تلسکوپ گریگورین

این نوع تلسکوپ در سال 1663 توسط یک ریاضیدان اسکاتلندی بنام جیمز گریگوری طراحی شد . در این تلسکوپ سطح آیینه ثانویه مقعر و از نوع بیضوی بوده و سطح آیینه اصلی نیز سهموی است .

آیینه ثانویه درون لوله تلسکوپ و در خارج از فاصله کانونی نصب می شود و مکان عدسی چشمی نیز در انتهای لوله تلسکوپ قرار می گیرد .

سرعت این تلسکوپ در عکسبرداری سریع یعنی دارای نسبت کانونی پایین بوده و با توجه به اینکه میدان دید آن زیاد و تخت است برای عکاسی نیز بیسار مناسب است . بعلت آسان بودن ساخت آیینه ثانویه آن که سطح آن بیضی شکل می باشدنسبت به کاسگرین که آیینه ثانویه آن هذلولوی است ، استفاده از آن در قرنهای 17 ، 18 بسیار رایج بود . اما امروزه بعلت کوچکتر بودن اندازه تلسکوپهای کاسگرین کمتر استفاده می شود . جالب است بدانید که خود جیمز گریگوری دارای هیچ گونه مهارت فنی نبود و هیچ اقدامی در جهت ساخت این تلسکوپ انجام نداد .

جهت درک اصول کار این نوع تلسکوپ از شکل زیر کمک می گیریم

بر اساس خواص سطوح بیضوی پرتویی که از یک نقطه کانونی بیضی عبور کند بعد از بازتاب از  سطح بیضی به نقطه کانونی آن به نقطه کانونی دیگر بیضی بازتاب خواهد شد . بنابراین اگر آیینه اصلی تلسکوپ را در وضعیتی قرار بدهیم که نقطه کانونی آن بر نقطه کانونی اول بیضی منطبق باشد تصویری که در این نقطه توسط آیینه اصلی ایجاد می شود بعد از بازتاب از آیینه ثانویه بدون هیچ گونه ابیراهی کروی و تغییر شکل به نقطه کانونی دوم بیضی در خارج از بدنه تلسکوپ منتقل می شود و بکمک عدسی چشمی می توان تصویر را به صورت مستقیم و با بزرگنمایی دلخواه مشاهده کرد . مزیت عمده این تلسکوپ فاصله کانونی مؤثر زیاد ، بدون احتیاج به بدنه ای با ابعاد بزرگ است . حفره ای که در آیینه اصلی ایجاد شده است تأثیری بر تصویر اجسام ندارد جز آنکه  تا حدی مساحت مؤثر آیینه را کاهش می دهد . با توجه به اینکه آیینه اصلی تلسکوپ سوراخ است و عدسی چشمی در امتداد تلسکوپ قرار می گیرد تجهیز تلسکوپ با ابزار کمکی و تحقیقاتی مثلاً طیف نما راحتتر است .

در طراحی این نوع تلسکوپ به یک ضریب بنام  M  نیاز داریم که در واقع رمز کوچک بودن ابعاد تلسکوپ با داشتن فاصله کانونی مؤثر زیاد است . در تلسکوپهای گریگورین  M  معمولاً عددی بین 4 تا 6 انتخاب می شود و هر چه M  بزرگتر باشد طول بدنه تلسکوپ نیز بزرگتر است و برعکس .

در صورتیکه سوراخ کردن آیینه اصلی تلسکوپ دشوار باشد می توان پرتوهای نور را  قبل از رسیدن به سطح آیینه بکمک یک آیینه تخت45 درجه  به بیرون از لوله تلسکوپ منتقل کرد .  

حال به کمک شکل زیر به محاسبات ریاضی مورد نظر در طراحی گریگورین می پردازیم .

فرض کنیدقطر آیینه اصلی  D ،فاصله کانونی آن  Fو نسبت کانونی آن کم مثلاً بین F / 2  تا  F / 8  باشدو  M  ضریب افزایش فاصله کانونی آیینه اصلی باشد ، اگر بخواهیم تصویر نهایی در فاصله C  از پشت آیینه اصلی تشکیل بشود (عددی کهتعیین کننده طول لوله نگهدارنده عدسی چشمی است ) آیینه ثانویه باید در فاصله  A  از نقطه کانونی آیینه قرار بگیرد که مقدار آن از فرمول زیر بدست می آید .

A=(F+C)/(M-1)                      

فاصله  B  یعنی فاصله بین آیینه ثانویه تا تصویر نهایی مطابق فرمول زیر بدست می آید .

   B = A *M                                      

اما فاصله کانونی آیینه ثانویه باید چقدر باشد ؟ برای بدست آوردن آن از فرمول زیر استفاده می کنیم .                            

F=B/(M+1)                                      

با این ویژگیها ،  فاصله کانونی مؤثر آیینه اصلی به صورت  F * M  . طول لوله تلسکوپ نیز برابر با F + A خواهد بود .

قطر آیینه ثانویه نیز باید بگونه ای باشد که بیشتر از 25%  از نور ورودی را کم نکند یعنی مساحت آن حداکثر  4/1مساحت آیینه اصلی تلسکوپ باشد .

مثال : اگر از یک آیینه با قطر 6 اینچ و فاصله کانونی" 30(نسبت  کانونیf /5   )در ساخت یک تلسکوپ گریگورین استفاده کنیم بطوریکه در آن ضریب افزایش فاصله کانونی آیینه اصلی یعنی  M برابر با 5 باشد ، فاصله کانونی آیینه ثانویه باید چقدر باشد ؟ فرض کنید فاصله بین تصویرنهایتا "پشت آیینه اصلی یعنی  c  برابر"ً6 باشد .

ابتدا مقدار  A  را پیدا می کنیم .           A=(30+6)/(5-1)=9”    

مقدار  B نیز برابر با 9* 5  یعنی 45 خواهد شد .

 فاصله کانونی آیینه ثانویه نیز اینگونه بدست می آید .

                                          7.5”              F =    B /(M+1)   =  45/6  =

   بدین ترتیب فاصله کانونی مؤثر تلسکوپ برابر با30*5=150”  ، نسبت کانونی تلسکوپ   F/25  و طول لوله تلسکوپ نیز برابر با   F+A یعنی۵/۱۶ اینچ خواهد شد . توجه کنید که طول لوله تلسکوپ حدود 4/1 فاصله کانونی مؤثر تلسکوپ است ، در حالیکه در تلسکوپ نیوتنی طول لوله تلسکوپ تقریباً برابر با فاصله کانونی تلسکوپ است .