Teleskopy/lunety soczewkowe

Soczewki do teleskopów wykonywane sią z różnych gatunków szkła. Jakie to gatunki i czym się między sobą różnią?

Większość osób kojarzy lunetę astronomiczną jako klasyczny teleskop soczewkowy. Z przodu znajdują się soczewki obiektywu, a z tyłu patrzy się w okular. Chociaż na polu badawczym zostały one wyparte przez teleskopy zwierciadłowe, teleskopy soczewkowe mają wśród miłośników astronomii wielu fanów.

Najważniejszym elementem teleskopu soczewkowego jest obiektyw. Dokładniej mówiąc, soczewki obiektywu, ponieważ każdy wpółczesny obiektyw składa się z co namniej 2 soczewek. Dlaczego?

W porównaniu ze zwierciadłami, soczewki mają jedną wadę: cierpią na wadę optyczną znaną jako aberracja chromatyczna. W zależności od długości fali, światło ulega załamaniu w różnym stopniu, światło niebieskie większym niż czerwone. Rezultatem są brzydkie kolorowe obwódki wokół obserwowanych obiektów i spadek kontrastu.

W przypadku achromatów Fraunhofera obiektyw składa się z przedniej soczewki skupiającej ze szkła kronowego i tylnej soczewki rozpraszającej ze szkła typu flint. Kombinacja różnych rodzajów szkła redukuje aberrację chromatyczną, zwiększa kontrast i wierność odwzorowania barw.

Achromaty Fraunhofera ze starannie dobranymi kombinacjami szkła BK7-F2 są absolutnie wystarczające jako teleskopy dla początkujących. Jeśli z czasem wymagania wzrosną, należy pomyśleć o zakupie wyższej jakości apochromatu.

Apochromaty idą o krok dalej. Dzięki przemyślanemu doborowi rodzajów szkła, trzy długości fal świetlnych ogniskowane są w tym samym punkcie, nawet w przypadku teleskopów krótkoogniskowych.

Dzięki zastosowaniu trzeciej soczewki i drogiego, specjalnego szkła, te "topowe" układy optyczne dają nie tylko obrazy czyste kolorystycznie, ale również pozbawione komy i aberracji sferycznej. Aby skonstruować takie superobiektywy, konstruktorzy używają różnych rodzajów szkła. Decydującymi czynnikami są tu współczynnik załamania światła i liczba Abbego.

Współczynnik załamania światła to stosunek prędkości światła w próżni do prędkości światła w danym materiale dla określonej długości fali. Liczba Abbego danego materiału określa zmianę współczynnika załamania światła przy zmianie długości fali, czyli tzw. dyspersję.

Im wyższy współczynnik załamania, tym mocniej jest załamywane światło, i tym mniejszą krzywiznę musi mieć soczewka. Zmniejsza to aberrację sferyczną, ale soczewki o wyższym indeksie są zwykle droższe. Mieszanki szkła o wysokiej liczbie Abbego charakteryzują się mniejszą dyspersją barwną, a tym samym mniejszą aberracją chromatyczną.

Obecnie znamy ponad 200 gatunków szkła optycznego. Wiele z nich wywodzi się z dwóch najważniejszych rodzin szkła: szkła typu kron i szkła typu flint. W produkcji przemysłowej istotne są liczne parametry optyczne i materiałowe. Wielu producentów oferuje optykę o takich samych właściwościach pod różnymi nazwami handlowymi. Wielu z nich uczyniło w międzyczasie swoje produkty i procesy przyjaznymi dla środowiska i zrezygnowało np. z dodawania ołowiu i arsenu.

Należy tu wspomnieć, że FPL-53 nie jest wykorzystywane do poprawy właściwości obiektwywu pod względem aberracji chromatycznej w porównaniu do wykorzystania FPL-51, ale raczej do zwiększenia światłosiły. To ważny aspekt w przypadku astrofotografii, jeśli chodzi o krókie czasy naświetlania i szersze pole widzenia. Tak więc, refraktor z obiektywem dublet FPL-51 mógłby mieć światłosiłę f/6,8, podczas gdy teleskop o tej samej aperturze wykorzystujący dublet FPL-53 potrzebowałyby światłosiły f/6 lub f/6,25. Doświadczenie pokazuje, że oba mają podobnie niską aberrację chromatyczną.

Systemy optyczne typu tryplet, które wykorzystują jednocześnie FPL-51 i FPL-53, zwykle jeszcze bardziej redukują aberrację chromatyczną, zapewniając jeszcze ostrzejsze obrazy. Różnice w tej klasie jakościowej można określić jedynie na podstawie pomiarów wykonanych na ławach optycznych.