Астрономическая оптика

Введение
Первые шаги астрономической оптики : Ахроматическая оптика
Устройство простейшего телескопа : Методы испытания телескопов
Уравновешивание телескопа : Типы оптических систем : Типы окуляров
Наблюдение за метеорами : Наблюдение за кометами
Оптические телескопы XXI века
Об авторах

Развитие ахроматической оптики связано с именем Йозефа Фраунгофера. Иозеф Фраунгофер (1787-1826) был сыном стекольщика. В детстве работал учеником в зеркальной и стекольной мастерских. В 1806 г. поступил на службу в известную в то время крупную оптическую мастерскую Утцшнейдера в Бенедиктбей-\ ерне (Бавария); позднее стал ее руководителем и владельцем. Выпускавшиеся мастерской оптические приборы и инструменты получили широкое распространение во всем мире. Им были введены существенные усовершенствования в технологию изготовления больших ахроматических объективов. Совместно с П. Л. Гинаном, Фраунгофер наладил фабричное производство хорошего флинтгласа и кронгласа, а также внес существенные усовершенствования во все процессы изготовления оптического стекла. Им была разработана оригинальная конструкция станка для полировки линз.

Фраунгофером был предложен также принципиально новый способ обработки линз, так называемый "способ шлифования по радиусу". Для контроля качества обработки поверхностей линз Фраунгофер использовал пробное отекло, а для измерения радиусов кривизны линз - сферометр, конструкция которого была разработана Георгом Райхенбахом в начале XIX в. Использование пробного отекла для контроля поверхностей линз посредством наблюдения интерференционных "колец Ньютона" является одним из первых методов контроля качества обработки линз. Открытие Фраунгофером темных линий в солнечном спектре и использование их для точных измерений показателя преломления впервые создали реальную возможность использования уже довольно точных методов расчета аберраций оптических систем в практических целях. До тех пор пока нельзя было с достаточной точностью определить относительную дисперсию стеклянных линз, невозможно было и изготовление хороших ахроматических объективов.

В период после 1820 г. Фраунгофер выпустил большое количество высококачественных оптических инструментов с ахроматической оптикой. Крупнейшим его достижением было изготовление в 1824 г. ахроматического телескопа-рефрактора "Большой Фраунгофер". С 1825 по 1839 гг. на этом инструменте работал В. Я. Струве. За изготовление этого телескопа Фраунгофер был возведен в дворянство. Ахроматический объектив телескопа Фраун-гофера состоял из двояковыпуклой линзы из кронгласа и слабой плосковогнутой линзы из флинтгласа. Первичная хроматическая аберрация исправлялась относительно хорошо, сферическая аберрация была исправлена только для одной зоны. Интересно отметить, что хотя Фраунгофер не знал об "условии синусов", его ахроматический объектив практически не имел аберрации комы.

РАЗВИТИЕ АХРОМАТИЧЕСКОЙ ОПТИКИ В XIX В.

Изготовлением больших ахроматических телескопов-рефракторов занимались в начале XIX в. также и другие немецкие мастера: К. Утцшней-дер, Г. Мерц, Ф. Малер. В старой обсерватории г. Тарту, в Казанской обсерватории и Главной астрономической обсерватории РАН в Пулково до сих пор хранятся телескопы-рефракторы, выполненные этими мастерами.

В начале XIX в. производство ахроматических зрительных труб было также налажено в России - в Механических заведениях Главного Штаба в Петербурге. Одна из таких труб с восьмигранным тубусом из красного дерева и латунными оправами объектива и окуляра, установленная на треноге (1822 г.), хранится в Музее М. В. Ломоносова в Санкт-Петербурге.

Высоким качеством отличались телескопы, изготовленные Альваном Кларком. По профессии Альван Кларк был художник-портретист. Шлифовкой линз и зеркал занимался как любитель. С 1851 г. он научился перешлифовке старых линз и, проверяя качество их изготовления по звездам, открыл рад двойных звезд - 8 Секстанта, 96 Кита и др. Получив подтверждение высокого качества обработки линз, он вместе с сыновьями - Джорджем и Грейамом организовал сначала небольшую мастерскую, а затем хорошо оборудованное предприятие в Кембридже, специализировавшееся на изготовлении и испытании объективов телескопов. Последнее осуществлялось в тоннеле длиной 70 м по искусственной звезде. Вскоре возникла крупнейшая в западном полушарии фирма "Альван Кларк и сыновья".

Необходимо отметить, что дальнейшие успехи, достигнутые этой фирмой в деле изготовления больших рефракторов, были тесным образом связаны с образованием другой фирмы "Ченс и братья", специализирующейся на изготовлении высококачественного оптического стекла. Успехи последней связаны с деятельностью швейцарского подданного Пьера Гинана, который в начале XIX в. стал первым инструктором И. Фраунгофера. После смерти П. Гинана его секреты технологии изготовления больших объективов телескопов перешли к его сыну, а затем были переданы оптическим фирмам "Ченс и братья" и "Парра-Мантуа". Именно от этих фирм Кларк получал высококачественное оптическое стекло.

В 1862 г. фирмой Кларка был построен 18-дюймовый рефрактор, который был установлен на Дирбонской обсерватории (штат Миссисипи). Ахроматический объектив этого телескопа диаметром 47 см был изготовлен из кроновых и флинтовых дисков, полученных Кларком от фирмы "Ченс и братья". Фирма Кларка имела самое лучшее по тому времени оборудование для шлифовки линз.

В 1873 г. в Вашингтоне начал действовать 26-дюймовый ахроматический рефрактор Аль-вана Кларка. С его помощью Асаф Холл в 1877 г. открыл два спутника Марса - Фобос и Деймос. Таким образом увеличение диаметра объективов телескопов влекло за собой весьма ценные научные открытия.

По материалам optika.ru