Kính thiên văn quang học và hồng ngoại
Kính thiên văn quang học và hồng ngoại thu thập và tập trung ánh sáng khả kiến cùng ánh sáng hồng ngoại cận và trung, thiết lập khả năng thu thập ánh sáng, độ phân giải góc và trường nhìn, những yếu tố quyết định những gì các nhà thiên văn học có thể quan sát.
Definition
Kính thiên văn quang học hoặc hồng ngoại là một thiết bị sử dụng thấu kính hoặc gương để thu thập bức xạ điện từ trong dải khoảng 0,3 đến 30 micron và đưa nó đến một tiêu điểm nơi nó có thể được tạo ảnh, phân tán hoặc đo quang trắc.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm các cấu hình quang học của kính thiên văn phản xạ và khúc xạ, việc chế tạo và hỗ trợ các gương sơ cấp lớn, các yêu cầu đặc biệt của quan sát hồng ngoại bao gồm nền nhiệt và làm mát đầu dò, cũng như các giá đỡ cơ học và hệ thống truyền động dùng để định hướng và theo dõi kính thiên văn chống lại sự tự quay của Trái Đất.
Sub-topics
Core questions
- Điều gì quyết định khả năng thu thập ánh sáng và độ phân giải góc của kính thiên văn?
- Làm thế nào để chế tạo và giữ hình dạng các gương lớn, chính xác chống lại trọng lực và sự thay đổi nhiệt?
- Điều gì làm cho quan sát hồng ngoại khác biệt so với quan sát ánh sáng khả kiến?
- Làm thế nào để định hướng và theo dõi kính thiên văn một cách chính xác trên bầu trời?
Key theories
- Khẩu độ, độ phân giải và giới hạn nhiễu xạ
- Diện tích thu thập tỷ lệ với bình phương đường kính khẩu độ trong khi độ phân giải góc giới hạn nhiễu xạ tỷ lệ nghịch với đường kính, do đó kính thiên văn lớn hơn có thể nhìn thấy cả chi tiết mờ hơn và tinh vi hơn.
- Cấu hình quang học của kính thiên văn phản xạ
- Các thiết kế như Cassegrain, Ritchey-Chretien và Gregorian sắp xếp gương sơ cấp và thứ cấp để kiểm soát các quang sai như coma và loạn thị trên một trường nhìn hữu dụng.
- Hỗ trợ chủ động cho gương lớn
- Các gương sơ cấp hiện đại lớn thường mỏng hoặc phân đoạn và được giữ hình dạng bằng các bộ truyền động điều khiển bằng máy tính để bù đắp biến dạng do trọng lực và nhiệt khi kính thiên văn di chuyển.
Clinical relevance
Kính thiên văn quang học và hồng ngoại là nền tảng cho hầu hết mọi nhánh của thiên văn học quan sát, từ khảo sát các thiên hà xa xôi đến mô tả các ngoại hành tinh; những tiến bộ trong công nghệ gương và thiết bị hồng ngoại trực tiếp mở rộng khả năng tiếp cận nghiên cứu về độ mờ và dải bước sóng.
History
Kính khúc xạ của Galileo đã mở ra kỷ nguyên thiên văn học bằng kính thiên văn vào năm 1609, và kính phản xạ của Newton đã giải quyết quang sai màu. Thế kỷ XX đã mang đến những gương kính ngày càng lớn, đỉnh điểm là kính thiên văn Hale 5 mét, sau đó công nghệ gương phân đoạn và gương mỏng dạng thấu kính cùng với hệ thống hỗ trợ chủ động đã cho phép thế hệ kính thiên văn 8 đến 10 mét hiện tại và các kính thiên văn cực lớn đang được xây dựng.
Key figures
- Isaac Newton
- George Willis Ritchey
- Henri Chretien
- Roger Angel
Related topics
Seminal works
- kitchin2013
- schroeder2000
- bely2003
Frequently asked questions
- Tại sao hầu hết các kính thiên văn lớn hiện đại đều là kính phản xạ chứ không phải kính khúc xạ?
- Các thấu kính lớn bị võng dưới trọng lượng của chính chúng, bị quang sai màu và chỉ có thể được hỗ trợ ở các cạnh, trong khi gương có thể được hỗ trợ trên toàn bộ mặt sau và phản xạ tất cả các bước sóng như nhau. Những giới hạn thực tế này đã giới hạn kính khúc xạ ở khoảng một mét, vì vậy tất cả các kính thiên văn lớn đều sử dụng gương.
- Tại sao nhiều kính thiên văn hồng ngoại được đặt trên các ngọn núi cao, khô ráo hoặc bay phía trên bầu khí quyển?
- Hơi nước và bầu khí quyển ấm hấp thụ và phát xạ mạnh trong dải hồng ngoại, làm nhiễu các tín hiệu yếu. Các địa điểm cao khô ráo, các nền tảng trên không và kính thiên văn không gian làm giảm nền này, và các thiết bị hồng ngoại cũng được làm mát để nhiệt độ của chính kính thiên văn không làm át đi quan sát.