นิยามของกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์
กล้องโทรทัศน์ดาราศาสตร์หรือกล้องส่องทางไกลดาราศาสตร์เป็นเครื่องมือทางแสงที่ใช้ช่วยให้ดวงตาเห็นวัตถุบนท้องฟ้า เช่น ดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ ดาวเทียม เป็นต้น แม้ว่าวัตถุบนท้องฟ้าจะมีขนาดใหญ่มาก แต่ระยะทางก็ไกลมากเช่นกัน ทำให้เมื่อมองด้วยตาเปล่า วัตถุเหล่านั้นจะดูเล็ก กล้องโทรทัศน์ดาราศาสตร์จึงทำหน้าที่ขยายภาพของวัตถุบนท้องฟ้าเพื่อให้สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
ประเภทของกล้องโทรทัศน์ดาราศาสตร์
กล้องโทรทัศน์ดาราศาสตร์มีหลายประเภท ได้แก่ กล้องโทรทัศน์แบบหักเหแสงและกล้องโทรทัศน์แบบสะท้อนแสง กล้องโทรทัศน์แบบหักเหแสง หรือที่รู้จักกันในชื่อกล้องโทรทัศน์เคปเลอร์ ประกอบด้วยเลนส์นูนสองชิ้นวางอยู่ที่ปลายทั้งสองข้างของท่อ เลนส์นูนที่อยู่ห่างจากตาของผู้สังเกตเรียกว่าเลนส์วัตถุ ในขณะที่เลนส์นูนที่อยู่ใกล้ตาเรียกว่าเลนส์ตา เพื่อให้เห็นภาพของวัตถุได้ พื้นผิวของเลนส์วัตถุต้องมีขนาดใหญ่พอสมควร การสร้างเลนส์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่นั้นทำได้ยาก ดังนั้นขนาดของกล้องโทรทัศน์แบบหักเหแสงจึงไม่ใหญ่มาก กล้องโทรทัศน์ขนาดใหญ่ส่วนใหญ่จะเป็นกล้องโทรทัศน์แบบสะท้อนแสง กล้องโทรทัศน์แบบสะท้อนแสงใช้กระจกเว้าเป็นกระจกวัตถุ
บทความนี้มุ่งเน้นไปที่กล้องโทรทรรศน์หักเหแสงทางดาราศาสตร์ หรือกล้องโทรทรรศน์เคปเลอร์
วิธีการทำงานของกล้องโทรทัศน์ดาราศาสตร์
กล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์แบบหักเหแสงประกอบด้วยเลนส์นูนสองชิ้น เลนส์นูนที่อยู่ห่างจากตาของผู้สังเกตมากกว่าเรียกว่าเลนส์วัตถุ ในขณะที่เลนส์นูนที่อยู่ใกล้ตาของผู้สังเกตมากกว่าเรียกว่าเลนส์ตา เนื่องจากวัตถุอยู่ไกลมาก มุมที่เกิดขึ้นระหว่างวัตถุกับเลนส์วัตถุจึงมีค่าน้อยที่สุด
ดังนั้น เลนส์วัตถุจึงทำหน้าที่นำภาพให้เข้าใกล้เลนส์ตามากขึ้น เพื่อให้มุมมองกว้างขึ้น ในขณะที่เลนส์ตาทำหน้าที่ขยายมุมมอง เพื่อให้ขนาดของภาพที่เกิดขึ้นบนจอประสาทตาใหญ่ขึ้น
ระยะห่างระหว่างวัตถุกับเลนส์วัตถุนั้นไกลมากและถือว่าเป็นอนันต์ ดังที่ได้อธิบายไว้ในบทความเกี่ยวกับเลนส์นูน หากระยะห่างของวัตถุไกลมากหรือเป็นอนันต์ ภาพจะอยู่ที่จุดโฟกัสของเลนส์วัตถุพอดี ภาพที่ได้จะเป็นภาพจริง กลับหัว และมีขนาดเล็กกว่า เนื่องจากภาพอยู่ที่จุดโฟกัสของเลนส์วัตถุ ระยะห่างระหว่างภาพกับเลนส์วัตถุ (di ob ) จึงเท่ากับความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุ (F ob )
ภาพที่เกิดจากเลนส์วัตถุเป็นภาพจริง ดังนั้นเลนส์ตาจึงมองว่าเป็นวัตถุเช่นกัน หากดวงตาปรับโฟกัสได้น้อยที่สุด (ดวงตาโฟกัสที่จุดไกลสุด) ภาพที่เกิดจากเลนส์ตาจะอยู่ที่ระยะอนันต์ ดังที่ได้อธิบายไว้ในหัวข้อเรื่องเลนส์นูน
ดังนั้นภาพที่เกิดจากเลนส์ตาจึงเป็นภาพอนันต์ ซึ่งเป็นภาพจริงที่เกิดจากเลนส์วัตถุและถูกพิจารณาว่าเป็นวัตถุโดยเลนส์ตา
นอกจากจะต้องอยู่ในจุดโฟกัสของเลนส์วัตถุแล้ว ยังต้องอยู่ในจุดโฟกัสของเลนส์ตาด้วย ดังนั้นจึงสรุปได้ว่า จุดโฟกัสของทั้งเลนส์วัตถุและจุดโฟกัสแรกของเลนส์ตาจะตรงกัน ดังแสดงในรูป เมื่อความยาวโฟกัสของเลนส์ตา (f)ok) เท่ากับระยะห่างของภาพจริงจากเลนส์ตา (dookภาพสุดท้ายที่เกิดจากเลนส์ตาจะเป็นภาพเสมือน กลับหัว ขยายใหญ่ และอยู่ในกรอบ
มีค่าจำกัด ระยะห่างของภาพที่ไม่มีที่สิ้นสุดไม่ได้หมายความว่าขนาดของภาพจะไม่มีที่สิ้นสุด
จากรูปภาพและคำอธิบายข้างต้น สามารถสรุปได้ว่า
ระยะห่างระหว่างเลนส์วัตถุและเลนส์ตาของกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ = ความยาวของกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์ = ความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุ (f ob ) + ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา (f ok )
หากดวงตาสามารถปรับโฟกัสได้เต็มที่ ภาพที่เกิดจากเลนส์ตาจะอยู่ที่จุดใกล้สุดของดวงตาปกติ หรือประมาณ 25 เซนติเมตรด้านหน้าเลนส์ตา
โดยที่ระยะภาพมีขนาดเล็กกว่าความยาวโฟกัสของเลนส์ตา (f o ) ระยะภาพที่เกิดจากเลนส์ตาจะมีขนาดเล็กกว่าความยาวโฟกัสของเลนส์ตา (f ok ) ดังนั้นภาพที่ได้จึงเป็นภาพเสมือนและกลับหัว สามารถศึกษาคำอธิบายโดยละเอียดได้ในหัวข้อสมการของกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์
กำลังขยายรวมของกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์
ขนาดของภาพของวัตถุที่มองเห็นผ่านกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์จะมีขนาดใหญ่กว่าเมื่อสังเกตด้วยตาเปล่าที่มีการปรับโฟกัสต่ำสุดหรือสูงสุด? ควรใช้เลนส์วัตถุและเลนส์ตาแบบใด เลนส์นูนที่มีความยาวโฟกัสมากหรือเลนส์นูนที่มีความยาวโฟกัสน้อย? คำถามเหล่านี้สามารถหาคำตอบได้หลังจากที่คุณเรียนรู้สมการของกล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์แล้ว
