무채색망원경
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1. 개요
무채색 망원경은 색수차를 보정하기 위해 무채색 렌즈를 사용하는 굴절 망원경이다. 렌즈를 통과하는 빛의 파장에 따라 굴절 각도가 달라져 색에 따라 초점 거리가 달라지는 색수차를 보정한다. 무채색 렌즈는 분산이 다른 두 종류의 유리, 즉 플린트 유리와 크라운 유리를 결합하여 제작되며, 플린트 유리의 대기 침식에 대한 민감도 때문에 크라운 렌즈가 일반적으로 앞에 위치한다. 무채색 망원경 설계에는 리트로우 더블릿, 프라운호퍼 더블릿, 클라크 더블릿, 오일 간격 더블릿, 슈타인하일 더블릿 등이 있다.
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| 무채색망원경 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 이름 | 무색 수차 망원경 |
| 설명 | 색수차를 줄이는 굴절 망원경 설계 |
| 유형 | 굴절망원경 |
| 특징 | 색수차 감소 |
2. 작동 원리
렌즈를 통과하는 이미지는 빛의 파장에 따라 다른 각도로 굴절된다. 이는 빛의 색상에 따라 초점 거리가 달라지는 것을 반영한다. 예를 들어 초점면에서 이미지는 스펙트럼의 빨간색 끝 부분에 초점이 맞춰질 수 있지만 파란색 끝 부분에서는 흐려질 수 있다. 이 효과는 망원경의 중심 축에서 객체가 멀리 떨어져 있을수록 특히 두드러진다. 별의 이미지는 한쪽은 파란색, 다른 쪽은 주황색으로 보일 수 있다. 비색수차 대물렌즈를 가진 초기 굴절 망원경은 색수차를 가리기 위해 매우 긴 초점 거리로 제작되었다. 색차 보정 망원경은 이를 보정하기 위해 색차 보정 렌즈를 사용한다. 색차 보정 렌즈는 서로 다른 분산을 가진 두 종류의 유리로 만들어진 복합 렌즈이다. 하나는 오목 플린트 유리로 만들어진 렌즈로 분산이 비교적 높고, 다른 하나는 볼록 크라운 유리로 만들어진 렌즈로 분산이 낮다. 플린트 유리가 대기 침식에 더 취약하기 때문에 크라운 렌즈는 일반적으로 앞에 위치한다(예외: 슈타인하일 이중 렌즈). 렌즈 요소는 서로 옆에 장착되어 있고, 하나의 색수차는 다른 하나의 색수차로 상쇄되고 크라운 렌즈 요소의 양의 광학적 파워는 플린트 렌즈 요소의 음의 파워와 거의 같지 않도록 모양이 지정된다. 함께 이들은 두 개의 다른 파장의 빛을 공통 초점으로 가져오는 약한 양의 렌즈를 형성한다.
무채색 망원경은 무채색 렌즈를 사용하여 색수차를 보정하는 굴절 망원경이다. 빛이 렌즈를 통과할 때 다른 파장에 대해 다른 각도로 굴절되어, 빛의 색에 따라 초점 거리가 달라진다. 예를 들어 초점면에서 영상은 스펙트럼의 빨간색 끝에 초점이 맞춰지지만, 파란색 끝에는 흐릴 수 있다. 이 효과는 망원경의 중심축에서 물체가 멀리 떨어져 있을수록 특히 두드러지며, 별의 이미지는 한쪽은 파란색, 다른 쪽은 주황색으로 보일 수 있다. 초기 굴절 망원경은 색수차를 감추기 위해 매우 긴 초점 거리를 사용했다.
3. 무채색 망원경 설계
무채색 렌즈는 서로 다른 두 종류의 유리로 만들어진 복합 렌즈이다. 플린트 유리로 만든 오목 렌즈는 분산도가 비교적 높은 반면, 크라운 유리로 만든 볼록 렌즈는 분산도가 더 낮다. 플린트 유리는 대기 공격에 민감하여, 크라운 유리를 전면에 배치하는 경우가 많다(예: 슈타인하일 더블릿).[1] 렌즈들은 서로 옆에 장착되고 형상화되어, 하나의 색수차가 다른 색수차와 평형을 이루도록 한다. 그러나 크라운 렌즈의 양의 파워는 플린트 렌즈의 음의 파워와 같지 않아, 두 파장의 빛을 공통 초점으로 모으는 약한 양의 렌즈가 형성된다.
3. 1. 리트로우 더블릿 (Littrow doublet)
R1=R2인 양볼록 크라운 유리와 R3=-R2이고 평평한 후면을 가진 플린트 유리를 사용한다. R2와 R3는 같은 곡률 반경을 가지므로 그 사이에서 고스트 이미지를 생성할 수 있다. 또한 평평한 R4와 망원경 튜브 후면 사이에서도 고스트 이미지를 생성할 수 있다.
3. 2. 프라운호퍼 더블릿 (Fraunhofer doublet)
무채색 망원경은 무채색 렌즈를 사용하여 색수차를 보정하는 굴절 망원경이다. 이미지가 렌즈를 통과할 때 빛은 다른 파장에 대해 다른 각도로 굴절된다. 이렇게 하면 빛의 색에 따라 초점 거리가 생성된다. 예를 들어 초점면에서 영상은 스펙트럼의 빨간색 끝에 초점이 맞추어져 있지만 파란색 끝에는 흐릴 수 있다. 이 효과는 망원경의 중심축에서 물체가 멀리 떨어져 있을수록 특히 두드러진다. 별의 이미지는 한 쪽은 파란색으로 다른 쪽은 주황색으로 보일 수 있다. 무채색 목적을 가진 초기 굴절 망원경은 색수차를 감추기 위해 매우 긴 초점 거리를 가지고 제작되었다. 무채색 망원경은 이를 교정하기 위해 무채색 렌즈를 사용한다. 무채색 렌즈는 서로 다른 두 종류의 유리로 만들어진 복합 렌즈이다. 플린트 유리로 만든 오목렌즈인 한 요소는 분산도가 비교적 높은 반면 크라운 유리로 만든 볼록렌즈인 다른 요소는 분산도가 더 낮다. 대기 공격에 대한 플린트 유리의 민감도가 높기 때문에 크라운 렌즈는 일반적으로 전면에 배치된다. 하나의 색수차가 다른 하나의 색수차에 의해 평형을 이루도록 렌즈 소자들은 서로 옆에 장착되고 형상화되지만 크라운 렌즈 소자의 양의 파워는 플린트 렌즈 소자의 음의 파워와 동등하지 않는다. 이러한 색수차의 효과와 함께 두 개의 다른 파장의 빛을 공통의 초점으로 가져오는 약한 양의 렌즈를 형성한다.[1]
R1은 R2보다 크고, R2는 R3에 가깝게 설정되지만 같지는 않다. R4는 대개 R3보다 크다.[1]
3. 3. 클라크 더블릿 (Clark doublet)
R1=R2인 양볼록 크라운 유리 렌즈와 R3~R2, R4>>R3인 플린트 유리 렌즈를 사용한다. R3는 R2보다 약간 짧게 설정하여 R2와 R3 사이에 초점 불일치를 만들어 크라운과 플린트 사이의 고스트 이미지를 줄인다.
3. 4. 오일 간격 더블릿 (Oil spaced doublet)
관과 플린트 사이의 오일 사용은 고스트 현상을 제거하며, 특히 R2=R3인 경우에 효과적이다.[1] 또한 빛 투과율을 약간 증가시키고 R2와 R3의 오차 영향을 줄일 수 있다.[1]
3. 5. 슈타인하일 더블릿 (Steinheil doublet)
무채색 망원경은 무채색 렌즈를 사용하여 색수차를 보정하는 굴절 망원경이다. 이미지가 렌즈를 통과할 때에 빛은 다른 파장에 대해 다른 각도로 굴절된다. 이렇게 하면 빛의 색에 따라 초점 거리가 생성된다. 예를 들어 초점면에서 영상은 스펙트럼의 빨간색 끝에 초점이 맞추어져 있지만 파란색 끝에는 흐릴 수 있다. 이 효과는 망원경의 중심축에서 물체가 멀리 떨어져 있을수록 특히 두드러진다. 별의 이미지는 한 쪽은 파란색으로 다른 쪽은 주황색으로 보일 수 있다. 무채색 목적을 가진 초기 굴절 망원경은 색수차를 감추기 위해 매우 긴 초점 거리를 가지고 제작되었다. 무채색 망원경은 이를 교정하기 위해 무채색 렌즈를 사용한다. 무채색 렌즈는 서로 다른 두 종류의 유리로 만들어진 복합 렌즈이다. 플린트 유리로 만든 오목 렌즈인 한 요소는 분산도가 비교적 높은 반면 크라운 유리로 만든 볼록 렌즈인 다른 요소는 분산도가 더 낮다. 대기 공격에 대한 플린트 유리의 민감도가 높기 때문에 크라운 렌즈는 일반적으로 전면에 배치된다.(예: 슈타인힐 더블릿)[1] 하나의 색수차가 다른 하나의 색수차에 의해 평형을 이루도록 렌즈 소자들은 서로 옆에 장착되고 형상화되지만 크라운 렌즈 소자의 양의 파워는 플린트 렌즈 소자의 음의 파워와 동등하지 않는다. 이러한 색수차의 효과와 함께 두 개의 다른 파장의 빛을 공통의 초점으로 가져오는 약한 양의 렌즈를 형성한다.
플린트 렌즈가 먼저 위치하는 이중 렌즈는 프라운호퍼 더블릿[1]보다 더 강한 곡률이 필요하다.
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