뉴턴 망원경에 대해 알아보자

뉴턴 망원경이란?

 

• 뉴턴 반사기 또는 뉴턴 망원경이라고도 하며, 오목한 1차 거울과 평평한 대각선 2차 거울을 사용하여 영국 과학자 아이작 뉴턴 경(1642년~1727년)이 발명한 반사 망원경의 일종이다.
• 뉴턴의 첫 번째 반사 망원경은 1668년에 완성 됐으며 가장 초기에 알려진 기능 반사 망원경입니다.
• 뉴턴 망원경의 단순한 디자인은 아마추어 망원경 제작자들에게 매우 인기 있다.

연혁

• 반사 망원경에 대한 뉴턴의 생각은 새로운 것이 아니었다.
• 갈릴레오 갈릴레이와 조반니 프란체스코 사그레도는 굴절 망원경이 발명된 직후 거울을 사용하는 것에 대해 논의했으며 니콜레 주치 같은 다른 사람들은 1616년까지 이 아이디어를 실험했다고 주장했다.
• 뉴턴은 포물선 거울을 사용하여 망원경 디자인을 반영하는 것을 설명한 제임스 그레고리의 1663년 저서 광학 프로메다를 읽었을지도 모르겠다.
• 뉴턴은 백색광이 색의 스펙트럼으로 구성되어 있다는 그의 이론을 증명할 수 있다고 의심했기 때문에 반사 망원경을 만들었다.
• 색수차는 뉴턴 시대의 굴절 망원경의 일차적인 결함이었으며, 그 원인이 무엇이었는지에 대해서는 여러 가지 설이 있었다. 뉴턴은 1660 년대 중반 색 이론 에 대한 연구를 하면서  이 결함이 그가 실험하고 있던 프리즘과 같은 방식으로 작동하는 굴절 망원경의 렌즈에 의해 발생한다고 결론지었고, 백색 천체가 밝은 천체 주위의 무지개 색 으로 쪼개는 것으로 결론을 내렸다.
• 만약 이것이 사실이라면, 반사 망원경인 렌즈를 사용하지 않는 망원경을 만들면 색수차 현상을 없앨 수 있을 것이다.
• 1668년 말에 아이작 뉴턴은 그의 첫 반사 망원경을 만들었다.
• 그는 자신의 객관적인 거울에 가장 적합한 재료로 주석과 구리의 합금(금속 거울)을 선택했다. 그는 나중에 거울을 만들고 연마 하기 위한 방법을 고안했고, 광학 표면을 연마 하기 위해 피치 랩을 사용한 최초의 사람이었을지도 모른다 . 
• 그는 구성을 단순화하기 위해 포물선 대신 거울을 위해 구면 형태를 선택 했다. 비록 구면 수차를 도입하더라도, 그것은 여전히 색수차를 교정할 것이다.
• 그는 망원경의 측면에 장착 된 접안경에 90도 각도로 이미지를 반사하기 위해 주 거울의 초점 근처에 보조 대각선으로 장착 된 거울인 뉴턴 망원경의 설계의 특징인 반사판에 추가했다 . 이 고유 한 추가 기능을 통해 대물 거울을 최소화하면서 이미지를 볼 수있었다. 그는 또한 튜브, 마운트 및 부속품을 만들었다.
• 뉴턴의 첫 번째 버전은 1차 거울 직경이 1.3인치(33mm), 초점 비율이 f/5이었다. 그는 망원경이 색 왜곡 없이 작동한다는 것을 발견했고 목성의 네 개의 갈릴레이 달과 금성 행성의 초승달을 볼 수 있다는 것을 발견했다.
• 뉴턴의 친구 아이작 배 로우는 1671년 말 런던 왕립 학회에서 소그룹에게 두 번째 망원경을 보여주었다. 그들은 그것에 매우 감명받아서 1672년 1월에 찰스 2세에게 그것을 시연했다.
• 그레고리 이전의 그와 마찬가지로, 뉴턴은 효과적인 반사기를 만드는 것이 어렵다는 것을 알게되었습니다.
• 뉴턴은 같은 해에 그 협회 선임연구원으로 인정받았다. 그 이전의 그레고리처럼 뉴턴은 효과적인 반사기를 만드는 것이 어렵다는 것을 알았다.
• 결과적으로 거울의 낮은 반사율과 작은 크기는 망원경을 통한 시야가 현대의 굴절기에 비해 매우 어둡다는 것을 의미했습니다. 금속 거울을 일정한 곡률로 갈기는 어려웠다. 표면도 급속히 퇴색했다. 그 결과 거울의 낮은 반사율과 그 작은 크기는 망원경을 통한 시야가 현대의 굴절기에 비해 매우 어둡다는 것을 의미했다.
• 이러한 건설상의 어려움으로 인해 뉴턴 반사 망원경은 처음에는 널리 채택되지 않았다. 
• 1721년에 존 해들리는 왕립 협회에 훨씬 개선된 모델을 보여주었다.
• 해들리는 포물선 거울을 만드는 많은 문제들을 해결했었다. 거울 직경이 6인치(150mm)인 그의 뉴턴은 당시의 대형 공중 굴절 망원경과 좋은 비교를 했다. 이후 반사 망원경의 크기는 빠르게 증가했으며, 기본 거울 직경은 약 50년마다 두 배가 된다.

뉴턴 망원경의 작동 방식

망원경 튜브 상단에 빛이 먼저 들어온다.

하단에는 구형 또는 포물선 형 의 주 반사경이 있다. 이 거울은 빛을 다시 위쪽으로 반사한다.

튜브 조리개 앞에 이미지가 집중되는 것을 방지하기 위해 튜브 상단에 보조반사경이 있다.

이것은 평면 빔으로 광선을 90° 편향 시켜 튜브 측면으로 향하게 한다.

빛이 여기에 초점 장치로 들어간 다음 접안 렌즈에 삽입되어 관찰된다.

접안 렌즈가 망원경 튜브쪽으로 또는 망원경 튜브에서 멀어 지도록 초점 장치의 초점 휠을 돌려 초점을 맞춘다.

장점

• 굴절 망원경에서 발견되는 색수차에서 자유롭다.
• 뉴턴 망원경은 일반적으로 다른 유형의 유사한 망원경보다 주어진 대물 직경 (또는 조리개 )에 대해 저렴하다 .
• 복잡한 모양으로 연마하고 연마해야 할 표면이 하나뿐이기 때문에 전체 제작은 다른 망원경 설계보다 훨씬 간단하다(그레고리안, 카세그레인, 초기 굴절기는 파악이 필요한 표면이 두 개 다.이후 무채색 굴절기 목표는 4개의 표면을 계산해야 했다.)
• 초점 비율이 짧으면 더 쉽게 얻을 수 있어 시야가 넓어진다.
• 접안경은 망원경의 상단 끝에 있다.
• 짧은 f- 비율과 결합 하면 훨씬 더 컴팩트 한 마운팅 시스템이 가능하여 비용을 줄이고 휴대 성을 향상시킨다.

단점

• 굴절 기와 비교하여 뉴턴 망원경의 한 가지 단점은 보조 반사경에 의해 입사광에 발생하는 그림자이다.
• 보조 미러의 크기에 따라 원래 망원경 튜브에 들어오는 것보다 적은 양의 빛이 눈에 들어온다. 이것을 '폐쇄'라고 한다. 이에 비해 굴절기는 광선의 경로에 구성 요소가 없으므로 장애물이 없다. 이것은 주어진 조리개의 굴절 기가 항상 같은 크기의 반사기보다 더 많은 빛과 대비를 제공한다는 것을 의미한다. 그러나 더 큰 굴절 기는 대부분의 아마추어 천문학 자에게는 너무 비싸며 특정 크기의 대량 생산 기기로는 이용할 수 없다.

장애물의 간단한 예
200mm 뉴턴 망원경에는 직경이 50mm 인 보조 거울이 있다. 이는 장애물이 25 %라는 것을 의미한다. 50mm 보조 미러가있는 200mm 뉴턴 반사판의 유효 조리개는 193mm이다. 그러나 조리개가 방해받지 않는 150mm 망원경과 동일한 대비 성능을 갖는다.