천체망원경의 정의
천체망원경이나 천체쌍안경은 별, 행성, 인공위성 등과 같은 천체를 육안으로 관측할 수 있도록 도와주는 광학 기기입니다. 천체는 크기가 매우 크지만, 거리가 너무 멀어 맨눈으로 보면 작게 보입니다. 천체망원경은 천체의 이미지를 확대하여 맨눈으로 볼 수 있도록 해줍니다.
천체망원경의 종류
천체망원경에는 굴절망원경과 반사망원경을 포함하여 여러 종류가 있습니다. 케플러 망원경이라고도 불리는 굴절망원경은 경통의 양 끝에 두 개의 볼록 렌즈가 배치되어 있습니다. 관측자의 눈에서 더 멀리 있는 볼록 렌즈를 대물렌즈라고 하고, 눈에 더 가까운 볼록 렌즈를 접안렌즈라고 합니다. 물체의 상을 보기 위해서는 대물렌즈의 표면적이 충분히 커야 합니다. 지름이 큰 렌즈를 만드는 것은 어렵기 때문에 굴절망원경의 크기는 그리 크지 않습니다. 초대형 망원경은 대개 반사망원경입니다. 반사망원경은 오목 거울을 대물 거울로 사용합니다.
이 글에서는 천체 굴절 망원경, 즉 케플러 망원경에 대해 중점적으로 다룬다.
천체망원경의 작동 원리
굴절식 천체망원경은 두 개의 볼록 렌즈로 구성됩니다. 관측자의 눈에서 더 멀리 있는 볼록 렌즈를 대물렌즈라고 하고, 관측자의 눈에 더 가까운 볼록 렌즈를 접안렌즈 또는 아이렌즈라고 합니다. 관측 대상의 위치가 매우 멀리 있기 때문에, 관측 대상과 대물렌즈가 이루는 각도는 최소가 됩니다.
따라서 대물렌즈는 상을 접안렌즈에 더 가깝게 가져와서 상각을 더 크게 만드는 역할을 합니다. 접안렌즈는 상각을 증가시켜 망막에 맺히는 상의 크기를 키우는 역할을 합니다.
대물렌즈와 물체 사이의 거리는 매우 멀어서 무한대로 간주됩니다. 볼록렌즈에 대한 설명에서처럼, 물체 거리가 매우 멀거나 무한대이면 상은 대물렌즈의 초점에 정확히 맺힙니다. 상은 실상이고, 도립이며, 크기가 작습니다. 상이 대물렌즈의 초점에 맺히기 때문에 상과 대물렌즈 사이의 거리(di ob )는 대물렌즈의 초점 거리(F ob )와 같습니다.
대물렌즈에 의해 생성된 이미지는 실상이므로 접안렌즈에 의해 물체로 인식됩니다. 눈이 최소 조절 상태(원거리 초점)에 있을 때, 접안렌즈에 의해 형성된 이미지는 무한대에 있습니다. 볼록렌즈에 대한 설명에서와 같이,
따라서 접안렌즈에 의해 형성된 상은 무한대이고, 대물렌즈에 의해 생성된 실상은 접안렌즈에 의해 물체로 간주됩니다.
대물렌즈의 초점에 위치해야 할 뿐만 아니라, 접안렌즈의 초점에도 위치해야 합니다. 따라서 그림에서와 같이 대물렌즈의 초점과 접안렌즈의 제1 초점이 일치해야 한다는 결론을 내릴 수 있습니다. 접안렌즈의 초점 거리(f)가ok)는 접안렌즈로부터 실상의 거리와 같습니다.ok따라서 접안렌즈에 의해 형성되는 최종 이미지는 허상이고, 도립이며, 확대된 이미지입니다.
유한합니다. 무한한 상 거리가 상 크기를 무한하게 만드는 것은 아닙니다.
위의 그림과 설명을 바탕으로 다음과 같은 결론을 내릴 수 있다.
천체망원경의 대물렌즈와 접안렌즈 사이의 거리는 천체망원경의 길이와 같으며, 이는 대물렌즈의 초점거리(fob ) + 접안렌즈의 초점거리(fok ) 의 합과 같습니다.
눈이 최대 조절 상태에 있을 때, 접안렌즈에 의해 형성되는 상은 정상적인 눈의 근점, 즉 접안렌즈 앞 약 25cm 지점에 위치합니다.
상 거리가 접안렌즈의 초점 거리(f₀)보다 작을 때, 즉 접안 렌즈에 의해 형성된 상 거리가 접안렌즈의 초점 거리(f₀ok)보다 작을 때, 상은 허상이며 도립상이 됩니다. 이에 대한 자세한 설명은 천체망원경 방정식 관련 주제에서 확인할 수 있습니다.
천체망원경 의 전체 확대율
천체망원경으로 관측한 물체의 상 크기는 최소 조절 상태에서 볼 때 더 클까요, 아니면 최대 조절 상태에서 볼 때 더 클까요? 대물렌즈와 접안렌즈로는 초점 거리가 긴 볼록렌즈를 사용해야 할까요, 아니면 초점 거리가 짧은 볼록렌즈를 사용해야 할까요? 이러한 질문들은 천체망원경의 작동 원리를 이해하면 답을 찾을 수 있습니다.
