Астрономические приборы

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования

«Ярославский педагогический университет имени К. Д. Ушинского»

Кафедра экономики и управления

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине «Концепции современного естествознания» на тему:

«Астрономические приборы»

 

 

 

 

 

Работу выполнил:

Студент ФМФ з/о гр. ЭК-4

Шифр зач. книжки: 0262

_____________Иванова Н.А

(14.04.2012)

 

Преподаватель:

____________Байдин А.Э.

(__.__.2012)

 

 

 

 

 

Ярославль, 2012

Содержание

Введение……………………………………………………………………...	3-5
Телескоп, виды телескопов (рефракторы, рефлекторы), устройство. Звёздные интерферометры………………………………………..................	5-10
Виды наблюдений…………………………………………….…………...	11-12
Визуальный
Фотографический
Спектральный (спектрометрический, спектрофотометрический и др.)
Основные открытия, сделанные с помощью телескопов……………....	13-15
Заключение…………………………………………………………………...	15
Список литературы…………………………………………………………..	16
Приложения…………………………………………………………………..	17-18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Целью данной работы является: раскрыть сущность телескопа, рассказать, для чего он нужен и в каких сферах используется.

Задачи: раскрыть определение  телескопа, классифицировать на виды, охарактеризовать и рассказать, какие  великие открытия были сделаны с  помощью этого прибора.

Телескоп является, пожалуй, самым основным прибором, который используется в астрономии для наблюдения небесных тел, приема и анализа приходящего от них излучения.

Телескоп - прибор, предназначенный  для наблюдения небесных тел.

Слово это происходит от двух греческих слов: tele - далеко и skopeo - смотрю. Основное назначение телескопов - собрать как можно больше излучения от небесного тела. Это позволяет видеть неяркие объекты. Во вторую очередь телескопы служат для рассматривания объектов под большим углом или, как говорят, для увеличения. Разрешение мелких деталей - третье предназначение телескопов. Количество собираемого ими света и доступное разрешение деталей сильно зависит от площади главной детали телескопа - его объектива. Объективы бывают зеркальными и линзовыми.

Весной 2009 года  в  итальянском  городе Флоренция проходило празднование юбилея одного из величайших открытий мира. 400 лет назад Галилео Галилей  изобрел первый в мире телескоп.  Это изобретение изменило представление  человечества о Вселенной.

Галилей родился 15 февраля 1564 в городе Пиза. Он занимался философией, математикой, физикой, механикой, астрономией, увлекался поэзией. Ученый оказал значительное влияние на науку своего времени, сделал многочисленные научные открытия в этих областях.

Наиболее плодотворный период научной деятельности Галилея был, когда он переехал в город Падуя. Здесь Галилей очень скоро  стал самым знаменитым профессором  в городе. Открытия и изобретения  Галилея заинтересовывали многих: студенты с интересом приходили  на его лекции послушать об идеях профессора,  венецианское правительство непрестанно поручало Галилею разработку разного рода технических устройств, с ним активно переписываются молодой Кеплер и другие научные деятели того времени. В эти годы он написал трактат «Механика», который вызвал некоторый интерес и был переиздан во французском переводе. В ранних работах, а также в переписке, в которой Галилей описывал все свои открытия и изобретения, он дал первый набросок новой общей теории падения тел и движения маятника. Галилей является основателем экспериментальной физики.  

Поводом к новому этапу  в научных исследованиях Галилея  послужило открытие в 1604 году новой  звезды, называемой сейчас сверхновой звездой Кеплера (SN 1604).

Это  великое открытие пробудило всеобщий интерес к  астрономии, и Галилей выступает  с циклом частных лекций. Узнав  об изобретении зрительной трубы  в Голландии, Галилей в 1609 году конструирует собственноручно первый телескоп и  направляет его в небо. Галилей  первым использовал телескоп для  наблюдения за планетами и другими  небесными телами, сделал ряд выдающихся астрономических открытий.  

Впервые Галилей опробовал  свое изобретение во Флоренции.

Оно состояло из куска дерева длиной в один метр и двух кусочков стекла. Позднее ученый усовершенствовал телескоп, увеличение которого стало 30-кратным. Галилей рассмотрел поверхность  Луны и сделал открытие, что на Луне имеются кратеры и хребты. С  помощью телескопа Галилей открыл спутники Юпитера и Млечный путь. После чего написал книгу "Звездный вестник", которая разошлась тиражом  в 550 экземпляров.  

В настоящее время астрономы, используя американский орбитальный  телескоп «Хаббл»  (новейшее изобретение  века), сумели открыть галактики,  образовавшиеся на крайне раннем этапе  развития Вселенной. Британские ученые вели наблюдения за тридцати пятью чрезвычайно отдаленными галактиками. Это великое открытие в астрономии утверждает то, что речь идет о галактиках, сформировавшихся спустя всего 600 млн. лет после Большого взрыва.  

Самым последним изобретением в области изобретений астрономических  телескопов является космический инфракрасный телескоп. Проект за 735 миллионов долларов будет четвертым и заключительным элементом орбитальных "Великих  Обсерваторий НАСА", таких как  Космический телескоп «Хаббл», Обсерватория Гамма – лучей  «Комптон» и  Космическая рентгеновская обсерватория «Чандра».

Надо отметить еще следующее, что на скалах Альп были обнаружены рисунки с изображением людей, которые  были одеты в галифе, на голове - шляпа. В руках некоторые держали телескоп. Учёные, которые исследуют рисунки на скалах, установили, что этим рисункам 30 с лишним тысяч лет. Такое открытие сделали учёные, занимающиеся исследованием наскальных рисунков. Значит, Галилей не был первым человеком, кто изобрёл телескоп. А, возможно, что эти рисунки сделали люди, жившие до нашей нынешней цивилизации. Но это уже совсем другое открытие.

 

1. Телескоп, виды телескопов (рефракторы, рефлекторы), устройство

Звёздные интерферометры

Телескоп - инструмент, который собирает электромагнитное излучение удаленного объекта и направляет его в фокус, где образуется увеличенное изображение объекта или формируется усиленный сигнал.

 По мере развития  астрономической техники появилась  возможность изучать объекты  во всем электромагнитном спектре,  для чего были разработаны  специальные системы телескопов  и дополнительных детекторов, позволяющие  работать в различных диапазонах  волн. Термин «телескоп», первоначально означавший оптический инструмент, получил более широкое значение. Однако в телескопах, работающих в видимом, радио- и рентгеновском диапазонах, используются системы и методы, сильно различающиеся между собой.

 Оптические телескопы  бывают двух основных типов  (рефракторы и рефлекторы), отличающиеся  выбором главного собирающего  свет элемента (линза или зеркало  соответственно).

 

 

Виды  телескопов:

Линзовые  телескопы - рефракторы (Приложение №1)

Линзы, так или иначе, всегда используются в телескопе. Но в телескопах-рефракторах  линзой является главная деталь телескопа  - его объектив. Вспомним, что рефракция - это преломление. Линзовый объектив преломляет лучи света, и собирает их в точке, именуемой фокусом объектива. В этой точке строится изображение объекта изучения. Чтобы его рассмотреть используют вторую линзу - окуляр. Она размещается так, чтобы фокусы окуляра и объектива совпадали. Так как зрение у людей разное, то окуляр делают подвижным, чтобы было возможно добиться четкого изображения. Мы это называем настройкой резкости. Все телескопы обладают неприятными особенностями - аберрациями. Аберрации - это искажения, которые получаются при прохождении света через оптическую систему телескопа. Главные аберрации связаны с не идеальностью объектива. Линзовые телескопы (да и телескопы вообще) грешат несколькими аберрациями. Назовем лишь две из них. Первая связана с тем, что лучи разных длин волн преломляются чуть по-разному. Из-за этого для синих лучей существует один фокус, а для красных - другой, расположенный дальше от объектива. Лучи других длин волн собираются каждый в своем месте между этими двумя фокусами. В результате мы видим окрашенные в радугу изображения объектов. Такая аберрация называется хроматической. Второй сильной аберрацией является аберрация сферическая. Она связана с тем, что объектив, поверхностью которого является часть сферы, на самом деле, не собирает все лучи в одной точке. Лучи идущие на разных расстояниях от центра объектива собираются в разных точках, из-за чего изображение получается нечетким. Этой аберрации не было бы, если бы объектив имел поверхность параболоида, но такую деталь сложно изготовить. Чтобы уменьшить аберрации изготавливают сложные, вовсе не двухлинзовые системы. Дополнительные части вводятся для исправления аберраций объектива. Давно держащий первенство среди линзовых телескопов - телескоп Йеркской обсерватории с объективом 102 сантиметра диаметром.

 

 

 

 Зеркальные телескопы - рефлекторы (Приложение №1)

 У простых зеркальных  телескопов, телескопов-рефлекторов,  объектив - это сферическое зеркало,  которое собирает световые лучи  и отражает их с помощью  дополнительного зеркала в сторону  окуляра - линзы, в фокусе которой  строится изображение. Рефлекс  - это отражение. Зеркальные телескопы не грешат хроматической аберрацией, так как свет в объективе не преломляется. Зато у рефлекторов сильнее выражена сферическая аберрация, которая, кстати говоря, сильно ограничивает поле зрения телескопа. В зеркальных телескопах так же используются сложные конструкции, поверхности зеркал, отличные от сферических и прочее.

 Зеркальные телескопы  изготавливать легче и дешевле.  Именно поэтому их производство  в последние десятилетия бурно  развивается, в то время как  новых крупных линзовых телескопов  уже очень давно не делают. Самый большой зеркальный телескоп  имеет сложный объектив из  нескольких зеркал, эквивалентный  целому зеркалу диаметром 11 метров. Самый большой монолитный зеркальный  объектив имеет размер чуть  больше 8-ми метров. Самым большим  оптическим телескопом России  является 6-ти метровый зеркальный  телескоп БТА (Большой Телескоп  Азимутальный). Телескоп долгое время  был наикрупнейшим в мире.

 

Общее устройство телескопа

Телескоп любого типа имеет  объектив и окуляр.

Линза, обращенная к объекту  наблюдения, называется объективом, а линза, к которой прикладывает свой глаз наблюдатель - окуляр.

 Может быть дополнительная  лупа, которая позволяет приблизить  глаз к фокальной плоскости  и рассматривать изображение  с меньшего расстояния, т. е.  под большим углом зрения.

 Таким образом, телескоп  можно изготовить, расположив на  одной оси одна за другой  две линзы - объектив и окуляр. Для наблюдений близких земных  предметов суммарное расстояние фокусов должно быть увеличено. Меняя окуляры, можно получить различные увеличения при одном и том же объективе.

Если линза толще посередине, чем на краях, она называется Собирающей или Положительной, в противном  случае - Рассеивающей или Отрицательной.

Прямая, соединяющая центры этих поверхностей, называется Оптической осью линзы. Если на такую линзу попадают лучи, идущие параллельно оптической оси, они, преломляясь в линзе, собираются в точке оптической оси, называемой Фокусом линзы. Расстояние от центра линзы до её фокуса называют фокусным расстоянием. Чем больше кривизна поверхностей собирающей линзы, тем меньше фокусное расстояние. В фокусе такой линзы  всегда получается действительное изображение  предмета.

Телескоп принято характеризовать угловым увеличением γ. В отличие от микроскопа, предметы, наблюдаемые в телескоп, всегда удалены от наблюдателя.

 

 

Характеристики  телескопов

Увеличение  телескопа

Увеличение телескопа  равно отношению фокусных расстояний объектива и окуляра. Если, скажем, фокусное расстояние объектива два  метра, а окуляра - 5 см, то увеличение такого телескопа будет 40 крат. Если поменять окуляр, можно изменить и увеличение. Так астрономы и поступают, ведь не менять же, в самом деле, огромный объектив?!