Princípio de reflexão dos telescópios

Os sistemas comuns de telescópio refletor são normalmente do tipo newtoniano ou cassegrain. Esses telescópios usam um espelho côncavo como espelho primário para convergir a luz e formar uma imagem, evitando assim a aberração cromática associada às lentes.

Enquanto os cientistas contemporâneos tentavam reduzir a aberração cromática estendendo infinitamente o comprimento dos telescópios, Newton acreditava que a aberração cromática em telescópios de refração era inevitável. Portanto, ele moeu uma liga de cobre-estanho-arsênico de 2,5 cm em uma forma esférica e usou um espelho plano colocado na frente do ponto focal para direcionar o foco para fora do tubo. Em 1668, ele criou com sucesso o primeiro telescópio refletor, conhecido como telescópio newtoniano, que continua sendo o tipo mais comum de telescópio refletor. Em 1672, Cassegrain introduziu um projeto apresentando um espelho primário parabólico e um espelho secundário hiperbólico, que dobrava o caminho da luz em uma estrutura muito compacta.

Vale a pena notar que Newton não foi o primeiro a projetar um telescópio refletor. Em 1663, Gregory publicou um sistema óptico em “Optica Promota” que usava dois espelhos côncavos para formar uma imagem vertical atrás do espelho primário. Este projeto apresentava um espelho primário parabólico e um espelho secundário elipsoidal côncavo colocado atrás do ponto focal, conhecido como telescópio gregoriano. Como todas as superfícies neste projeto eram asféricas, Gregory, sem fortes habilidades práticas, não foi capaz de produzir um telescópio utilizável. Só 10 anos depois Hooke construiu com sucesso um modelo funcional desse design.

Os refletores newtonianos modernos usam um espelho parabólico como espelho primário, que converge os raios de luz paralelos para um ponto focal, evitando assim a aberração esférica causada por espelhos esféricos (conforme mostrado no diagrama). No entanto, estrelas localizadasFora do eixoPodem aparecer distorcidas em formas semelhantes a cometas, um fenômeno conhecido como coma.

Os telescópios refletivos formam imagens usando espelhos, para que a luz não passe pelas lentes, eliminando a necessidade de vidro especial. Para o mesmo tamanho de abertura, os telescópios newtonianos são mais acessíveis. Como a precisão da superfície do espelho afeta significativamente a qualidade da imagem, a precisão da fabricação do espelho é uma métrica crucial para avaliar os telescópios refletivos. Os refletores newtonianos modernos não usam mais metal pesado para o espelho primário, mas usam vidro revestido com alumínio. Como os telescópios refletivos requerem um espelho secundário, eles precisam ser colimados após o transporte, o que pode ser complicado.

Quase todos os grandes telescópios de pesquisa são refletores. Por exemplo, o famoso Telescópio Espacial Hubble usa um telescópio refletor Cassegrain (como mostrado no diagrama). As principais razões para essa preferência são as principais vantagens dos refletores em relação aos refratores: sem aberração cromática, custo mais baixo e a capacidade de obter aberturas maiores.