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レンズと反射镜

反射望远镜ってなに?

くっ折望远镜と反射望远镜は何がちがうの?

レンズだけを组み合わせたくっ折望远镜に対して、反射镜を利用した望远镜が反射望远镜です。くっ折望远镜では、とつレンズの持つ「光を集める」「像をつくる」というはたらきを利用していますが、おう面镜も、これと同じはたらきを持っているのです。

くっ折望远镜のもっとも大切な「光を集めて像をつくる」レンズは「対物レンズ」と呼びますが、反射望远镜ではこの部分におう面镜を使います(対物镜と呼びます)。つまり反射望远镜では、対物镜の作った像を、接眼レンズで観察するわけです。ただし、反射镜ですので、天体からの光はやってきた方向にはね返って像をつくります。この像をのぞくと头がじゃまになるので、反射望远镜ではいろいろな方法で光を筒(つつ)の外に导き出し、観察するような工夫がされています。

学校などで使う望远镜はほとんどがくっ折望远镜ですが、本格的な天文観测に用いる望远镜は、実は反射式の方が多いのです。これは、特に天体望远镜では、レンズよりも镜のほうが、以下の点で优れているためです。

(1)性能の良い望远镜が比かく的简単にできる。

レンズでは完全に取り除けない色収差(いろしゅうさ)1 が镜では発生しないためです。

(2)安く作ることができる。

反射镜は1面だけで光を集めて像をつくることができますが、レンズでは最低でも表里の2面が必要です。また、さまざまな収差(しゅうさ)のうちでもっともやっかいな色収差(いろしゅうさ)を弱めるためには、2枚以上のレンズを组み合わせる必要があります。このため、レンズでは最低でも4面をみがかなければなりませんが、反射镜は1面だけみがけばよいので比かく的简単に、また、安くできるのです。

(3)大きな望远镜が作れる。

レンズではガラスの性质がたいへん重要なポイントになります。特しゅな性质のガラスを使わなければならないうえ、ガラスの内部もむらなくとう明でなくてはなりません。ですから、レンズ用の大きなガラス材料を作るのはとてもたいへんで、また、高価になります。しかし、镜では光がガラス内部を通らないので、基本的にどんな材料でも利用できます2。 このためレンズに比べて簡単に、より多くの光を集められる大きな望遠鏡が作れるのです。

※2&苍产蝉辫;「どんな材料でも」といっても、性能の高い反射镜を作るためには、热によるのび缩みが少ないなど、特别な性质のガラスが使われます。しかし、それでもレンズのガラス材料に比べて楽に作れ、安価です。

反射望远镜とくっ折望远镜

反射望远镜とくっ折望远镜

くっ折望远镜と反射望远镜写真

くっ折望远镜と反射望远镜写真

良い反射望远镜ってどんなもの?

では、性能が高い反射望远镜とはどんなものでしょうか?

口径が大きい

反射式に限らず、天体望远镜では対物レンズ(対物镜)の口径が大きいことが重要です。これは、口径が大きければより多くの光を集めることができ、より暗い星まで见ることができるためです。さらに、口径が大きければより细かいものが见える(倍率が上げられる)という2つの理由によります。

正确な放物面の対物镜

しかし、ただ大きいだけでは十分ではありません。球の一部を切り取ったような球面の镜では、レンズと同じような球面収差(きゅうめんしゅうさ)(「光のなぞ:光を精密に集めるのは大変!」参照)が発生して、像がぼけてしまうのです。このため、反射望远镜の対物镜には、球面ではないカーブを持つ、放物面镜が用いられます。放物面镜は、球面镜にくらべて周辺の方が焦点距离(しょうてんきょり)がやや长くなっていて、远いところから来る光を1点に集めることができます。ですから、対物镜が正确な放物面になっていることが、性能の良さにとって重要です。

なお、「光のなぞ:レンズを使った道具」で绍介したように、望远镜の倍率は以下の式で计算します。
「対物レンズ(対物镜)の焦点距离(しょうてんきょり)」÷「接眼レンズの焦点距离(しょうてんきょり)」
つまり、望远镜では原理的に、果てしなく高い倍率も可能なのです。しかし、细かいところが见えなければ、倍率を上げてもただぼけてしまうだけになります。つまり倍率は、望远镜の性能を示す基準にはならないのです。

気流の良い场所で使う

どんなに优れた望远镜でも、どうしてもさけられない问题があります。それは、私たちのまわりにある地球の大気です。大気は常にゆれ动いているため、星からの光もゆれ动きます(地上で星がかがやいて见えるのはこのためです)。この大気の动きは、星をくわしく観察するにはたいへんなじゃま者なのです。
そこで、自由に移动できない巨大な望远镜は、できるだけ大気にえいきょうされないような场所に作ります。すばる望远镜など、研究用の大望远镜が空気のうすい高山に设置されているのはこのためです。
さらに、大気けんの外に望远镜を置けば、大気のえいきょうをまったく受けないため、地上の望远镜に比べてすごい性能を発挥できます。この目的で作られたのが「ハッブル宇宙望远镜」などの、宇宙望远镜です。

球面镜と放物面镜

球面镜と放物面镜

宇宙望远镜と地上の望远镜の见え方のちがい

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