Telescopen

Hoe werken telescopen?

Waarschijnlijk heeft u wel eens op een nacht de hemel ingekeken op zoek naar sterren, sterrenbeelden of gewoon de maan.  En nu zou u al dat moois wel eens van dichtbij willen zien?  Dat kan met een telescoop.

Een telescoop is een apparaat waarmee we het licht van objecten uit het heelal kunnen opvangen en die objecten ‘dichterbij’ kunnen halen.  De hoeveelheid licht die we kunnen vangen wordt bepaald door de “grootte” van de telescoop.  We bedoelen daarmee de diameter van het toestel.  En het object vergroten naar keuze doen we met behulp van een oculair. Zo lijken objecten die ver weg zijn toch een stuk dichterbij.

De meeste telescopen die u vandaag kunt vinden zijn in te delen in drie soorten:

• de refractor telescoop: deze telescoop heeft lenzen (net als een verrekijker);
• de reflector telescoop: deze telescoop heeft spiegels;
• de catadioptrische telescoop : een combinatie van de twee bovenstaande. Deze telescoop werkt met een lens en een spiegel.

Alle drie geven grosso modo hetzelfde resultaat, maar ze hebben een andere opbouw waardoor de werking anders is. Die opbouw bepaalt de prestatie en de prijs.

Een telescoop moet aan twee belangrijke kenmerken voldoen:

• Hij moet zoveel mogelijk licht verzamelen;
• Hij moet zo goed mogelijk vergroten.

De kracht van een telescoop om licht te verzamelen is helemaal afhankelijk van de diameter van de lens of de spiegel die gebruikt wordt.  Hoe groter de diameter van de lens of de spiegel, hoe meer licht er verzameld kan worden en hoe meer detail er uiteindelijk te zien zal zijn.  Bij aanschaf van een telescoop is de diameter van het apparaat dus erg belangrijk.

De kracht van een telescoop om te vergroten is dan weer afhankelijk van de oculairs die gebruikt kunnen worden. Een oculair zorgt voor de vergroting van het verzamelde licht. Oculairs  zijn verwisselbaar en kunnen aangepast worden in functie  van het object dat u wil zien.

Wat is een refractor telescoop?

Een refractor telescoop (of gewoon “refractor”) gebruikt lenzen om astronomische waarnemingen te doen. Hij  wordt daarom ook wel een “lenzentelescoop” genoemd. De refractor is het eerste optische instrument dat voor astronomische waarnemingen werd gebruikt: ergens in het begin van de zeventiende eeuw door de Italiaanse geleerde Galileo Galilei.

Voordelen van een refractor

Geeft goede beelden van planeten: planeetdetails worden fantastisch weergegeven

• Geeft zeer scherpe details op de zon (LET OP: voor de veiligheid van uw ogen enkel te bekijken met een aangepast objectieffilter of een Herschelprisma !!!)
• Goed betaalbaar voor lenzen die kleiner zijn dan 10cm (100mm)
• Weinig of geen onderhoud aan

Nadelen van een refractor

• Heeft last van kleurfouten (we noemen dat “chromatische aberratie”)
• Erg duur voor lenzen die groter zijn dan 10cm (100mm)
• Voor het bekijken van nevels en sterrenstelsels is de refractor minder geschikt omdat de lichtopbrengst niet genoeg is.

 Wat is een reflector telescoop?

Een reflector telescoop (of gewoon “reflector”) gebruikt spiegels om astronomische waarnemingen te doen en wordt daarom ook wel een “spiegeltelescoop” genoemd. De eerste praktisch toepasbare reflector is ontwikkeld door de Engelse geleerde Sir Isaac Newton in 1668.

 De reflector maakt gebruik van een holle spiegel achterin de telescoop. Die vangt de invallende lichtstralen op, kaatst ze terug en brengt ze samen in een brandpunt op een hulpspiegeltje (ook “secundaire spiegel” genoemd).  Het hulpspiegeltje kaatst het licht vervolgens door naar het oculair. Omdat een reflector gebruik maakt van zo een hulpspiegeltje wordt er vaak gezegd dat hij minder presteert dan een refractor.  Er treedt immers steeds een kleine verstoring op in de stralengang. Veel fabrikanten lossen dit echter op door een grotere spiegel achterin de telescoop te plaatsen waardoor deze verstoring geminimaliseerd wordt.

Voordelen van reflectors

• Reflectors zijn goedkoper dan refractors van dezelfde grootte
• Reflectors hebben geen last van kleurfouten
• Zijn goed voor “deepsky” observaties: reflectors hebben vaak een grotere diameter dan refractors. Ze kunnen dus meer licht opvangen en zijn daardoor zeer geschikt om lichtzwakke neveltjes waar te nemen.

Nadelen van reflectors

• De telescoop moet zo nu en dan gecollimeerd worden: dit betekent dat de spiegels goed op mekaar afgesteld moeten worden
• Omdat er gebruik gemaakt wordt van een hulpspiegeltje zijn er op planeten minder details zichtbaar dan bij een refractor
• De waarneming met een reflector kan negatief beïnvloed worden door dauwvorming op de spiegels.

 Wat is een catadioptrische telescoop?

Een catadioptrische telescoop gebruikt een spiegel en een lens om astronomische waarnemingen te doen en is dus een kruising van de reflector en de refractor. Op die manier probeert men de voordelen van de refractor te combineren met die van de reflector om zo de “ideale” telescoop te ontwerpen: een telescoop zonder afbeeldingsfouten met een korte, gesloten kijkerbuis (makkelijk te transporteren) en een lange brandpuntsafstand (die borg staat voor een grote vergroting).  En die daarenboven ook nog eens niet te duur is om te produceren.  Een voorbeeld van zulk een telescoop is de  Maksutov-Cassegrain telescoop.  Die is rond 1940 ontworpen in de USSR door Dimitri Maksutov : een optisch ingenieur die ook amateur-astronoom was.

De Maksutov-Cassegrain maakt gebruik van een holle spiegel achterin de telescoop die de invallende lichtstralen terugkaatst naar een dubbel holle lens (de meniscuslens). Aan de achterkant van de meniscuslens zit een klein laagje aluminium dat dienst doet als vangspiegel.  Die vangspiegel  kaatst het licht terug naar een gat in de hoofdspiegel en zo  naar buiten.  Daar kan het licht dan bekeken worden door het oculair. Het voordeel van dit systeem is dat het licht eerst door de meniscuslens gaat waardoor beeldfouten worden gecorrigeerd.  De meniscuslens wordt daarom ook “correctielens” genoemd.

Voordelen van een catadioptrische telescoop

• Goedkope spiegeltelescoop met dezelfde optische kwaliteit als een refractor.
• Geen zware lange telescoop buizen maar een compacte bouw
• Geen kleurfouten die een refractor heeft.
• Een goede “allrounder”

Nadelen van een catadioptrische telescoop

• “Gewone” reflectors zijn relatief goedkoper. Er kan dus een reflector met een grotere diameter gekocht worden voor de prijs van een catadioptrische telescoop.
• De correctielens aan de voorkant van een catadioptrische telescoop heeft de neiging om te beslaan als er geen afdoende maatregelen worden genomen.

Oculairen

Oculairen zijn compacte lenssystemen die in het focuspunt van het verzamelde licht  worden geplaatst om het verkregen beeld te vergroten.

Huygens en Ramsden oculairs zijn de oudste types van oculairs.  Ze hebben last
van chromatische abberatie (kleurschifting) en worden meestal geleverd bij de goedkoopste en minst effectieve telescopen.  Ze worden ook wel aangeduid met de afkorting “H oculair” en “R oculair”.

Orthoscopische oculairs zijn uitgevonden door de Duitse natuurkundige  Ernst Abbe in 1880. Deze oculairs hebben 4 elementen en een beeldveld van 45 graden. Het optische design van de oculairs is goed waardoor ze een scherp beeld geven. Ze worden beschouwd als zeer goede oculairs om planeten waar te nemen. Orthoscopische oculairs kosten tussen de 25 euro en 75 euro per stuk.

Kellner en RKE oculairs hebben drie elementen in hun design en kunnen een  beeld van 45 graden weergeven met een klein beetje chromatische aberratie (kleurschifting). Ze zijn echter prettig om te gebruiken en werken het beste in telescopen met een grote focuslengte. U krijgt bij deze oculairs waar voor uw geld en ze kosten tussen de 15 en 45 euro per stuk.

Erfle oculairs zijn uitgevonden tijdens de Tweede Wereldoorlog. Deze oculairs hebben 5 elementen in hun design en heel breed (60 graden) beeldveld. Het probleem is dat ze onderhevig zijn aan spookbeelden en astigmatisme, waardoor ze niet te gebruiken zijn voor planeetwaarnemingen. Aanpassingen aan Erfle oculairs worden ook wel wide-field oculairs genoemd.

Plössl oculairs hebben vier of vijf elementen in hun design. Ze hebben een beeldveld van 50 graden  en zijn prettig om te gebruiken.  Vooral de oculairs van  15 tot 30 mm zijn heel interessant.  De kwaliteit is goed, speciaal voor het observeren van planeten. Ze hebben een klein beetje last van astigmatism, en dan vooral aan de randen van het beeldveld. Dit zijn echter één van de meest populaire oculairs.

Nagler oculairs zijn geïntroduceerd in 1982.  Ze  werden destijds geadverteerd als “like taking a spacewalk”. Ze hebben een design met zeven elementen met een ongelooflijk breed beeldveld  (82 graden en meer). Ze worden alleen geleverd in 2-inch formaten en zijn zwaar: ze kunnen tot 1kg wegen.  Daarnaast zijn ze ook duur.

Barlow lenzen zijn een goedkope manier om de maximale vergroting van een telescoop nog verder te vergroten.

Monteringen

Om met een telescoop te kunnen werken, moet die op een statief bevestigd zijn.  Zo een statief noemen we een montering.  Er bestaan twee soorten van: azimutale en parallactische monteringen.

Azimutale montering

De azimutale montering heeft twee assen om te roteren: een horizontale (of “azimutale”) as en een verticale (of “altitude”) as. Als u een object in beeld wil brengen met uw telescoop, roteert u hem eerst via de horizontale as.  En daarna roteert u hem naar boven met de verticale as. De azimutale montering is makkelijk te gebruiken en wordt veel verkocht bij telescopen voor beginners.

Parallactische montering

De  parallactische montering heeft twee assen die loodrecht op elkaar stan: rechte klimmingsas (ook wel RK of uuras genoemd) en declinatie-as (ook wel DEC of elevatie-as genoemd). Bij deze montering hoeft u dus de telescoop niet op en neer te bewegen zoals bij de azimutale montering: de telescoop compenseert immers vlotjes de aardomdraaiing in tegengestelde richting. De parallactische montering bestaat  in twee varianten:

• De Duitse parallactisch montering: die heeft de vorm van een “T”.  De lange as van de “T’ is uitgelijnd op de pool van de aarde.
• De vorkmontering: deze heeft een tweedelige vork die op een wig is gemonteerd en die zo ook uitgelijnd is op de draaing van de aarde.

Parallactische monteringen moet u uitlijnen met de polen van de aarde.  Ze kunnen dan alle objecten in een vloeiende beweging volgen. Voor astrofotografie gebruikt u best een parallactische montering.