Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN

Admin Tổng số bài gửi : 815 Join date : 19/10/2011

Hướng dẫn chế tạo và lắp ráp
một kính thiên văn khúc xạ đơn giản

http://thienvanhanoi.org/forum/showthread.php?757-Huong-dan-che-tao-va-lap-rap-mot-kinh-thien-van-khuc-xa-don-gian

Admin Tổng số bài gửi : 590 Join date : 18/10/2011

Lịch sử kính thiên văn

http://blog.yahoo.com/phannguyenquoctu/articles/1129891/index

Admin Tổng số bài gửi : 815 Join date : 19/10/2011

Admin Tổng số bài gửi : 815 Join date : 19/10/2011

Admin Tổng số bài gửi : 815 Join date : 19/10/2011

Bạn có thể nhìn thấy gì qua kính thiên văn?

Thứ ba, 15 Tháng 3 2011 12:09 Ban biên tập

Kính thiên văn không gian Hubble đã cho thế giới thấy vẻ đẹp của các vật thể trong vũ trụ. Những hình ảnh được nhóm Hubble xuất bản có thể nhìn thấy trên ti vi, trong sách, tạp chí và Internet. Sự nhận thức về vũ trụ, những bí ẩn và những vật thể tuyệt đẹp của nó ngày càng lên cao. Nhiều nhà thiên văn nghiệp dư khao khát được nhìn những kỳ quan này qua kính thiên văn nhưng lại không biết khi quan sát bằng kính thiên văn sẽ trông như thế nào. Họ thường hỏi những câu “Cái kính này xem được nhiều đến đâu ?”, “Liệu tôi có thấy được thiên hà hay tinh vân ?”, “Nhìn bằng KTV có thấy tinh vân màu mè rực rỡ như trên tạp chí không ?”. Trong bài viết này tôi sẽ cố gắng trả lời một vài câu hỏi trên.

Đầu tiên, bạn đừng mong sẽ thấy các thiên thể giống với ảnh trong các tạp chí về thiên văn như Astronomy, Sky&Telescope. Những tấm ảnh đó được chụp bằng CCD cameras có độ nhạy cao và phơi sáng dài cũng nhiều thiết bị phức tạp khác nằm ngoài tầm tay nhiều người yêu thiên văn nghiệp dư. Điều này không có nghĩa là những thiết bị nghiệp dư trung bình sẽ không có được trường nhìn đẹp. Nhiều người (trong đó có tôi) đã cảm thấy sướng run lên khi quan sát bầu trời bằng kính thiên văn nghiệp dư .

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN Crabhubble_474x474_12684ef1f25d656d173c476d18bc4214

Tinh vân Con Cua chụp qua kính Hubble. Vẽ đẹp đầy màu mè của tinh vân chỉ bộc lộ qua kỹ thuật chụp ảnh, còn với mắt thường đừng mong đợi dù bạn có nhìn qua kính thiên văn lớn như Hubble đi chăng nữa

Bạn mong chờ sẽ nhìn thấy gì qua một kính thiên văn phản xạ cỡ trung bình, có đường kính gương khoảng 150-250mm. Các tinh vân sẽ hiện rõ hình dạng,cấu trúc hay chỉ là một đám mây mờ ảo ? Các thiên hà sẽ hiện rõ chi tiết hay chỉ là một vệt mờ trong thị kính? Mặt trăng và các hành tinh sẽ trông như thế nào?

Để trả lời các câu hỏi trên phải dựa vào nhiều yếu tố, như là: chất lượng của cái kính, môi trường quanh địa điểm quan sát, và chính vật thể đang được quan sát. Hãy tìm hiểu vài yếu tố nào:

Môi trường:

Bầu trời tối đen rất quan trọng cho một buổi quan sát trực quan như ở các vùng quê hoặc ngoại ô thành phố. Tuy nhiên những người sống ở nội thành bị ô nhiễm ánh sáng nặng vẫn có thể quan sát được. Sự khác nhau khi quan sát ở 2 vùng trên chủ yếu là khả năng nhận biết các chi tiết mờ. Nền trời ở vùng ô nhiễm ánh sáng có độ sáng bằng hoặc lớn hơn cách chi tiết mờ của vật đang quan sát, vì thế không có độ tương phản giữa nền trời và các chi tiết mờ. Chúng không nổi bật lên nền trời và không thể nhìn thấy được.

Bầu trời càng tối càng nhìn được nhiều vật thể mờ. Nhiều thiên thể rất sáng, như Mặt trăng và các hành tinh trong hệ mặt trời. Mặt trăng cực kỳ sáng, ô nhiễm ánh sáng gần như không ảnh hưởng. Bạn có thể chụp ảnh mặt trăng dễ dàng bằng cách kê máy ảnh du lich PnS vào thị kính của kính thiên văn. Sao Kim, Sao Mộc, Sao Thổ đều rất dễ quan sát vì chúng rất sáng có thể bật được sự ô nhiễm ánh sáng. Sao Hỏa cứ mỗi 2 năm khi đến gần Trái Đất lại trở nên sáng rõ hơn bình thường. Các vật thể này quan sát tốt nhất ở độ bội giác cao. Một kính thiên văn khúc xạ tiêu cự trung bình và thị kính tiêu cự ngắn là đủ để quan sát trăng và các hành tinh, ví dụ các loại kính nhỏ của Trung Quốc đang bán trên thị trường hiện nay.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN Ontario14aug03_520x401_5480b141ca6935c541e9c705f805ed31

Bầu trời sau và trước khi mất điện ở Ontario, Hoa Kỳ

Ô nhiễm ánh sáng chỉ là 1 yếu tố môi trường cần xem xét ở vị trí quan sát. Những yếu tố khác như : độ ẩm, nhiễu loạn khí quyển, độ trong suốt của khí quyển cũng có tác động đáng kể. Độ ẩm cao sẽ làm cho sương xuống, tạo một lớp hơi nước mỏng trên kính gây hiện tượng như sương mù khi nhìn thị kính. Bạn cần một chiếc đai hoặc một chiếc mũ chống sương để giải quyết tình trạng này. Nếu không có thì dùng máy sấy tóc thổi lên các thấu kính cũng hiệu quả không kém. Độ trong của khí quyển cũng là một yếu tố cần chú ý. Một bầu trời đầy mây thì dễ thấy là không quan sát được gì, nhưng một lớp mù mỏng thì không dễ thấy. Khi trăng lên nếu thấy một cái quầng sáng xung quanh tức là khí quyển không được trong suốt. Nhiễu loạn khí quyển làm các ngôi sao nhấp nháy, rất tệ cho quan sát bằng kính thiên văn. Ở độ bội giác cao hình ảnh sẽ mờ và khó đạt được độ sắc nét.

Dân nghiệp dư không thể tránh được nhiều yếu tố môi trường, nhưng họ chịu đựng được. Môi trường quan sát không hoàn hảo cũng không thể ngăn cản dân thiên văn nghiệp dư từ bỏ đam mê khám phá.

Đường kính của kính thiên văn:

Đường kính vật kính rất quan trọng, nhưng nhiều khi bị nhấn mạnh quá mức. Mắt người thì bé nhìn lên trời sẽ không thấy gì ngoài các ngôi sao sáng, vì thế ta phải dùng kính thiên văn. Đường kính càng lớn càng thu gom được nhiều ánh sáng và truyền tới mắt (càng nhìn rõ chi tiết các vật thể mờ). Tuy nhiên, bạn sẽ không thấy sự khác biệt gì lớn khi quan sát bằng kính 8 inch và kính 12 inch. Nhìn bằng kính 12 inch chỉ thấy ảnh sáng hơn và to hơn một chút, nói chung có sự khác biệt nhưng không rõ ràng như ngày và đêm.

Nhiều nhà thiên văn nghiệp dư mắc phải hội chứng “phát cuồng vì đường kính”, một sự thèm muốn các kính thiên văn cỡ lớn không kiểm soát nổi. Mọi người nên tránh cái cạm bẫy này. Theo tôi nên khởi đầu sự nghiệp thiên văn nghiệp dư bằng một kính từ 115mm đến 150mm. Nên mua kính tại đại lý có uy tín thương hiệu, tránh mua kính kém chất lượng.

Ở Việt Nam thường chỉ bán các kính thiên văn của Trung Quốc. Loại kính này thường có giá rẻ, đóng gói trong các hộp có hình hành tinh, tinh vân màu mè sặc sỡ và hay nói quá về độ phóng đại, nhiều khi vượt cả độ phóng đại hữu dụng vài lần, hệ quang cúa kính không tốt lắm với những ai thật sự đam mê thiên văn nghiệp dư.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 0410200810432_416x554_df3e961baf4cc0f3d20d82ac3be3bbbf

Kính thiên văn đường kính 250mm của HAAC

Kỹ năng quan sát:

Bạn nên phát triển kỹ năng quan sát thật tốt để có thể thấy rõ giá trị của chiếc kính thiên văn bạn đang sử dụng. Ví dụ: luyện tập các kỹ năng như “ tầm nhìn ngoại biên”, di chuyển kính nhẹ nhàng để thấy vật thể đang quan sát trôi qua trường nhìn. “ Tầm nhìn ngoại biên” dùng để quan sát các vật thể mờ như tinh vân, thiên hà bằng cách nhìn lệch ra rìa một chút thay vì nhìn thẳng vào vật đó.

Mắt người có 2 loại tế bào nhạy sáng: tế bào hình nón và hình que. Tế bào hình nón kém nhạy trong điều kiện thiếu sáng vì thế bạn không thể thấy màu sắc các vật mờ như tinh vân, thiên hà còn các vật sáng như hành tinh vẫn hiện rõ màu. Tế bào hình que nhạy cảm với ánh sáng yếu hơn. Nhưng chúng nằm ở ngoài rìa võng mạc, tế bào hình nón nằm ở trung tâm. Vì thế khi bạn nhìn thẳng vào vật thể mờ tức là bạn dùng phần tế bào kém nhạy sáng, hãy nhìn lệch ra rìa vật thể để đưa ánh sáng qua vùng tế bào hình nón bạn sẽ thấy nhiều chi tiết hơn.

Các tấm lọc thị kính

Lọc thị kính có thể làm hiện rõ chi tiết của tinh vân thiên hà bằng cách tăng cường độ tương phản và ngăn chặn các nguồn sáng ô nhiễm. Nhưng cái giá phải trả là nó làm vật thể mờ hơn do chặn bớt ánh sáng. Một kính lớn chừng 300mm với lọc chống ô nhiễm ánh sáng chỉ cho thấy vật thể sáng tương đương kính 150mm ở vùng không bị ô nhiễm ánh sáng. Có nhiều loại lọc thị kính: loại có nhiều màu để quan sát hành tinh, lọc chặn ô nhiễm ánh sáng, lọc mặt trăng, lọc hydrogen – beta….Theo tôi không nên dùng các loại lọc khi chưa làm chủ kỹ năng cơ bản. Tuy nhiên người mới có thể dùng lọc mặt trăng để giảm chói khi quan sát trăng tròn.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN Moonfilter_471x302_60d7f6b88531b76b2cd3390324a02d6f

Ảnh kính lọc mặt trăng của HAAC

Trăng và các hành tinh

Đây là những vật thể rất dễ quan sát trong điều kiện ô nhiễm ánh sáng của thành phố với những kính thiên văn hạng trung. Chỉ những vật thể này cũng đủ để bạn thưởng ngoạn với kính thiên văn rồi. Những miệng hố, núi, đồng bằng trên mặt trăng luôn làm người ta phấn khích khi nhìn thấy. Sao Thổ và những chiếc vòng là một trong những giai nhân của hệ mặt trời. Sao Mộc với 4 mặt trăng Galile và những dải mây đặc trưng là một kỳ quan hiếm có. Sao Hỏa với các chỏm băng và màu đỏ hồng hào cũng là một cảnh tượng ngoạn mục. Chúng là một số ít vật thể có màu khi nhìn bằng kính nghiệp dư.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN Pxhinh03_501x375_444b50e491dfaa6a7af2086f093f8e75

Ảnh Mặt trăng nhìn qua kính thiên văn 150mm tự chế của HAAC. Các kính thiên văn nhỏ của Trung Quốc cũng có thể thấy được như vậy

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN Pxhinh1_503x377_75603e26218785e85749781915e50831

Ảnh Sao Thổ nhìn qua các kính thiên văn nhỏ với mắt thường.(HAAC)

Cụm sao

Có 2 dạng cụm sao. Cụm sao mở là tập hợp nhiều sao trong một không gian với hình dạng ko xác định. Cụm sao cầu gồm hang trăm, hang ngàn sao cuộ chặt lại thành một khối như quả bóng. Cả 2 loại cụm sao đều nhìn được dễ dàng với kính thiên văn nghiệp dư. Chúng rất đẹp, rất đáng để quan sát.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN OpenClusterM52_259x284_9d6be984e6ee016e85db5bdc4eadd030

Cụm sao mở M52 và Cụm sao cầu M13 nhìn qua KTV

Thiên hà và tinh vân

Hình dạng của tinh vân qua kính thiên văn ra sao tùy thuộc vào độ sáng của nó và môi trường quanh chỗ quan sát. Tinh vân Orion quanh cụm sao hình thang hiển thị khá tốt qua kính thiên văn nhỏ (<150mm) hoặc ống nhòm cỡ bự. Nó có thể là mục tiêu tốt để khoe sức mạnh cái kính thiên văn của bạn cho các bạn chưa biết gì về thiên văn. T

Tinh vân nhẫn ( M57) cũng là vật thể đẹp, nó như một vòng khói mỏng. Tuy nhiên không thể thấy hai ngôi sao ở chính giữa chiếc nhẫn nếu quan sát ở nơi ô nhiễm ánh sáng dù dùng kính 300mm cũng không thể. Một vài tinh vân sáng khác có thể nhìn được ở nơi bị ô nhiễm ánh sáng nặng như: M27, M16, M17…Bạn có thể nhìn được phần sáng và vài chi tiết về hình dáng của tinh vân còn những làn mây mờ ảo nhiều màu sắc như trong ảnh là không thể.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN M42hoanchinhla_271x198_6edad4905b270c52c4cc7597aadc30c5

Tinh vân Orion - M42 nhìn với mắt thường(trái) và chụp ảnh qua kính thiên văn

Quan sát thiên hà cũng tương tự như tinh vân. Các thiên hà có thể nhìn được bằng kính thiên văn cỡ trung hoặc ống nhòm như: M33, M82, M81, M31..dùng thị kính tiêu cự thấp, trường nhìn rộng là phù hợp nhất để quan sát các thiên hà. Với trường nhìn đủ to bạn có thể thấy 2 thiên hà song hành M32 và M110. Chủ yếu bạn thấy được hình dạng elip hoặc dạng đĩa dẹt với phần lõi sáng. Phần bên ngoài lõi thì mờ hơn và không thể thấy được bằng mắt thường.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN M31LLRGBdim_289x255_f36b435271188084db6293bcfb50db26

Thiên hà Tiên Nữ M31 khi nhìn với mắt thường (trái) và chụp ảnh qua KTV

Sắc màu trong thị kính

Ngoại trừ những sao cực sáng như Betelgeuse hoặc các hành tinh bạn đừng mong nhìn thấy màu khi quan sát các vật thể khác. Các tấm ảnh chụp tinh vân có màu là do phơi sáng lâu hoặc chụp bằng CCD camera, mắt người không đủ nhạy để nhận thấy màu sắc của các tinh vân dù dung kính thiên văn to cỡ nào đi nữa. Tuy nhiên nếu dùng kính 600mm trở lên thì may ra thấy được màu của một vài tinh vân sáng.

Kết luận, thiên văn nghiệp dư là một đam mê đáng dành cả đời để theo đuổi. Bạn không cần nhiều tiền vẫn quan sát được vật thể đẹp trong thị kính. Môi trường quan sát không hoàn hảo cũng có thể chịu đựng được và không ngăn nổi nhưng ai muốn theo con đường thiên văn nghiệp dư. Bạn cần nhận thức rằng hình ảnh bạn thấy trong thị kính không giống những hình vẽ lòe loẹt trên hộp các kính made-in-china. Nên khởi đầu bằng một chiếc kính có đường kính phù hợp (115mm-150mm). Đừng mong chờ vật bạn nhìn thấy giống như ảnh của kính Hubble, trau dồi kỹ năng quan sát và thưởng thức những hình ảnh ngoạn mục với môn thiên văn nghiệp dư.

Xuân Bách - HAAC
Theo http://www.waid-observatory.com

Admin Tổng số bài gửi : 815 Join date : 19/10/2011

Lịch sử kính thiên văn (P1) -
Bắt đầu từ "Ống kính ma thuật" của Hans Lippershey...

Thứ năm, 09 Tháng 4 2009 17:28 Ban biên tập

400 năm trước (1608 -2008), Hans Lippershey, một nhà chế tạo kính mắt người Hà Lan tình cờ phát hiện ra nguyên lý phóng đại khi kết hợp các thấu kính, ông đã chế tạo ra ống kính nhìn xa tiền thân của kính thiên văn quang học. Đây chính là một cột mốc quan trọng trong lịch sử thiên văn học vì chỉ một năm sau đó (1609), nhà bác học vĩ đại Galieo đã sử dụng chiếc kính thiên văn đầu tiên của nhân loại quan sát các thiên thể, tạo ra một bước ngoặt của loài người về thế giới quan.

Để kỉ niệm 400 năm lịch sử kính thiên văn, Vietastro xin mang đến cho các bạn đọc tập tài liệu theo dòng thời gian "400 năm lịch sử kính thiên văn" do ban kỹ thuật CLB thiên văn học nghiệp dư TP.HCM(HAAC) biên soạn, mong nhận được sự ủng hộ và đóng góp của các bạn.

LỊCH SỬ KÍNH THIÊN VĂN và CÁC PHÁT KIẾN THIÊN VĂN
Phần 1: Từ "Ống kính ma thuật" của Hans Lippershey...

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture5

Hans Lippershey (1570-1619)

Cũng như nhiều phát minh lớn vào thời cổ và trung đại , kính thiên văn được sáng chế ra qua một sự kiện tình cờ may mắn. Đến cuối thế kỷ 16 đầu thế kỷ 17, việc chế tạo kính mắt đã trở thành phổ biến đã là điều kiện thuận lợi cho việc ra đời của kính thiên văn.
Một cơ hội may mắn đã đến với Hans Lippershey (1570-1619) là một nhà chế tạo kính mắt sống tại Middelburg, Hà Lan. Vào năm 1608, con trai Hans Lippershey, trong khi nghịch các kính mắt của bố, đã phát hiện ra và báo cho bố biết có thể nhìn thấy tháp chuông nhà thờ gần hơn, thậm chí thấy cả mấy con chim đang nấp dưới gác chuông qua 2 kính mắt. Thay vì “đét” vào mông chú nhóc nghịch ngợm, Lippershey đã cùng “nghịch” với con trai.

Hans Lippershey đã nghiên cứu cẩn thận và phát hiện ra 2 kính mắt thích hợp đặt thẳng hàng nhau ở một khoảng cách nào đó, thật sự có tác dụng “kéo gần” lại những vật ở rất xa.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400lsts0001000_468x341_45c5260d9d6369816be9a0bbbdd4d98a

Hans Lippershey đang xem thử mô hình "kính nhìn xa" tại cửa hàng kính mắt của ông

Từ hôm đó, bỏ quên công việc hàng ngày, ông lao vào thử nghiệm nhiều loại kính, nhiều kiểu kết hợp khác nhau và cuối cùng đã chế tạo thành công chiếc” kính nhìn xa” đầu tiên của nhân loại. Chiếc kính được gọi là “Chiếc ống ma thuật của Lippershey” đã nhanh chóng nổi tiếng khắp châu Âu.

Nhưng ông không nhận được bằng sáng chế vì người đồng nghiệp cũng là hàng xóm gần gũi của ông , Zacharias Janssen, khiếu nại là mình đã làm được ống kính như vậy từ trước đó 4 năm,năm 1604 ! Sau đó vài tuần, Jacob Metius ở Alkmaar cũng đòi quyền sở hữu sáng chế này. Chính quyền TP Middelburg tuyên bố không xác định được quyền sở hữu sáng chế cho ai cả vì cho là kết cấu ống kính quá đơn giản, rất dễ bị “copy”:

Ống kính gồm chỉ 2 thấu kính, một thấu kính lồi hướng về vật quan sát và một thấu kính lõm đặt sát mắt. Độ phóng đại đạt khoảng 3 đến 5 lần. Bạn hãy thử hình dung nó làm việc ra sao qua bản vẽ này!

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture6_470x117_740cc22bdfafe3b08c04d4d1a218f6d0

Bản phác thảo cổ nhất mà người ta được biết của Ống kính Lippershey trong một lá thư viết vào tháng 8 năm 1609

Với ngôn ngữ vật lý phổ thông hiện đại thì nguyên lý làm việc của nó như thế này:

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture2_435x139_0438ce5961220602cfd590f777b5856e

Thấu kính hội tụ (lồi) hướng về phía vật quan sát ở rất xa sẽ cho một ảnh thật nhỏ hơn và ngược chiều với vật tại tiêu diện của nó. Thấu kính này được gọi là vật kính.

Thấu kính phân kỳ (lõm) được chỉnh vị trí sao cho ảnh cho bởi vật kính sẽ nằm đúng tiêu diện vật của nó. Khi đó mắt đặt sau kính sẽ thấy ảnh ảo cùng chiều với góc nhìn lớn hơn . Kính này được gọi là thị kính.

Độ phóng đại của kính sẽ bằng f1 (tiêu cự vật kính) / f2 (tiêu cự thị kính)

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture1_464x281_711068a46f476a57d037dbfc96fd3d99

Phiên bản Kính Lippershey của Public Observatory Philippus Lansbergen nhân dịp kỷ niệm 400 năm ngày ra đời của Kính Thiên văn.

Điều khiến chúng ta ngạc nhiên là tại sao Kính viễn vọng lại xuất hiện chậm như vậy trong khi các điều kiện cơ sở cho sự ra đời của nó đã có từ rất lâu.

Ở Châu Âu, thấu kính thủy tinh đã được chế tạo và dùng phổ biến từ thế kỷ 13.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture3

“Máy” mài kính mắt vào thế kỷ 17

Roger Bacon ( 1219-1294) , nhà thần học Thiên chúa giáo nổi tiếng đã đề cập đến loại kính thần diệu giúp người ta nhìn rõ hơn này trong các công trình nghiên cứu của mình.

Lần theo quá khứ xa hơn nữa, năm 1850, người ta đã khai quật được tại Nimrud thuộc Irak một tấm "đá lấy lửa" có niên đại cách đây hơn 3000 năm. Tấm đá được mài từ một tinh thể thạch anh lớn, khá trong suốt. Các nhà vật lý cho rằng tấm đá này còn có thể dùng như một kính lúp để phóng đại.( Thậm chí có người cho là đây chính là vật kính của một kính thiên văn cổ dựa trên cơ sở truyền thuyết của người Assyrie cổ đã mô tả Sao Thổ như một vị thần đứng trong một vòng gồm những con rắn cắn đuôi ! Phải chăng họ đã từng có được những chiếc kính mạnh hơn của Lippershey và biết rõ về vành đai sao Thổ?).

Nhiều tấm đá lấy lửa khác có niên đại muộn hơn, chất lượng tốt hơn đã được tìm thấy tại đảo Crete (Hy lạp).

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture4

Tấm đá lấy lửa

Các nghiên cứu về ánh sáng và thị giác cũng đã được các nhà "triết học" cổ đại tiến hành từ rất lâu.
Các tiên đề hình học Euclide (325-265BC) rất quen thuộc với chúng ta có lẽ đã được rút ra qua các nghiên cứu của ông về tia sáng.

Archimedes xứ Syracuse (287-212BC) đã từng dùng gương hội tụ ánh nắng mặt trời để đốt cháy chiến thuyền La mã chứng tỏ ông đã biết nguyên lý phản xạ trên gương cầu.

Hero xứ Alexandria (10-70) và Ptolemy (90-168), tác giả của thuyết Địa tâm từng đứng vững hơn 15 thế kỷ, đã bắt đầu xây dựng các nguyên lý của quang hình học qua các nghiên cứu về hiện tượng phản xạ và khúc xạ.

Khi châu Âu chìm vào “đêm trường Trung cổ” thì ánh sáng khoa học bừng sáng ở phía Đông. Nhà bác học vĩ đại người Aicập Ibn al-Haytham (Alhacen) (965-1040) , người được mệnh danh là cha đẻ của quang học, từ các công trình nghiên cứu thực nghiệm của mình, đã hệ thống hoá hoàn chỉnh các nguyên lý về quang hình học gần như dưới dạng chúng ta đã biết hiện nay. ( trước I.Newton vĩ đại và R. Descarte gần 500 năm !)

Dù thấu kính cho kính viễn vọng đòi hỏi chất lượng bề mặt và chiết suất đồng nhất cao hơn nhiều so với kính mắt, nhưng kỹ thuật thời đó đã đủ để thừa sức chế tạo tốt.

Phải chăng sự chậm trễ này là do SỢ HÃI.

Vào thời kỳ đó, mọi ý tưởng chệch hướng với các "quan điểm chính thống Thiên chúa giáo" đều bị xem là tà giáo và phải bị thiêu hủy, đúng theo cả nghĩa đen lẫn nghĩa bóng !

Các nhà khoa học với các ý tưởng "điên rồ" rất dễ bị xem là "dị giáo", là "phù thủy" nếu không chịu "hối cải" (như G. Gallile chẳng hạn) thì bị Tòa án dị giáo đưa lên dàn hỏa cùng với các tác phẩm của ma quỷ (như số phận của Giordani Bruno, người ủng hộ thuyết Nhật tâm của N.Copernic)

Ngay với một tu sĩ Thiên chúa giáo dòng Franciscan R.Bacon, người được xem là "người Thầy kỳ diệu" mà chúng ta đã nhắc đến ở trên, cũng đã phải rất thận trọng khi nghiên cứu những "bí ẩn của tự nhiên" để tránh bị xem là lạc đạo.

Kính viễn vọng cũng rất dễ bị xem là một "sản phẩm của ma quỷ" với một lý luận theo kiểu " nếu Chúa muốn con người nhìn xa hơn thì Ngài đã ban cho họ đôi mắt của loài chim cắt".

Như đã nói ở trên, có đến 2 người cùng đòi bằng sáng chế kính viễn vọng sau khi Hans Lippershey công bố sáng chế của mình. Có thể họ đã phát minh độc lập nhưng cũng không loại trừ khả năng họ "copy" của nhau hoặc của một nhà sáng chế nào đó không đủ dũng khí để công bố công trình của mình.

Có lẽ chính quyền Middelburg đã đúng khi quyết định không công nhận ai cả vì dường như kính viễn vọng đã được người ta biết đến từ trước đó nhưng Nhân loại đã ghi công xứng đáng cho Hans Lippershey vì ít nhất ông đã dũng cảm chấp nhận khả năng bị xem như là một phù thủy với những hậu quả bi đát.

Cũng nhận xét thêm về sự khéo léo của ông khi "trình làng" sản phẩm của mình dưới dạng ống nhòm nhỏ chỉ có độ phóng đại 3 lần, dù khả năng có thể cao hơn nhiều, và được giới thiệu là dùng để "xem hát" !

Ống kính viễn vọng của Lippershey sau đó đã tìm được đất dụng võ thực sự trong lĩnh vực quân sự và hàng hải.

Lê Quang Thủy - HAAC

Tài liệu tham khảo:
http://www.inventionofthetelescope.eu/400y_telescope/index.php?lang=en
http://www.astronomytelescope.net/astronomytelescope01.php
http://www.pacifier.com/~tpope/
http://www.scitechantiques.com/Galileo_telescope/
http://www.astrosurf.com/re/history_telescope.html
http://www.aip.org/history/cosmology/index.htm
THE STORY OF THE HERSCHELS A FAMILY OF ASTRONOMERS http://www.gutenberg.org/files/12340/12340-h/12340-h.htm
http://galileo.rice.edu/por/scientists.html
http://americanhistory.si.edu/collections/navigation/object.cfm?recordnumber=1247814
http://www.aip.org/history/cosmology/index.htm
http://amazing-space.stsci.edu/resources/explorations/groundup/lesson/scopes/ritchey/index.php
http://amazing-space.stsci.edu/resources/explorations/groundup/lesson/eras/huge-reflectors/index.php
http://www.astr.ua.edu/keel/telescopes/bta.html
Phần 2: Đến kính thiên văn Galieo

Admin Tổng số bài gửi : 815 Join date : 19/10/2011

Lịch sử kính thiên văn (P2) -
Kính thiên văn Galile và cải tiến của Kepler

2. Đến Kính Thiên văn Galile.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture11_150x191_d1a1881f0519f08af14c0573c3ddef3c

Galileo Galilei (1564-1642)

Chỉ vài tháng sau, năm 1609, nhà bác học vĩ đại Galileo Galilei (1564-1642), từ nước Ý xa xôi, nghe mô tả về chiếc ống Lippersey và đã thử làm một chiếc tương tự. Với kỹ năng khéo léo, chỉ vài ngày sau ông đã có một chiếc kính Lippershey. Không hài lòng về chiếc kính này, cũng như giới làm kính thiên văn nghiệp dư bây giờ, ông thử làm ống kính dài hơn, lớn hơn, dùng nhiều loại kính khác nhau và cuối cùng, nâng độ phóng đại của kính lên đến khoảng 30 lần.

Ống kính của ông dài khoảng 1,3m tức là vật kính có tiêu cự 130cm và thị kính 4-5cm.

Với tính tò mò của nhà khoa học, ông đã hướng ống kính của mình lên bầu trời đêm và đã vô cùng ngạc nhiên khi nhận ra vô số vết rỗ (lồi lõm) trên Mặt trăng, sao Kim có dạng lưỡi liềm tựa như một mặt trăng bé xíu và sao Thổ tựa như một chiếc tách có 2 quai!

Ông đã phát hiện sao Mộc có 4 vệ tinh bao quanh và Mặt trời cũng có chuyển động tự quay qua nghiên cứu các đốm đen mặt trời.

Những điều này là bằng chứng thuyết phục, củng cố cho Thuyết Nhật tâm của Nicolai Copernics.Trái đất không còn là “cái rốn” của vũ trụ nữa, mà chỉ là một trong những hành tinh quay quanh mặt trời.

Từ đây, chúng ta sẽ sẽ gọi nó là Kính Thiên văn vì trong phạm vi bài viết này chúng ta chỉ quan tâm đến các kính viễn vọng dùng trong mục đích thiên văn.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture14_150x210_292d3ee844067a545b46c6fd70bc2396

Kính thiên văn của Galile

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400galileo

G.Galile hướng dẫn các nghị viên Venice dùng kính thiên văn.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture13_434x618_d595515318a341f954d4aa684376c6fb

Bản vẽ Mặt trăng của Galile

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN Clip_image002-1

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN Clip_image001

Hình ảnh sao Mộc và sao Thổ qua kính Galile có lẽ giống như vậy. (Ảnh HAAC)

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture15_395x72_f365d46bff50fcd5770eadcd8e039047

Bản vẽ sao Mộc và 4 vệ tinh của nó mà Galile quan sát được

Bản vẽ của Galile về Sao Thổ ông quan sát được

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture1_6

Galie miêu tả Sao Thổ như chiếc tách có quai.Ảnh trên là hình vẽ vào năm 1610. Ảnh dưới ông vẽ vào năm 1616

Các bạn có thể dễ dàng chế tạo một phiên bản của Kính Gallile bằng các nguyên liệu dễ kiếm: vật kính là kính viễn 0.75 diop, thị kính là kính cận 20 diop, thân ống kính bằng ống nhựa PVC hoặc giấy bìa cứng. Bạn hãy ngắm thử Mặt trăng và so với bản vẽ của G.Gallilei bên cạnh xem sao nhé.

Trước Galile, với mắt thường người ta chỉ có thể thấy được 5 hành tinh và khoảng 2.000 ngôi sao có độ sáng đến cấp 6. Với kính Galile và các cải tiến sau đó, vũ trụ đã mở rộng ra với biết bao điều kỳ thú, với hàng triệu ngôi sao lấp lánh, những tinh vân, thiên hà xa xôi…

Ý nghĩa lớn nhất của phát minh này đã được thể hiện qua nhận xét của nhà triết học, toán học nổi tiếng người Pháp René Descarte, năm 1637 : “By taking our sense of sight far beyond the realm of our forebears' imagination, these wonderful instruments, the telescopes, open the way to a deeper and more perfect understanding of nature.”

3. Cải tiến của Kepler

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture17_150x203_79a55d06cff871858d4c01b0e04e677a

Johannes Kepler (1571-1630)

Năm 1611, Johannes Kepler (1571-1630), tác giả của 3 định luật nổi tiếng về chuyển động của các hành tinh trong hệ mặt trời (nhưng đó là chuyện sau này), được G.Gallile nhờ kiểm tra các kết quả quan sát của mình, ông đã bắt đầu quan tâm đến kính thiên văn.

Đôi khi trong cái rủi lại có cái may! J.Kepler mắt kém đã rất khó khăn khi dùng kính Gallile có trường nhìn rất hẹp. Chỉ cần một rung động nhẹ là trăng sao đều “chạy” mất tiêu.

Vốn là nhà toán học, ông đã nghiên cứu nguyên lý của kính và đề nghị dùng thấu kính hội tụ làm thị kính để mở rộng trường quan sát của kính và thế là Kính Kepler ra đời. Sáng kiến rất đơn giản nhưng hiệu quả không ngờ.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture12_447x131_7c3f22d482d501cea7946fb241497284

Độ phóng đại của kính Kepler cũng bằng f1 (tiêu cự vật kính) / f2 (tiêu cự thị kính)
Tại sao trường nhìn của kính Kepler lại lớn hơn? Lời giải thích rất đơn giản: chùm tia sáng qua thấu kính hội tụ sẽ bị lệch hướng về phía quang trục thay vì ra xa quang trục như với thấu kính phân kỳ. Bạn hãy so sánh bản vẽ kính Galile ở trên và bản vẽ kính Kepler này.

Với cùng độ phóng đại như nhau, mắt người quan sát trên kính Kepler đặt ngay quang trục còn dùng kính Galile phải dời lên trên khá xa quang trục mới nhìn được phía trên của ảnh, nếu không dời mắt, ta chỉ thấy được một phần dưới của ảnh.

Bạn hãy so sánh 2 tấm ảnh của cùng một ống kính với thị kính phân kỳ (kiểu Gallile) và hội tụ (Kepler) với độ phóng đại như nhau. Trường nhìn với thị kính hội tụ lớn gấp 4 lần kính phân kỳ!

Nếu bạn đã “lỡ” làm một kính Gallile như chúng tôi đã đề nghị ở trên, hãy thay thị kính bằng kính lúp tiêu cự 5cm, trường nhìn lúc này sẽ lớn hơn gấp nhiều lần, bạn sẽ không phải “dán’ mắt sát vào thị kính và nhất là rất dễ dò tìm mục tiêu quan sát. Chỉ tội cái hình ảnh bị lộn ngược đầu! Nhưng dùng để quan sát thiên văn thì không thành vấn đề. Cũng khá buồn cười là khuyết điểm này, sau này lại trở thành một đặc điểm để phân biệt kính thiên văn và kính viễn vọng dùng để quan sát mặt đất.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture1_8

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture1_8

Hình 1.Qua kính Galile

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture1_9

Hình 2. và kính Kepler có cùng độ phóng đại

Thật ra độ nét của kính Kepler không bằng kính Gallile, quang sai, đặc biệt là sắc sai cũng nhiều hơn nhất là ở độ phóng đại lớn. Bạn có thể thấy chú chim trong hình 2 bị viền màu xanh đỏ và không nét như hình 1. Hiện tượng sắc sai (ảnh bị viền màu) này đến lúc đó vẫn còn là một bí ẩn chưa ai giải thích được!

Để giảm bớt quang sai, thời đó, người ta chỉ có cách che bớt vật kính hay dùng vật kính có tiêu cự dài hơn.

Với chiếc kính Kepler vừa lắp, bạn hãy hướng về mặt trăng xem sao. Thị trường rộng hơn, dễ định vị mục tiêu hơn, nhưng đồng thời hình ảnh bị nhòe đi, viền màu, không còn rõ nét nữa. Bạn hãy cắt vài mảnh bìa tròn, tâm có lỗ đường kính từ 1-3 cm để làm màn chắn, che bớt ánh sáng đi vào vật kính và thử ngắm lại xem. Mặt trăng sẽ tối đi nhưng rõ nét hơn nhiều do đã loại bỏ các chùm tia sáng xa quang trục bị quang sai lớn.

Loại quang sai này được gọi là Cầu sai.

R. Descates, cũng là một nhà vật lý mà ta đã nhắc đến ở trên, đã xác định rằng với thấu kính hội tụ có mặt cầu, chùm tia sáng xa quang trục lại hội tụ về một điểm (a) gần hơn so với điểm hội tụ (c) của chùm tia gần quang trục.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture110_437x201_610dd8caae82fcf25ea78a5473f1cd1e

Cầu sai

Với thấu kính phẳng lồi, để triệt cầu sai, mặt lồi phải là mặt hyperboloit.

Vật lý 11 - KÍNH THIÊN VĂN 400Picture1_11

Ảnh một ngôi sao ở điểm được xem là "đúng tiêu cự" nhất, điểm b, cũng sẽ không là một điểm sáng mà là một đốm tròn nhòe.
Chỉ có điều công nghệ chế tạo thấu kính thời đó chưa làm được điều này. Mặt cầu là bề mặt "tự nhiên", dễ dàng có được khi mài 2 bề mặt với nhau theo mọi phương ngẫu nhiên với biên độ nhất định nào đó. Còn các bề mặt dạng khác thì rất khó vì không thể "đo" được. Các nhà thiên văn thời đó đành phải chấp nhận hy sinh độ sáng để có hình ảnh rõ nét hơn.

Ở đây có một điều khá kỳ lạ. Về mặt trực quan, có lẽ kính Kepler phải xuất hiện trước mới đúng. Ta có thể hình dung thế này: qua vật kính, ta có thể hứng ảnh một vật ở xa lên một tấm màn, ta sẽ dễ nghĩ đến chuyện xem ảnh này to, rõ hơn qua một chiếc kính lúp cầm tay rất thông dụng hơn là dùng kính phân kỳ để xem ảnh ảo của nó.

Có thể giả thiết rằng Kính kiểu Kepler đã thực sự xuất hiện trước nhưng vì hình ảnh lộn ngược của nó hoàn toàn không thích hợp để làm ngắm "địa văn" nên đã không phổ biến và bị quên lãng. J.Kepler chỉ là người "tái phát minh" ra kiểu kính mang tên mình !

Thiết kế của Kepler, vì ông chỉ thực hiện nó trên giấy, không được hưởng ứng ngay mà mãi đến 29 năm sau. Năm 1630, Christoph Scheiner, một tu sĩ dòng Tên cũng là nhà toán học người Đức áp dụng và phổ biến rộng.

Lê Quang Thủy

http://www.inventionofthetelescope.eu/400y_telescope/index.php?lang=en
http://www.astronomytelescope.net/astronomytelescope01.php
http://www.pacifier.com/~tpope/
http://www.scitechantiques.com/Galileo_telescope/
http://www.astrosurf.com/re/history_telescope.html
http://www.aip.org/history/cosmology/index.htm
THE STORY OF THE HERSCHELS A FAMILY OF ASTRONOMERS http://www.gutenberg.org/files/12340/12340-h/12340-h.htm
http://galileo.rice.edu/por/scientists.html
http://americanhistory.si.edu/collections/navigation/object.cfm?recordnumber=1247814
http://www.aip.org/history/cosmology/index.htm
http://amazing-space.stsci.edu/resources/explorations/groundup/lesson/scopes/ritchey/index.php
http://amazing-space.stsci.edu/resources/explorations/groundup/lesson/eras/huge-reflectors/index.php
http://www.astr.ua.edu/keel/telescopes/bta.html

Phần tiếp theo: Cuộc đua Kính thiên văn

NGUỒN
http://thienvanhoc.org/haac/kinh-thien-van/lich-su-kinh-thien-van/475-lich-su-kinh-thien-van-va-cac-phat-kien-thien-van-phan-2.html

Admin Tổng số bài gửi : 815 Join date : 19/10/2011

CÁC SẢN PHẨM THIÊN VĂN

http://www.thienvanhoc.org/forum/showthread.php?t=12092

» Lược sử Thiên Văn Học
» Vật lý 11 - Thấu kính
» Làm kính 3D từ vỏ đĩa CD
» Clip vui : "Nhà trẻ kinh dị"
» Kinh nghiệm làm bài thi của thủ khoa