Глава третья. ПЕРВЫЙ ТЕЛЕСКОП-РЕФЛЕКТОР

§ 2. КАК ПОДОБРАТЬ ДИАГОНАЛЬНОЕ ЗЕРКАЛО ИЛИ ПРИЗМУ?

Диагональное зеркало телескопа Ньютона можно подобрать из старых деталей. Его точность может быть несколько ниже точности главного зеркала, так как диагональное зеркало расположено значительно ближе к фокусу, а чем ближе к фокальной плоскости диагональное зеркало, тем с меньшей точностью оно может быть изготовлено. В пределе, когда зеркало лежит непосредственно в фокальной плоскости, его поверхность может быть как угодно неточной.

Для большинства случаев ньютоновского телескопа плоское зеркало располагается в 4-5 раз ближе к фокусу, чем главное зеркало. Поэтому точность изготовления его

поверхности может быть по крайней мере раза в 2-3 меньше, чем точность поверхности главного зеркала.

Таким образом, поверхность этого зеркала не должна уклоняться от плоскости больше чем на 1/3 длины волны света Но это все равно достаточно большая точность, и обычные бытовые зеркала для наших целей не годятся.

Контур идеального зеркала должен быть эллиптическим. Какие размеры оно должно иметь?

Поле зрения телескопа обычно составляет 1-1,5°. При фокусном расстоянии 1200 мм линейный поперечник поля зрения будет равен 20-30 мм. Для того чтобы пучок света, идущий от звезды, лежащей на краю поля зрения, не срезался краем диагонального зеркала, надо иметь зеркало соответствующих размеров.

Для их определения вычертим на миллиметровке в натуральную величину (или в масштабе 1/2) оптическую схему телескопа, на которую нанесем главное зеркало, поперечник поля зрения l, выраженный в миллиметрах, и отметим положение точки перелома оптической оси (рис. 64). Через эту точку под углом 45° проведем прямую - это сечение плоскости зеркала. После этого соединим края главного зеркала с краями поля зрения прямыми линиями. Пересечение этих крайних лучей с вспомогательным зеркалом даст крайние точки оси вспомогательного зеркала. Большую ось определим прямым замером с помощью линейки. Малая ось равна большой оси,

Рис. 64. Графическое определение размеров диагонального зеркала. Обратите внимание на то, что центр эллиптического зеркала не совпадает с оптической осью главного зеркала. Для больших и светосильных зеркал ось оправы диагонального зеркала приходится немного смещать с оси (на данном рисунке вниз)

деленной на 1,4. Величины осей можно получить и расчетом. При этом размер малой оси определяется по формуле

где D - диаметр главного зеркала, f' - его фокусное расстояние, l - линейный поперечник поля зрения, D - расстояние точки пересечения оптической оси с диагональным зеркалом от фокальной поверхности.

Определив величину малой оси зеркала, умножим ее на 1,4 и получим величину большой оси зеркала.

Если мы используем призму, то размеры ее гипотенузы (длинная грань, срезанная под углом 45°) должны быть не меньше большой оси эллиптического зеркала.

Впрочем, если размеры зеркала несколько меньше, чем следует из наших рассуждений, большой беды не будет. Срезание крайних лучей приведет на краю к небольшому искажению дифракционной картины, которое практически не будет заметно глазу, и незначительному падению яркости, которое также практически будет незаметно.

Не вдаваясь в подробности, приведем табл. 17, взятую из статьи Уильяма Петерса и Роберта Пайка из Канады [35], где даны размеры малой оси диагонального зеркала при условии, что виньетирование на краю поля не превышает 0,5 звездной величины. При этом условии диагональное зеркало становится заметно меньше, чем вычисленное по формуле. Такое зеркало обычно легче достать и оно меньше экранирует главное зеркало. Однако если диагональное зеркало меньше отрезка, отмеченного на

рис. 63 маленькими кружками, то это равносильно тому, что уменьшился диаметр главного зеркала.

Таблица 17. Размер малой оси диагонального зеркала для поля диаметром 45 мм с выносом фокальной поверхности за край пучка на 150 мм и световыми потерями на краю поля не более 0,5

Можно несколько увеличить размеры и призмы и зеркала, если эти размеры не будут превышать 1/4—1/3 диаметра главного зеркала. Так, например, можно вместо эллиптического зеркала взять прямоугольное или круглое. Диаметр круглого зеркала должен быть равен большой оси эллипса. Тогда часть этого круглого зеркала вообще не будет работать, но это не страшно, так как количество света, экранируемого нерабочими частями, невелико.

Для наших целей пригодны только зеркала с наружным алюминированием, тогда как в быту применяются зеркала с внутренним алюминированием. Чтобы разобраться, где алюминирование наружное, а где внутреннее, осторожно коснемся кончиком карандаша поверхности зеркала. Если в момент соприкосновения кончик карандаша и кончик его отражения соприкасаются, то это значит, что алюминирование наружное. Если между кончиками есть некоторое расстояние, то алюминирование внутреннее.