«Телескоп і історія їх створення»

Скачати 24.46 Kb.
Дата конвертації	26.03.2018
Розмір	24.46 Kb.
Тип	реферат

«Телескоп і історія їх створення»
Актуальність
Наукова новизна
Глава 1
1.2.Современние види телескопів.
Список використаної літератури та Інтернет ресурсів
Додаток №7.
Додаток № 9

Міністерство освіти Оренбурзької області

Державне Освітнє Установа початкового професійної освіти Професійне Училище - № 17

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

«Телескоп і історія їх створення»

розробив:

Учень 1 курсу гр. №2

Подкопаев Едуард

керівник:

Обухова Н.С.

Абдуліно 2010

зміст

Введение ........................................................................... .2

1. Глава 1

1.1 Історія створення перших телескопів ................................. .5

1.2.Современние види телескопів ........................ .. ............... .8

2. Глава 2 ........................................................................... .12

2.1 Домашній телескоп ...................................................... ..12

Висновок ......................................................... .. ............ 13

Список використаної літератури .......................................... 14

Додатки ..................................................................... ..15

Вступ

Адже кожен день перед нами сонце ходить,

Проте ж прав впертий Галілей.

А. С. Пушкін

Телескоп (від грец. Τῆλε - далеко + σκοπέω - дивлюся) - прилад, призначений для спостереження небесних світил. Дійсно, це оптичний пристрій являє собою потужну підзорну трубу, призначену для спостереження вельми віддалених об'єктів - небесних світил.

Існують телескопи для всіх діапазонів електромагнітного спектра: оптичні телескопи, радіотелескопи, рентгенівські телескопи, гамма-телескопи. Крім того, детектори нейтрино часто називають нейтрино телескопами. Також, телескопами можуть називати детектори гравітаційних хвиль.

Оптичні телескопічні системи використовують в астрономії (для спостереження за небесними світилами, в оптиці для різних допоміжних цілей: наприклад, для зміни розбіжність лазерного випромінювання. Також, телескоп може використовуватися в якості зорової труби, для вирішення завдань спостереження за віддаленими об'єктами.

Актуальність: створений близько чотирьохсот років тому, телескоп є своєрідним символом сучасної науки, втілюючи в собі одвічне прагнення людства до пізнання.

Об'єкт дослідження: різні види телескопів.

Мета нашого дослідження розглянути історію створення телескопа, створити домашній телескоп.

Завдання дослідження: зібрати і вивчити теоретичний матеріал про телескоп, використовуючи всі доступні джерела інформації.

Основна гіпотеза - телескопи і грандіозні обсерваторії вносять чималий вклад в розвиток цілих галузей науки, присвячених дослідженню структури і законів нашого Всесвіту.

Наукова новизна нашої роботи полягає в значущості телескопів на сучасному етапі розвитку науки і техніки (в історії космічних)

Практична значимість: матеріали дослідження можуть бути використані на уроках фізики, історії, географії, в позакласній роботі. Сьогодні телескоп все частіше можна зустріти не в науковій обсерваторії, а в звичайній міській квартирі, де живе звичайний астроном-любитель, який ясними зоряними ночами відправляється долучатися до захоплюючих красот космосу.

Глава 1

1.1. Історія створення перших телескопів

Важко сказати, хто перший винайшов телескоп. Роком винаходу телескопа, а вірніше зорової труби, вважають 1608 рік, коли голландський очковий майстер Іоанн Ліпперсгей продемонстрував свій винахід в Гаазі. Проте у видачі патенту йому було відмовлено, в силу того що і інші майстри, як Захарій Янсен з Міделбурга і Якоб Метіус з Алкмара, вже володіли примірниками підзорних труб, а останній невдовзі після Ліпперсгея подав у Генеральні штати (голландський парламент) запит на патент. Пізніша дослідження показало, що, ймовірно, підзорні труби були відомі раніше, ще в 1605 році, в «Додатках в Вителлию», опублікованих 1604 р Кеплер розглянув хід променів в оптичній системі, що складається з двоопуклою і двояковогнутой лінз. Найперші креслення найпростішого лінзового телескопа (причому як однолінзового, так і двохлінзовому) були виявлені ще в записах Леонардо да Вінчі датуються 1509-м роком. Збереглася його запис: «Зробив скла, щоб дивитися на повний Місяць» ( «Атлантичний кодекс»). (2,136)

Відомо, що ще стародавні вживали збільшувальне скло. Дійшла до нас легенда про те, що нібито Юлій Цезар під час набігу на Британію з берегів Галлії розглядав у підзорну трубу туманну британську землю. Роджер Бекон, один з найбільш чудових учених і мислителів XIII століття, в одному зі своїх трактатів стверджував, що він винайшов таку комбінацію лінз, за допомогою якої віддалені предмети на відстані здаються близькими. (1, 46)

Чи так це було насправді - невідомо. Безперечно, однак, що на самому початку XVII століття в Голландії майже одночасно про винахід підзорної труби заявили три оптика: Ліперсчей, Меунус, Янсен. Як би там не було, до кінця 1608 перші підзорні труби були виготовлені і чутки про ці нові оптичних приладах швидко розповсюджувалися по Європі.

У Падуї в цей час вже був широко відомий Галілео Галілей, професор місцевого університету, красномовний оратор і пристрасний прихильник вчення Коперника. Почувши про новий оптичному інструменті, Галілей вирішив власноруч побудувати підзорну трубу. 7 січня 1610 року назавжди залишиться пам'ятною датою в історії людства. Увечері того ж дня Галілей вперше направив побудований ним телескоп на небо. (Додаток №1.ріс.1)

Він побачив те, що раніше було неможливо. Місяць, поцяткована горами і долинами, виявилася світом, схожим хоча б по рельєфу з Землею. Юпітер, постав перед очима здивованого Галілея крихітним диском, навколо якого оберталися чотири незвичайні зірочки - його супутники. При спостереженні в телескоп планета Венера виявилася схожа на маленьку Місяць. Вона змінювала свої фази, що свідчило про її зверненні навколо Сонця. На самому Сонце (помістивши перед очима темне скло) вчений побачив чорні плями, спростувавши тим самим загальноприйняте вчення Арістотеля про «недоторканною чистоті небес». Ці плями зміщувалися по відношенню до краю Сонця, з чого зробив правильний висновок про обертання Сонця навколо осі. У темні ночі, коли небо було чистим, в поле зору галилеевского телескопа було видно безліч зірок, недоступних неозброєним оком. Недосконалість першого телескопа позбавила змоги вченому розглянути кільце Сатурна. Замість кільця він побачив по обидва боки Сатурна два якихось дивних придатка. Відкриття Галілея поклали початок телескопічної астрономії. Але його телескопи, що ухвалили остаточно світогляд Коперника, були дуже недосконалі. Вже за життя Галілея на зміну прийшли телескопи дещо іншого типу. Винахідником нового інструменту був Йоганн Кеплер. (Додаток №1.ріс.2)

У 1611 році в трактаті «Діоптріка» він дав опис телескопа, що складається з двох двоопуклою лінз. Сам Кеплер, будучи типовим астрономом - теоретиком, обмежився лише описом схеми нового телескопа, а першим, хто його побудував, був Шейнер, опонент Галілея в їх гарячих суперечках. До 1656 році Християн Гюйенс зробив телескоп, що збільшує в 100 разів спостережувані об'єкти, розмір його був більше 7 метрів, апертура близько 150 мм. Цей телескоп вже відносять до рівня сьогоднішніх аматорських телескопів для початківців. До 1670-х років був побудований вже 45-метровий телескоп, який ще більше збільшував об'єкти і давав більший кут зору. Але навіть звичайний вітер міг стояти на шляху отримання чіткого і якісного зображення. (Додаток №2)

Ісаак Ньютон в той період зумів дати нове життя телескопів за допомогою дзеркала. Перше дзеркало для телескопа діаметром 30 мм він зробив зі сплаву міді, олова і миш'яку в 1704 році. Зображення стало чітким.

Двухзеркальная система в телескопі запропонована французом Кассегреном. Реалізувати свою ідею в повній мірі Кассегрен не зміг через відсутність технічної можливості винаходи потрібних дзеркал, але сьогодні його креслення реалізовані. Саме телескопи Ньютона і Касегрена вважаються першими «сучасними» телескопами, винайденими в кінці 19 століття. До речі, космічний телескоп Хаббл працює якраз за принципом телескопа Касегрена. А фундаментальний принцип Ньютона із застосуванням одного увігнутого дзеркала використовувався в Спеціальної астрофізичної обсерваторії в Росії з 1974 року.

Я В. Брюс прославився розробкою спеціальних металевих дзеркал для телескопів. Ломоносов і Гершель, незалежно один від одного, винайшли абсолютно нову конструкцію телескопа, в якій головне дзеркало нахиляється без вторинного, тим самим зменшуючи втрати світла. А Гершель власноруч в майстерні сплавляли дзеркала з міді та олова. Головна праця його життя - великий телескоп з дзеркалом діаметром 122 см. (Додаток №3.ріс 1 і 2).

До кінця 18 століття компактні зручні телескопи прийшли на заміну громіздким рефлектора. Металеві дзеркала теж виявилися не дуже практичні - дорогі у виробництві, а також тьмяніючі від часу.

До 1758 році з винаходом двох нових сортів скла: легкого - крон і важкого - Флінта, з'явилася можливість створення двохлінзових об'єктивів. Чим благополучно і скористався вчений Дж. Доллонд, який виготовив двохлінзовий об'єктив, згодом названий доллондовим. (Додаток 4).

Німецький оптик Фраунгофер поставив на конвеєр виробництво і якість лінз. І сьогодні в Тартуський обсерваторії варто телескоп з цілої, що працює лінзою Фраунгофера. Але Рефрактори німецького оптика також були не без вад - хроматизму. (Додаток 5)

І лише до кінця 19 століття винайшли новий метод виробництва лінз. Скляні поверхні почали обробляти срібною плівкою, яку наносили на скляне дзеркало шляхом впливу виноградного цукру на солі азотнокислого срібла. Ці принципово нові лінзи відбивали до 95% світла, на відміну від стародавніх бронзових лінз, що відбивали всього 60% світла. Л. Фуко створив рефлектори з параболічними дзеркалами, змінюючи форму поверхні дзеркал. (Додаток №6)

В кінці 19 століття Кросслей, астроном-любитель, звернув свою увагу на алюмінієві дзеркала. Куплений ним увігнуте скляне параболічне дзеркало діаметром 91 см відразу було вставлено в телескоп. Сьогодні телескопи з подібними величезними дзеркалами встановлюються в сучасних обсерваторіях.

Історія телескопа пройшла довгий шлях - від італійських склярів до сучасних гігантських телескопів-супутників. Сучасні великі обсерваторії давно комп'ютеризовані. Однак любительські телескопи і багато апаратів, типу Хаббл, все ще базуються на принципах роботи, винайдених Галілеєм. (Додаток №7.)

1.2.Современние види телескопів.

Перше з двох головних переваг телескопа - це збільшення кута зору, під яким ми бачимо небесні об'єкти. Людське око здатне окремо розрізняти дві частини предмета, якщо кутове відстань не менш однієї хвилини дуги. Тому, наприклад, на Місяці неозброєний око розрізняє лише крупні деталі, поперечник яких перевищує 100 кілометрів. У сприятливих умовах, коли Сонце затягнуте серпанком, на його поверхні вдається розглянути найбільші з сонячних плям. Ніяких інших подробиць неозброєний очей на небесних тілах не бачить. Оптичні телескопи збільшують кут зору в десятки і сотні разів. Друга перевага телескопа в порівнянні з оком полягає в тому, що телескоп збирає набагато більше світла, ніж зіниця людського ока, має навіть в повній темряві діаметр не більше 8 мм. Очевидно, що кількість світла, що збирається телескопом, в стільки разів більше, у скільки площа об'єктива більше площі зіниці. Це відношення дорівнює відношенню квадратів діаметрів об'єктива і зіниці.

У радіотелескопі радіохвилі збирає металеве дзеркало, іноді суцільне, а іноді загратоване.Форма дзеркала в телескопі параболічна поверхня здатна збирати у фокусі падаюче на неї електромагнітне випромінювання. Насправді приймачем радіохвиль в радіотелескопах служить не людське око або фотопластинка, а високочутливий радіоприймач. Дзеркало концентрує радіохвилі на маленькій діпальной антени, опромінюючи її. Ось чому ця антена називається опромінювач. Радіохвилі, як і будь-яке інше випромінювання, несуть в собі деяку енергію. Тому, потрапляючи на опромінювач, вони збуджують в цьому металевому провіднику впорядковане переміщення електронів або, інакше кажучи, електричний струм. Радіохвилі з неймовірно великою швидкістю «набігають» на опромінювач. Тому в облучателе виникає швидкозмінних електричний струм. Від опромінювача до радіоприймача електричний струм передається по волноводам - спеціальним провідникам, які мають форму порожнистих трубок. Космічні радіохвилі, або точніше, порушені ними електричні струми надходять в радіоприймач. До системи радіотелескопу приєднують спеціальний самописний прилад, який реєструє потік радіохвиль певної довжини. (Додаток № 10)

Завдяки складним оптичним явищам промені від зірки, уловлені телескопом, сходяться не в одній точці (фокусі телескопа), а в деякій невеликій області простору поблизу фокуса, утворюючи так зване фокальна пляма. У цьому плямі об'єктив телескопа конденсує електромагнітну енергію світила, уловлену телескопом. Якщо поглянути в телескоп, зірка здасться нам не крапкою, а гуртком з помітним діаметром. Але це не справжній диск зірки, а лише її зіпсоване зображення, викликане недосконалістю телескопа. Ми бачимо, створене телескопом фокальна пляма. Чим більше діаметр об'єктива телескопа, тим менше фокальна пляма. Отже, більшість телескопів мають більшу «пильністю», завдяки великим розмірам. Радіотелескопи сприймають вельми довгохвильове випромінювання. Таким чином, нова техніка поставила перед наукою нові проблеми принципового характеру. В майбутньому, ймовірно, радіотелескопи стануть ще пильніше. (Додаток № 9)

Інфрачервоні телескопи - це вид телескопів, які застосовуються в астрономії для дослідження теплового випромінювання космічних об'єктів. Інфрачервоне випромінювання - електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між червоним кінцем видимого світла (з довжиною хвилі 0,74 мкм) і мікрохвильовим випромінюванням (1-2 мм). Інша назва інфрачервоного випромінювання - «теплове» випромінювання. Дійсно, всі тіла, тверді і рідкі, нагріті до певної температури, випромінюють енергію в інфрачервоному спектрі. При цьому довжини хвиль, що випромінюються тілом, залежать від температури нагрівання: чим вище температура, тим коротше довжина хвилі і вище інтенсивність випромінювання. Перші експерименти в області вивчення інфрачервоного випромінювання були проведені ще на рубежі 18-19 століть. Саме тоді англійський учений Вільям Гершель провів дослідження нагрівальних здібностей променів різних частин спектра. Виявлене невидиме випромінювання, здатне, проте, нагрівати Гершель назвав інфрачервоним.

Відомо три складових діапазону інфрачервоного випромінювання: короткохвильова, середньохвильова і довгохвильова область. Довгохвильову область іноді називають терагерцовий випромінюванням. Доведено, що земна атмосфера пропускає інфрачервоне випромінювання тільки певного діапазону: 0,75-5 мкм. Для іншої частини променів вона непрозора. Проте, інфрачервоне спостереження активно використовується в астрономії з 19 століття. За допомогою інфрачервоних телескопів часто можна зробити такі спостереження, які нездійсненні за допомогою звичайної астрономічної техніки. Засновником інфрачервоної астрономії прийнято вважати англійського вченого Чарльза Пиацци Сміта, який в 1856 році першим зареєстрував теплове випромінювання Місяця.

Принцип дії інфрачервоного телескопа полягає в прийнятті та обробці теплового випромінювання. Основним елементом перших радіотелескопів була смужка фольги, що володіє чорною поверхнею. Якщо через фольгу пропустити струм, то при зміні температури металу, змінюється його опір. Отже, змінюються і показники струму. Залежно від цих показників можна розрахувати інтенсивність теплового випромінювання. Існують телескопи, які одночасно є оптичними та інфрачервоними, наприклад знаменитий Хаббл (Додаток № 7). Теплові промені відбиваються звичайним телескопічним об'єктивом і фокусуються в одній точці, де розміщується прилад, що вимірює тепло. Також існують інфрачервоні фільтри, пропускають тільки теплові промені. З такими фільтрами відбувається фотографування.

В першу чергу можливості інфрачервоних телескопів були використані для вивчення планет Сонячної системи. За допомогою теплових спостережень вдалося уточнити структуру атмосфер деяких планет, виявити водяний лід на поверхні супутників планет-гігантів, відкрити власне теплове випромінювання Сатурна і Юпітера. За допомогою інфрачервоних телескопів вченим вдалося скласти нову «теплову» карту всесвіту, яка багато в чому відрізняється від звичної карти зоряного неба. На ній можна побачити як остиглі планети, так і місця можливого утворення нових зірок. (Додаток № 8)

глава 2

Вивчивши матеріал по темі дослідження, вирішили зробити телескоп самі.

В якості об'єктива використовували два скельця для окулярів (меніски) по +0,5 діоптрії, розташувавши їх опуклими сторонами одне назовні, а інше всередину на відстані 30 мм один від іншого. Між ними поставили діафрагму з отвором діаметром близько 30 мм.

Для окуляра взяли лупу з 8 кратним збільшенням.

Трубу телескопа, в якій зміцнюється об'єктив, зробили з паперу; можна, з пластмаси зробили висувну трубку меншого діаметру для окуляра. Головну трубу робимо сантиметрів на десять коротше фокусна відстань об'єктива-90 см. Довжина окулярної трубки близько 40 см.

Лінзу об'єктива зміцнили в передній частині труби за допомогою оправи, що складається з 2 картонних кілець з розрізом і 2 коротких паперових трубок трохи меншого діаметру, ніж лінза. За допомогою цих трубок лінза щільно затискається між кільцями.

Щоб було зручніше вести спостереження, виготовили для телескопа штатив, зробили дерев'яний азимутальний штатив, на якому труба повертається навколо двох осей: вертикальної і горизонтальної. Трубу на іншому кінці горизонтальній осі врівноважили вантажем. Щоб не доводилося підтримувати весь час трубу рукою, зробили два стопорних гвинта: для вертикальної і горизонтальної осей.

За допомогою зробленого нами рефрактора, який збільшує в 33 рази, ми зможемо спостерігати гори на Місяці, кільця Сатурна, фази Венери, диск Юпітера і 4 його супутника, подвійні зірки, деякі зоряні скупчення - Плеяди, Ясла. Сонячні плями будемо спостерігати, проектуючи зображення Сонця на екран - аркуш білого паперу, захистивши його від прямих променів Сонця шматком картону з отвором посередині, надітим на трубу. Для того, щоб розрахувати збільшення телескопа необхідно фокусна відстань об'єктива розділити на фокусна відстань окуляра.

висновок

У висновку можна зробити наступні висновки:

1. вивчивши теоретичний матеріал по темі, встановили, що існує велика різноманітність телескопів, дізналися історію їх створення.

2. сконструювавши модель телескопа, можна спостерігати тіла Всесвіту.

З давніх часів спостерігають астрономи за процесами, що відбуваються у Всесвіті. Їх відкриття пов'язані, як правило, з появою нових винаходів і технологій. Використання телескопа призвело до різкого стрибка кількості відкриттів і істотного розширення області знань про космічні об'єкти. Подальше збільшення потужності астрономічних приладів продовжувало збільшувати і кількість відкриттів, зроблених з їх допомогою. Сучасна апаратура здатна виявляти навіть невидимі оку космічні випромінювання. Завдяки таким приладам протягом XX- XX1 століття у Всесвіті було зроблено більше відкриттів, ніж за всю історію людства.

Список використаної літератури та Інтернет ресурсів:

1. Амбарцумян В.А. Загадки Вселенной.- М .: Педагогіка, 1987.

2. Все про все. Енциклопедія. - М: Аванта-Плюс, 2000..

3. Гурштейн А.А. Одвічні таємниці неба.- Просвещение, 1984.

4. Жиль Сперроу «Всесвіт. Як спостерігати і вивчати зоряне небо »/ Пер. з англ. - М .: БММ АО, 2002.

5. Космос: Енциклопедія для дітей. Я пізнаю світ-М .: Видавництво «Aст», 2001.

6. Петров Б.Н. Орбіти сотруднічества.-М .: «Машинобудування», 1975.

7. Енциклопедичний словник юного астронома / Упоряд. Н.П. Ерпилев. - М .: Педагогіка, 1980.

8. www.netfereta.ru

9. www.astrotime.ru

10. www.sky-watcher.ru

11. www.binoculars.ru