광학 망원경

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광학 망원경(光學望遠鏡)은 가시광선 대역의 초점으로 모아 확대된 상을 만들어 보거나 사진을 찍는 데 사용되는 망원경을 말한다.

천체망원경은 대상으로 하는 물체가 무한원(無限遠)으로 간주되므로 입사광(入射光)이 평행광선인 점, 입사광량이 적은 점, 대부분의 경우 천체의 일주운동(日周運動)을 추적할 필요가 있다는 점 등의 이유에서 독특한 구조를 갖게 된다. 광학망원경은 사람의 눈처럼 가시광선을 볼 수 있다. 그러나 우주에는 전파나 엑스선 같은, 사람이 볼 수 없는 여러 종류의 전자기파를 방출하는 천체가 있는데, 이들을 관측할 때에는 다른 종류의 특수한 망원경을 이용한다.

광학망원경은 크게 렌즈굴절을 이용하는 굴절 망원경, 거울반사를 이용하는 반사 망원경, 렌즈와 거울을 조합해서 만드는 반사-굴절 망원경의 세 가지 종류가 있다.

종류[편집]

굴절 망원경[편집]

굴절 망원경(屈折望遠鏡)은 대물경으로서 볼록렌즈를 사용하며, 보통 2장의 렌즈를 짜맞추는 것도 가능하다. 설계할 때는 구면수차(球面收差)와 코마 수차(coma收差)를 될 수 있는 한 제거한다. 색수차(色收差)를 제거하는 데는, 실시(實視) 망원경에서는 빛의 스펙트럼 안의 C선(빨강)과 F선(파랑)을 겹치듯이 하고, 사진용 망원경에서는 F선과 h선(보라)을 겹치면 거의 목적을 달성한다. 3장 렌즈에서는 색수차의 제거를 더욱 완전하게 할 수 있다. 접안렌즈에는 종류가 많은데, 가장 간단하고 많이 쓰이는 것은 하이겐식, 또는 람스덴식(둘 다 2장 렌즈)이다. 접안경의 앞쪽 초점을 대물경의 초점에 일치시키면, 입사한 평행광선은 접안경을 통과한 다음 또 평행광선이 되므로, 무한원(無限遠)에 맞춘 눈으로 보면 천체의 점상(點像)을 얻을 수 있다.망원경 렌즈의 모든 구면(球面)중심은 동일직선에 있도록 조정하여야 한다. 이 직선을 광축(光軸)이라고 한다.

망원경의 배율은 대물렌즈의 초점거리가 갈수록 크고, 같은 대물렌즈에 대해서는 초점거리가 짧은 접안렌즈를 사용하면 커진다. 다만 실제로는 상(像)에는 반드시 회절(回折)현상이 따르기 때문에, 또 대기의 동요 등으로 반드시 상이 동요하기 때문에, 무턱대고 배율을 높이는 것은 무의미하다. 대체로 구경(口徑, 대물렌즈의 지름)을 ㎜로 나타낸 수치가 배율의 한도이다.빛이 극히 희미한 항성까지 볼 수 있는 능력 즉 결상력(結像力)은 지름의 제곱(自乘)에 비례한다. 또 근접한 2점을 구분하는 능력 즉 분해능(分解能)은 구경에 비례한다. 이상에서 천체망원경은 구경이 큰 것일수록 유효하다. 그러나 렌즈 내부의 왜곡(歪曲)이나 거품·흠 등은 금물이므로 균일 양질(良質)의 대형 광학 유리를 만들기는 어렵다. 따라서 굴절망원경은 세계 최대의 것도 구경 102cm에 그친다.

접안렌즈 대신에 사진장치를 둔 것이 사진용, 광전관을 두면 광전 측광용 망원경이 된다. 이 경우 두 천체의 각거리(角距離)가 초점면상의 실장(實長)으로 얼마가 되는가의 관계가 배율에 해당하는 것이 되며, 초점거리가 클수록 유효하다.

반사-굴절 망원경[편집]

반사-굴절 망원경(屈折反射望遠鏡)은 경통의 앞쪽 끝에 커다란 렌즈가 있고 뒤쪽에 커다란 반사경이 있다. 이런 망원경은 포물면거울이 아닌 구면거울을 사용한다. 또한 렌즈가 광선을 약간 굴절시키면서 구면거울 때문에 일어나는 반사 오차를 바로잡는다. 이 망원경은 하늘에서 다른 망원경보다 더 넓은 상을 만든다. 굴절반사망원경은 독일의 광학기기 제작자인 슈미트가 1930년에 발명했다. 천문학자들은 커다란 슈미트망원경을 이용해 하늘에 있는 천체를 찍는다.

특성[편집]

집광능[편집]

집광능은 광학 기기등의 성능을 평가할 때 사용되는 단어이다. 집광능이 좋은 광학기기일수록 어두운 피사체를 잘 볼 수 있게 해준다. 우리 눈이 완전 암적응 되어 동공의 크기가 가장 크게 열렸을 때 지름이 보통 7mm정도 된다고 한다. 따라서 빛을 받는 집광능(P)은

P=d^2/7^2

로 계산된다. 여기서 d는 렌즈거울의 유효구경을 의미한다.

집광력이 커지면 더 어두운 별을 볼 수 있게 된다. 따라서, 한계 등급이 커짐을 알 수 있다. 밝기가 2.5배 커지면 1등급 더 어두운 별을 볼 수 있으므로 우리는 쉽게 한계 등급을 계산할 수 있다.