 |
| Možné optické konfigurace systému s parabolickým primárním zrcadlem. |
Ondřejovský dvoumetrový dalekohled je reflektor, to znamená, že světlo soustřeďuje pomocí vybroušeného velkého zrcadla. V tomto stručném přehledu uvedeme velice krátce přehled zrcadlových dalekohledů a zobrazovacích kamer, s důrazem na ty typy, které mají nějakou souvislost s ondřejovským dalekohledem.
Zrcadlové dalekohledy soustřeďují světlo jednou opracovanou plochou (hlavní zrcadlo), na níž je nanesena odrazná vrstva. Typy dalekohledů rozlišujeme podle tvaru optické plochy.
Klasický zrcadlový dalekohled (reflektor) má primární zrcadlo vybroušené do tvaru rotačního paraboloidu a používá tři optická uspořádání: primární, Cassegrainovo a coudé ohnisko. V tomto optickém uspořádání se využívá celé plochy primárního zrcadla, a lze použít fotometry nebo spektrografy s velkým rozsahem disperzí. Nevýhodou je malé zorné pole.
Optická konfigurace dalekohledu s parabolickým primárním zrcadlem je zobrazena na schématu:
|
| Možné optické konfigurace systému s parabolickým primárním zrcadlem. |
Na schématu 1 je v primárním ohnisku zobrazen optický systém pro korekci vady vznikající zpracováním mimoosových paprsků. Používá se při přímém fotografování, lze však pracovat i bez něj.
Při konstrukci moderních dalekohledů se v současné době dává přednost především optickému systému Ritcheyho - Chrétienovu, protože dokáže vykreslit větší zorné pole (až kolem 1ox1o) bez komatické vady. Například Keckovy teleskopy na Havajských ostrovech nebo Hubblův kosmický teleskop mají systém Ritcheyho - Chrétienův. Toto uspořádání je podobné Cassegrainovu systému, ale primární zrcadlo má tvar rotačního hyperboloidu. Přesně řečeno, je to tvar blízký rotačnímu hyperboloidu, ale ve skutečnosti je to rotační plocha vyššího řádu.
V systému Ritcheyho - Chrétienově primární zrcadlo odstraňuje komatickou vadu, zatímco sekundární zrcadlo eliminuje sférickou aberaci. Proto se dá ostře vykreslit větší zorné pole než parabolickým reflektorem. Zobrazení se dá zlepšit vložením korekční desky před ohnisko (obrázek vpravo). Velké zorné pole zachytí i jednozrcadlový systém, je však nutné jej doplnit korekční soustavou čoček před ohniskem (obrázek vlevo):
 |
| Optické schéma systému Ritcheyho - Chrétienova |
Primární zrcadlo Schmidtovy kamery má tvar kulové plochy s velkou světelností. Kulové zrcadlo má nekonečné množství optických os a kterýkoliv paprsek vstupující do kamery se pohybuje podél optické osy. Kamera tedy postrádá vady parabolických zrcadel komu a astigmatismus. Kulové zrcadlo však má velkou sférickou aberaci. Ta se dá odstranit pomocí korekční desky vložené do středu křivosti zrcadla (viz obr. 3). Schmidtovou kamerou se tak dá zobrazit velké zorné pole bez zkreslení. Nevýhodou tohoto optického uspořádání je však to, že nelze využít celou plochu zrcadla (protože korekční desky mají menší průměr než zrcadlo), aby se zhruba zachoval efektivní průměr Schmidtovy kamery pro všechny objekty v zorném poli kamery. Obvykle je průměr korekční desky o 1/3 menší než průměr zrcadla.
Ohnisková vzdálenost primárního zrcadla je F=R/2, kde F je ohnisková dálka a R je poloměr křivosti zrcadla. Ohnisková rovina má tvar části kulové plochy koncentrické s plochou primárního zrcadla a fotografická deska musí být proto zakřivena. I malé odchylky od přesně kulového tvaru vedou k rozostření části snímku. Proto je obtížné používat Schmidtovu kameru pro fotometrii a měření hvězdných velikostí dává přesné hodnoty jen v malých oblastech.
Aby kazeta s fotografickou deskou v ohniskové rovině nezacláněla příliš velkou část dopadajícího svazku paprsků, omezuje se obvykle velikost zorného pole asi na 20o - 30o.
Při spektroskopii se před korekční desku Schmidtovy kamery vkládá objektivní hranol, který rozkládá světlo do spektra. Velký hranol je těžký, deformuje se vlastní vahou a nelze dosáhnout velké disperze a rozlišení; lze proto použít Schmidtovu komoru ke spektrální klasifikaci hvězd, ke spektroskopickým přehlídkám oblohy, pořizování spekter hvězdokup a podobně, nikoli však už k detailnímu spektroskopickému výzkumu jednotlivých vybraných objektů, neboť ten vyžaduje velkou disperzi.
 |
| Schéma Schmidtovy kamery. Na obrázku jsou zobrazeny tři dopadající svazky paprsků z různých směrů; každý z nich se přitom pohybuje podél optické osy, protože kulové zrcadlo Schmidtovy kamery má nekonečné množství optických os. |
Meinelovu - Schmidtovu kameru tvoří kolimátor a klasická Schmidtova kamera (viz předchozí odstavec). Toto uspořádání se používá jako součást výbavy velkých dalekohled`u ke zvýšení světelnosti. Velký dalekohled shromáždí světlo, kolimátor z vystupujícího paprsku vytvoří rovnoběžný svazek, který potom dopadá do hodně světelné kamery sloužící k vykreslení obrazu (dvoumetrový dalekohled v Ondřejově má světelnost 1:4,5, Meinelovy - Schmidtovy komory 1:1 a 1:2).
Výhodou tohoto uspořádání je, že mezi kolimátor a Schmidtovu kameru, kde je svazek paprsků rovnoběžný, je možné vložit další zařízení, například filtry nebo objektivní hranol. Všechna tato zařízení, včetně korekční desky vlastní kamery, jsou malá, takže nedochází k jejich deformacím vlastní vahou. Optické plochy čoček kolimátoru je možné upravit, aby se omezila sférická aberace velkého dalekohledu. Další výhodou je, že ohnisková rovina kamery je snadno dostupná.
 |
| Schéma Meinelovy - Schmidtovy kamery. V ohnisku velkého dalekohledu je vstupní čočka. Na obrázku přichází svazek paprsků zleva, přes vstupní čočku Meinelova - Schmidtova uspořádání vstupuje do kolimátoru a z kolimátoru pak rovnoběžný svazek dopadá do Schmidtovy kamery (na obrázku vpravo). |
 |
| Fotografie kolimátoru Meinelovy -- Schmidtovy kamery v Ondřejově. 1 - kolimátor, 2 - držák pro snazší uchopení při montáži nebo demontáži. |
 |
| Fotografie Meinelových - Schmidtových kamer. První kamera má ohniskovou dálku 50 mm, formát filmu 15 x 15 mm, a průměr zorného pole 18.6'. Druhá kamera má ohniskovou dálku 100 mm, formát filmu 25 x 25 mm a zorné pole stejné jako první kamera. 1 - Schmidtova 100 mm kamera, 2 - Schmidtova 50 mm kamera; 2, 3 - zámek, který dovoluje rozdělit kamery na dvě části. Jedna je připevněna ke kolimátoru, druhá se dá oddělit a slouží jako kazeta na fotografické desky. Ty se vyměňují v temné komoře. 5, 6 - držadla k uchopení kamer; 7, 8 - gumové podložky, na které se kamery pokládají v temné komoře. 9, 10 - klapka; uzavírá se, aby při manipulaci s kamerou nevniklo dovnitř světlo. Slouží též jako závěrka. |
 |
| Pevná Schmidtova kamera |
 |
| Pevná Schmidtova komora, která byla součástí původního primárního spektrografu, na jednom z technických výkresů. |
Modifikací Schmidtovy kamery je tak zvaná pevná Schmidtova kamera. Kameru tvoří skleněný blok, na který přiléhá vyrovnávací čočka. Ta vyrovnává ohniskovou plochu do roviny. Na vyrovnávací čočku se přikládá fotografická deska. Aby se eliminoval různý index lomu skla a vzduchové vrstvy mezi čočkou a fotografickou deskou, na styčnou plochu se nanese tenká vrstva tekutého materiálu s indexem lomu blízkým indexu lomu skla. Na obrázku je silně vyznačena kulová plocha hlavního zrcadla. U dvoumetrového dalekohledu se pevná Schmidtova kamera používá k přímému fotografování v primárním ohnisku.
Při výměně fotografických desek se kamera rozmontuje na dva díly. První část obsahuje korekční desku, druhá skleněný blok hlavního zrcadla, vyrovnávací čočku a držák na fotografickou desku. Výhodou takového uspořádání je, že celá druhá část slouží jako kazeta na fotografickou desku a dá se odnést z ohniska do temné komory.