمل العدسات بشكل أساسي بطرق مماثلة للمنشورات - تخلق انتشارًا للألوان ، لكل منها نقطة تركيزها الفريدة.
حل التلسكوب الأول لـ Galileo فقط مشكلة الاقتراب من العين بما يكفي لتكبير الصورة الافتراضية. كانت أجهزته تتكون من عدستين يمكن فصلهما بمسافة خاضعة للتحكم من أجل التركيز. تحتوي العدسة الهدف على منحنى أقل حدة لجمع الضوء وإيصاله إلى نقاط تركيز مختلفة اعتمادًا على تردد اللون. سمحت العدسة الأصغر - التي تمتلك منحنى أكثر شدة وطول بؤري أقصر - لعين غاليليو المُراقِبة بالاقتراب بدرجة كافية من الصورة لرؤية التفاصيل المكبرة.
لكن نطاق غاليليو لا يمكن التركيز عليه إلا بالقرب من منتصف مجال رؤية العدسة. ولا يمكن التركيز إلا على اللون السائد المنبعث أو المنعكس من أي شيء كان جاليليو يشاهده في ذلك الوقت. غالبًا ما لاحظ جاليليو دراسات مشرقة - مثل القمر ، والزهرة ، والمشتري - باستخدام نقطة توقف وفتخر ببعض من طرح هذه الفكرة!
ابتكر كريستيان هيجنز أول عدسة - Huygenian - بعد عصر جاليليو. تتكون هذه العدسة من عدستين محدبتين مستويتين تواجهان عدسة الجمع - وليس عدسة مقعرة واحدة. يقع المستوى البؤري للعدستين بين عناصر العدسة الهدف والعين. أدى استخدام عدستين إلى تسوية منحنى الصورة - ولكن فقط على درجة أو درجات من مجال الرؤية الظاهر. منذ زمن Huygen ، أصبحت العدسات أكثر تعقيدًا. بدءًا من هذا المفهوم الأصلي للتعددية ، يمكن أن تضيف عدسات العدسة اليوم نصف دزينة أو أكثر من العناصر البصرية التي تمت إعادة ترتيبها في كل من الشكل والموضع. يمكن لعلماء الفلك الهواة الآن شراء العدسات من على الرف لإعطاء حقول مسطحة بشكل معقول تتجاوز 80 درجة بقطر واضح -2.
لم يتم حل المشكلة الثالثة - تلك المتعلقة بالصور متعددة الألوان المشوبة بالألوان - في التلسكوب حتى تم تصميم وبناء تلسكوب عاكس يعمل بواسطة السير إسحاق نيوتن في عام 1670. أزال هذا التلسكوب عدسة التجميع تمامًا - على الرغم من أنه لا يزال يتطلب استخدام العدسة الحرارية (التي تساهم أقل بكثير في "اللون الزائف" من الهدف).
وفي الوقت نفسه ، كانت المحاولات المبكرة لإصلاح المنكسر هي ببساطة جعلها أطول. تم ابتكار نطاقات بطول 140 قدمًا. لم يكن لأي منها أقطار عدسة باهظة بشكل خاص. تتطلب مثل هذه الديناصورات المغزولة مراقبًا مغامرًا حقًا لاستخدامها - ولكنها "خفف" مشكلة اللون.
على الرغم من القضاء على خطأ اللون ، واجهت العاكسات المبكرة مشاكل أيضًا. استخدم نطاق نيوتن مرآة منظار أرضي كرويًا. بالمقارنة مع طلاء الألمنيوم لمرايا العاكس الحديثة ، فإن المنظار أداء ضعيف. في حوالي ثلاثة أرباع قدرة تجميع الضوء للألمنيوم ، يفقد المنظار بمقدار واحد تقريبًا في الإمساك بالضوء. وبالتالي ، فإن أداة الستة بوصات التي ابتكرها نيوتن تصرفت وكأنها نموذج معاصر 4 بوصة. لكن هذا ليس ما جعل بيع أداة نيوتن صعبًا ، بل قدم جودة صورة سيئة للغاية. وكان هذا بسبب استخدام تلك المرآة الأولية الأرضية.
لم تبرز مرآة نيوتن جميع أشعة الضوء إلى التركيز المشترك. لم يكن الخطأ مع المنظار - بل كان على شكل المرآة التي - إذا امتدت 360 درجة - ستشكل دائرة كاملة. مثل هذه المرآة غير قادرة على جلب أشعة الضوء المركزية إلى نفس نقطة التركيز مثل تلك القريبة من الحافة. لم يكن حتى عام 1740 عندما قام جون شورت الاسكتلندي بتصحيح هذه المشكلة (للضوء على المحور) عن طريق قطع المرآة. لقد أنجز هذا باختصار بطريقة عملية للغاية: بما أن الأشعة المتوازية تقترب من مركز المرآة الكروية تتجاوز الأشعة الهامشية ، فلماذا لا تقوم فقط بتعميق المركز وكبحها؟
لم يكن حتى عام 1850 أن الفضة حلت محل المنظار كسطح مرآة الاختيار. بالطبع ، تحتوي أكثر من 1000 عاكس مكافئ صنعها جون شورت على مرايا منظار. والفضة ، مثل المنظار ، تفقد الانعكاس بسرعة إلى حد ما بمرور الوقت بسبب الأكسدة. بحلول عام 1930 ، تم طلاء التلسكوبات الاحترافية الأولى بألمنيوم أكثر متانة وانعكاساً. على الرغم من هذا التحسن ، تجلب العاكسات الصغيرة ضوءًا أقل للتركيز من المنكسر لفتحة مماثلة.
وفي الوقت نفسه ، تطورت الكاسرات أيضًا. خلال فترة جون شورت ، اكتشف أخصائيو البصريات شيئًا لم يكن لنيوتن - كيفية الحصول على الضوء الأحمر والأخضر للاندماج في نقطة تركيز مشتركة بالانكسار. تم تحقيق ذلك لأول مرة بواسطة Chester Moor Hall في عام 1725 وتم اكتشافه بعد ربع قرن بواسطة John Dolland. جمعت هول ودولاند عدستين مختلفتين - واحدة محدبة وأخرى مقعرة. يتألف كل منها من نوع زجاجي مختلف (تاج وصوان) ينكسر الضوء بشكل مختلف (بناءً على مؤشرات الانكسار). قامت العدسة المحدبة للزجاج التاجي بمهمة فورية لجمع الضوء من جميع الألوان. هذا الفوتونات عازمة للداخل. وزعت العدسة السلبية الشعاع المتقارب إلى الخارج قليلاً. عندما تسببت العدسة الإيجابية في تجاوز الضوء الأحمر للتركيز البؤري ، تسببت العدسة السلبية في جعل الضوء الأحمر يتفوق على الهدف. ممزوج بين الأحمر والأخضر ورأيت العين باللون الأصفر. وكانت النتيجة تلسكوب الانكسار اللوني - وهو النوع الذي يفضله العديد من علماء الفلك الهواة اليوم لفتحة صغيرة وغير مكلفة وواسعة النطاق ، ولكن - بنسب بؤرية أقصر - أقل من الاستخدام المثالي لجودة الصورة.
لم يكن حتى منتصف القرن التاسع عشر تمكن أخصائيو البصريات من الحصول على اللون البنفسجي الأزرق للانضمام إلى اللون الأحمر والأخضر في بؤرة التركيز. جاء هذا التطور في البداية من استخدام مواد غريبة (دقيق) كعنصر في الأهداف المزدوجة للمجاهر البصرية عالية الطاقة - وليس التلسكوبات. قامت تصميمات تلسكوب ثلاثية العناصر باستخدام أنواع زجاجية قياسية - ثلاثة توائم - بحل المشكلة أيضًا بعد أربعين عامًا (قبل القرن العشرين مباشرةً).
يمكن لعلماء الفلك الهواة اليوم الاختيار من بين مجموعة واسعة من أنواع النطاق والشركات المصنعة. لا يوجد مجال واحد لجميع السماوات والعيون والدراسات السماوية. تمت معالجة مشكلات التسطيح الميداني (خاصة مع المقاريب النيوتونية السريعة) والأنابيب الضوئية الضخمة (المرتبطة بالكاسحات الضوئية الكبيرة) من خلال التكوينات البصرية الجديدة التي تم تطويرها في الثلاثينيات. يتم تصنيع أنواع الأدوات - مثل SCT (تلسكوب Schmidt-Cassegrain) و MCT (تلسكوب Maksutov-Cassegrain) بالإضافة إلى متغيرات Newton-esque Schmidt و Maksutov والعاكسات المائلة - في الولايات المتحدة وفي جميع أنحاء العالم. تم تطوير كل نوع نطاق لمعالجة بعض الاهتمامات الصالحة أو أخرى تتعلق بحجم النطاق ، الحجم الإجمالي ، التسطيح الميداني ، جودة الصورة ، التباين ، التكلفة ، وقابلية النقل.
وفي الوقت نفسه ، احتلت الكاسرات مركز الصدارة بين محبي optophiles - الأشخاص الذين يريدون أعلى جودة ممكنة للصورة بغض النظر عن القيود الأخرى. توفر الانكسارات غير اللونية بالكامل (المصححة للألوان) بعضًا من أكثر الصور المذهلة المتاحة للاستخدام البصري ، والتصوير الفوتوغرافي ، والتصوير CCD. ولكن للأسف ، تقتصر هذه الطرازات على فتحات أصغر بسبب ارتفاع تكاليف المواد بشكل ملحوظ (بلورات وزجاج منخفض التشتت غريب) ، والتصنيع (يجب تشكيل ما يصل إلى ستة أسطح بصرية) ومتطلبات أكبر للحمل (بسبب الأقراص الثقيلة من الزجاج) ).
بدأ كل تنوع أنواع النطاق اليوم باكتشاف أن عدستين من انحناء غير متساوٍ يمكن حملهما على العين لنقل الإدراك البشري عبر مسافات بعيدة. مثل العديد من التطورات التكنولوجية العظيمة ، ظهر التلسكوب الفلكي الحديث من ثلاثة مكونات أساسية: الضرورة والخيال والفهم المتزايد لطريقة تفاعل الطاقة والمادة.
إذن من أين أتى التلسكوب الفلكي الحديث؟ بالتأكيد مر التلسكوب بفترة طويلة من التحسين المستمر. ولكن ربما ، ربما يكون التلسكوب في جوهره هدية للكون نفسه يفرح بإعجاب عميق من خلال عيون الإنسان وقلوبه وعقوله ...
-1 توجد أسئلة حول من قام أولاً بإنشاء نظارات لتصحيح العكس بعيد النظر وقريب النظر. من غير المحتمل أن يستخدم أبو علي الحسن بن الهيثم أو روجر بيكون عدسة بهذه الطريقة. إن الخلط بين مسألة المنبع هو مسألة كيفية ارتداء النظارات في الواقع. من المحتمل أن تكون المساعدة البصرية الأولى قد تم تعليقها ببساطة على العين باعتبارها وحيدة - ضرورة تولي من هناك. لكن هل يمكن أن تُحسب هذه الطريقة البدائية تاريخياً على أنها "أصل المشهد"؟
-2 إن قدرة العدسة المعينة على التعويض عن صورة افتراضية منحنية بالضرورة محدودة بشكل أساسي من خلال النسبة البؤرية الفعالة والنطاق الأصلي. وبالتالي فإن المقاريب التي يكون طولها البؤري عدة مرات تمثل فتحة العدسة أقل من منحنى لحظي في "مستوى الصورة". وفي الوقت نفسه ، تتميز المجالات التي تنكسر الضوء في البداية (الكاتدوبتكس وكذلك المنكسرات) بميزة التعامل مع الضوء خارج المحور بشكل أفضل. يعمل كلا العاملين على زيادة نصف قطر انحناء الصورة المعروضة وتبسيط مهمة العدسة في تقديم حقل مسطح للعين.
نبذة عن الكاتب:
مستوحى من تحفة أوائل القرن العشرين: "السماء من خلال مقاريب ثلاثة وأربعة وخمس بوصات" ، بدأ Jeff Barbour في علم الفلك وعلوم الفضاء في سن السابعة. يخصص جيف حاليًا الكثير من وقته في مراقبة السماء والحفاظ على موقع Astro.Geekjoy.
