|
Prof. Dr. Sinsi
|
Mercekler,Aynalar,Dürbünveteleskop Vb. Optik Sistemler (Fizik)
Merceğin Oluşturduğu Görüntü:
Elinize dışbükey, yani yakınsak bir mercek alın ve merceği bir cisme iyice yaklaştırın; öyle ki, mercek ile cisim arasındaki uzaklık, merceğin odak uzaklığından daha küçük olsun Bu durumda cismi doğal konumunda, am büyültülmüş olarak göreceksiniz Daha sonra merceğin ardına, yani sizin baktığınız tarafına bir kart koyun; bu durumda, kartın üzerinde cismin görüntüsünün oluşmadığını fark edeceksiniz(oysa pencereye tutulan mercek örneğinde görüntü oluşmuştu ) Kart, film yada ekran üzerine düşürülebilen görüntülere “gerçek “ görüntü denir Bu tür yüzeylerin üzerinde oluşturulamayan görüntülere de sanal görüntü adı verilir yada eski adıyla zahiri görüntü denir Sanal görüntüler ancak merceğin içinden bakılarak görülebilir
Bir büyüteç ya da oyuncak bir teleskopla bakarken, gözlenen cismin çevresinde genellikle renkli saçakların oluştuğunu görürsünüz Bunun nedeni farklı renklerden ışık ışınlarının mercekten geçerken farklı açılarla kırılmasıdır Örneğin, mavi ışık ışınları kırmızı ışık ışınlarından daha büyük bir açıyla kırılmaya uğrar Beyaz ışık, gökkuşağındaki bütün renklerin karışımından oluştuğu için, görüntünün çevresinde bir gökkuşağı saçağı oluşur Bu saçağı gidermek için mercek, her biri ayrı tür camdan yapılmış iki katman halinde hazırlanır Bu tip merceklere bileşik mercek denir Bunların üretimi oldukça zor ve masraflıdır; kaliteli fotoğraf makinelerinin ve dürbünlerin pahalı olmasının nedeni de budur
Merceklerin Yapımı ve Tarihi:
Mercekler, cam bloklarının karborundum (silisyum karbür) ya da korindon (alüminyum oksit) gibi aşındırıcı bir tozla zımparalanmasından sonra, demir oksitli bir cila macunuyla perdahlanması(parlatılması) yoluyla hazırlanır Bu işlemlerden bazıları makineyle gerçekleştirilir, ama gene de mercek yapımsüreci yavaş ve pahalıdır; son perdah işlemi ve merceğin sınanması büyük hüner ister Günümüzde, gözlük camı, kontak lens ve büyüteç yapımında plastiklerden de yararlanılır; bu tür gözlük camlarına piyasada organik cam denir
Eski Yunanlılar ve Romalılar, güneş ışınlarını odaklıyarak ateş yakmak için bazen içi su dolu cam kaplardan yararlanırlardı Gözlük ve büyüteç 1300’den önce; teleskop 1608’de icat edildi Çok güçlü bir büyüteç türü olan MİKROSKOP;TELESKOP kendi maddelerinde ayrıntılı olarak işlenmiştir Topluiğne başı büyüklüğündeki merceklerden, 1 metre çapındaki merceklere kadar çok değişik boyutlarada mercekler yapılabilir ABD’de, Wisconsin’deki Yerkes Gözlemevi’nde bulunan büyük teleskopun objektif büyüklüğü 1 metredir
TELESKOP
Teleskop, çıplak gözle görülemeyecek kadar uzakta olan cisimlere bakmak için kullanılan bir aygıttır Optik teleskoplar, uzaktaki cisimden gelen ışık ışınlarının toplanması ve bu ışınların cismin büyütülmüş bir görüntüsünü elde edecek biçimde odaklanması ilkesine dayalı olarak çalışır Ama radyo dalgaları gibi başka ışınım türlerini toplayan teleskoplar da vardır Örneğin; radyoastronomi alanında kullanılan radyoteleskoplar çok önemli aygıtlardır Optik teleskopların en önemli kullanım alanı astronomidir; bunlardan ayrıca, karada ve denizde uzak cisimlerin görüntülerini büyültmekte, yerölçümü aygıtlarında ve sekstantlarda da yararlanılır Dürbünler aslında, yan yana getirilmiş iki teleskoptan başka bir şey değildir(bkzdürbün)
Teleskopu kimin bulduğu kesin olarak bilinmemektedir Bir söylentiye göre, 1608’de Hollanda’da Hans Lippershey adındaki Middelburglu bir gözlük yapımcısı, bir gün rastlantı sonucu, art arda duran iki mercekten bakmış ve yakındaki kilisenin rüzgargülünün çok büyük olarak görmüş, böylece de teleskopu keşfetmiştir Ama bazılarına göre, teleskop 1608’den önce de bilinmekteydi
Teleskop bulunduktan sonra hızla başka ülkelere de yayıldı İtalyan bilim adamı Galileo Galilei teleskopun astronomi için çok yararlı olabileceğini fark etti Galileo 1610’dan başlayarak kendisi için çeşitli teleskoplar yaptı ve bunlarla pek çok önemli astronomi keşfinde bulundu Ay’daki dağları, Jupiter’in en büyük dört uydusunu, Venüs’ün evrelerini, Samanyolu Gökadası’ndaki yıldız alanlarını ve Güneş lekelerini de içine alan bu keşifler astronomi tarihinde bir dönüm noktası oluşturur
Önceleri bütün teleskoplar bir içbükey mercek (ortası uçlarından daha ince olan ıraksak mercek ) ile bir dışbükey mercekten (ortası uçlarından daha kalın olan ıraksak mercek ) yapılırdı Bunlara Galileo teleskopu denirdi Alman astronom Johannes Kepler, bir içbükey ve bir dışbükey mercek yerine iki dışbükey mercek kullanılarak daha iyi bir teleskop yapılabileceğini ileri sürdü ve bu türden ilk teleskop 1630 dolaylarında gerçekleştirildi Kepler teleskopu denen bu tür bir teleskopun astronomi için Galileo teleskoplarından daha uygun olduğu ortaya çıktı ve Kepler teleskopu kısa sürede yaygınlaştı
Mercekli Teleskoplar:
Galileo ve Kepler teleskoplarının her ikisi de mercekli teleskoptu ve ışık ışınlarının kırılması temeline dayalı olarak çalışıyordu Objektif denen büyük mercek, uzaktaki cisimden gelen ışık ışınlarını kırılmaya uğratarak belirli bir odakta toplar Gözlemci, göz merceği denen ve objektifin oluşturduğu görüntüyü büyütmeye yarayan daha küçük mercekten bakar Mercekli teleskoplar ışığın kırılması ilkesine dayalı olarak çalıştığı için kırılmalı teleskop olarak da adlandırılır
Galileo bütün gözlemlerini, merceklerinin çapı 5 cm den daha kısa olan küçük teleskoplarla yapmıştı Sonraki astronomlar, daha çok ışık toplayabilen daha büyük mercekler kullandılar
İlk mercekli teleskop yapımcılarının ve kullanıcılarının karşılaştığı en büyük sorunlardan biri, farklı renklerdeki ışığın farklı miktarlarda yada açılarda kırılması olgusuydu Mavi ışığın kırmızı ışıktan daha çok kırılması yada benzeri durumlar, ilk kırılmalı teleskop yada merceklerinin hafif bulanık bir görüntü vermesi ve görüntünün çevresinde bir renk saçağı oluşmasına neden oluyordu Bu sorunu 18yy’ın sonlarında iki İngiliz mucit çözdü Chester Moor Hall ve John Dollond birbirlerinden habersiz sürdürdükleri çalışmalar sonucunda, farklı cam türlerinden yapılmış merceklerin kullanılmasıyla görüntüdeki bulanıklığın ve renk saçaklarının ortadan kaldırabileceğini buldular Sonraki teleskop yapımcıları da daha büyük çaplı mercek yapma yöntemleri geliştirdiler Mercekli teleskop bugün de önemini korumaktadır, çünkü bunlara başka aygıtlar takılarak gökcisimlerinin doğrudan ölçümleri yapılabilmektedir
Aynalı Teleskop:
Aynalı teleskoplarda ışık ışınları, bir çukur aynadan yansıtma yoluyla toplanır ve odaklanır Bu tür teleskoplara yansımalı teleskop da denir İlk aynalı teleskopu 1668’de büyük İngiliz bilim adamı Sir Isaac Newton yaptı Aynalı teleskopun, bütün renkleri aynı biçimde yansıtmak ve ilk mercekli teleskoplarda görülen türden bir bulanıklığa ve renk saçaklanmasına yol açmamak gibi büyük bir üstünlüğü vardı Alman asıllı büyük İngiliz astronom Sir William Herschel da aynalı teleskop yapımını geliştirenler arasındadır Sir Herschel aynalarını kendisi taşlar ve parlatırdı 1781’de Uranüs gezegenini keşfettiğinde kendi yaptığı teleskoptan yararlanmış ve sonraki 30 yılda da sistematik bir yıldız ve bulutsu kataloğu hazırlamıştı
Günümüz Teleskopları:
İyi bir astronomi teleskopu net bir görüntü verebilmeli ve soluk cisimlerin açıkça görülebilmesini sağlayacak kadar çok ışık toplayabilmelidir Mercekli teleskopta net görüntü, tek objektif yerine iki ya da daha çok mercek kullanılarak ve bu mercekler titizce taşlanıp parlatılarak elde edilir Aynalı teleskopta ise bu, aynanın titizce taşlanmaşı ve parlatılmasıyla sağlanır Objektif merceklerinin ya da aynanın alanı büyüdükçe ışık toplama gücüde artar
Bugün kullanılmakta olan büyük teleskopların çoğu aynalı teleskoplardır Bunun bir nedeni, kusursuz bir ayna yapmanın kusursuz bir mercek yapmaktan daha kolay olmasıdır Bir başka neden de, aynanın belirli bir yüzeye yerleştirilerek doğru konumda kolayca tutulabilmesidir; oysa mercekler, ışık geçişini engellememek için ancak kenarlarından tutturulabilir ve büyük, ağır mercekleri sağlam bir biçimde bir yere oturtabilmek çok güçtür
Cam aynalar 19yy’ın ortalarında, cam yüzeylerin gümüşle kaplanması yönteminin bulunmasından sonra yaygınlaştı Daha önceleri teleskop aynaları, yüzde 68 oranında bakır ve yüzde 32 oranında kalaydan oluşan bir alaşımdan yapılırdı Günümüzde büyük aynalar genellikle gümüş yerine alüminyumla kaplanır; çünkü alüminyum daha uzun ömürlüdür, kısa dalga boylu ışığı daha iyi yansıtır ve kolayca kararmaz
Büyük teleskoplarda, objektif merceklerinin yada aynanın bulunduğu tüp bölümü, gökyüzünün her yönüne dönebilen bir sehpanın üzerine yerleştirilir; böylece, seçilen gökcisminin, Dünya’nın dönmesinden kaynaklanan hareketi sırasında da izlenmesi olanaklı olur Teleskoplar bir çark sistemi yada elektrik motorlarıyla döndürülür; büyük teleskoplarda her konum değişikliği elektriksel olarak gerçekleştirilir ve bilgisayarla denetlenir
Teleskoplar genellikle kameralarla, bazen de gelen ışığın rengini kaydetmekmek için, spektrograflarla donatılır Kameralı teleskopların üstünlüğü, gözle doğrudan görülemeyecek kadar solgun yıldızların fotoğraflarının çekilebilmesidir, bunun için objektif uzun bir süre açık bırakılır Kalıcı bir kayıt biçimi olan fotoğrafın geçmişte astronomide büyük bir önemi olmuştur Bugün fotoğraf tekniklerinin yerini almış olan özel elektronik aygıtların yardımıyla çok daha solgun cisimlerin varlıkları belirlenebilmektedir Teleskop görüntüleri televizyon ekranına aktırılabilmekte ve bilgisayarda saklanabilmektedir
Belirli amaçlar için özel teleskoplar geliştirilmiştir Bunlardan bazıları, parlaklığı ve ısısı nedeniyle ancak özel aygıtlarla gözlemlenebilen Güneş’in fotoğraflarını çekmekte kullanılır Gökyüzünün geniş bir kesiminin fotoğrafını anında çekmeye yarayan özel teleskoplar da vardır; bu teleskop türü 1929’da Alman astronom Bernhard Schmidt(1879-1935) tarafından bulunmuştur ve Schmidt teleskopu olarak anılır
Ünlü Teleskoplar:
Dünyanın en büyük mercekli teleskopu 1897’de ABD’de Wisconsin eyaletine bağlı William Bay’deki Yerkes Gözlemevi’nde kurulmuştur Bu, 102 santimetrelik bir teleskoptur (verilen büyüklük, mercekli teleskoplarda objektif çapını, aynalı teleskoplarda ise aynanın çapını gösterir) Teleskopun mercekleri taşıyan tüpünün uzunluğu 18 metredir Artık çok büyük mercekli teleskop yapılmamaktadır, ama bu aynalı teleskoplar için geçerli değildir
En büyük aynalı teleskoplardan biri, 1935-48 arasında, ABD’de California’daki Palomar Dağı Gözlemevi’nde kurulmuş olan 5,1metrelik Hale teleskopudur Teleskopun yalnızca aynasının ağırlığı 18 tondur, aynayı taşıyan tüp 17 metre uzunluğundadır ve 140 ton ağırlığındadır Sehpasıyla birlikte teleskopun toplam ağırlığı 500 tona ulaşmaktadır Ama bu büyük kütle, küçük bir kuvvetle döndürülebilecek kadar duyarlı bir biçimde dengelenmiştir
ABD’de Arizona eyaletindeki Kitt Peak’te kurulu olan gözlemevinde bir düzineden çok teleskop vardır Bunların en büyüğü, yapımı 1973’te tamamlanan 4 metrelik Mayall aynalı teleskopudur Güneş etkinliklerini incelemek için kullanılan, dünyanın en büyük Güneş teleskopu da Kitt Peak’tedir
Çok aynalı teleskop sistemlerinin gerçekleştirilmesiyle teleskop tasarımında büyük bir ilerleme sağlanmıştır Bu sistemde bir kaç ayna ışığı ortak bir odak noktasının üzerinde toplar Her ayna çok duyarlı bir biçimde bilgisayarla denetlenir ve böylece verdikleri görüntülerin tam olarak üst üste düşmesi(örtüşmesi) sağlanır Arizona eyaletindeki Hopkins Dağı’nda bulunan altı aynalı teleskopun gücü, 5 metrelik bir teleskopunkine eşdeğerdir; ama maliyeti çok daha düşüktür Toplam olarak 15 metrelik çapa eşdeğer, birden çok ayna kullanan teleskop tasarımları geliştirilmiştir
Modern teleskopların kurulması için harcanması gereken para çok büyük olduğundan astronomlar bunları olabildiğince verimli bir biçimde kullanmak isterler Gözlemlerde bugün artık fotoğraf tekniklerinden pek fazla yararlanılmamaktadır, çünkü ışığı algılamak ve löçmek için duyarlı elektronik aygıtların kullanılmasına dayalı daha iyi yöntemler geliştirilmiştir Ama bugün de Schmidt teleskoplarında fotoğraf tekniklerinden yararlanılır
Teleskoplar bulutların, su buharının ve atmosfer kirliliğinin olumsuz etkilerini azaltmak için dağların tepesine kurulur Örneğin; İngiliz optik astronominin ana merkezi, Britanya Adaları’daki koşulların gözlem için elverişsiz olmasından dolayı Kanarya Adaları’na aktarılmıştır Bir teleskop için en iyi yer, gözlem koşullarının kusursuz olduğu uzay karanlığıdır Günümüzde balonlarla ve yapma uydularla uzaya teleskoplar gönderilmektedir ABD’nin fırlattığı insansız uzay aracı “Yörünge Astronomi Gözlemevi 2”de (OAO-2) 11 teleskop bulunmaktadır 1990’da ise, Hubble Uzay Teleskopu fırlatılmıştır; ama teleskopun aynalarından biri arızalı çıkmıştır Gelecekte belki de Ay’da teleskoplar kurulacak ve böylece herhangi bir atmosfer etkisinden uzak, son derece net görüntüler elde edilebilecektir
Uzaydaki cisimlerin yaydığı pek çok ışınım türü, Dünya’yı çevreleyen atmosferin içinden geçemez X ışınları, morötesi ve kızılötesi ışınlar bunlardan bazılarıdır Bu dalga boylarındaki astronomi çalışmaları, yörüngedeki yapma uydulara yerleştirilen özel teleskoplarla gerçekleştirilir
|