นักดาราศาสตร์นำกล้องโทรทรรศน์ (Telescope) มาเป็นเครื่องมือในการศึกษาเทห์วัตถุท้องฟ้า เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์ มีคุณสมบัติที่สำคัญ 2 ประการคือ
          1. ความสามารถในการรวบรวมแสง - เลนส์หรือกระจกขนาดใหญ่ สามารถรวบรวมแสงได้มากกว่าดวงตาของมนุษย์
          2. ความสามารถในการขยาย - ช่วยเพิ่มขนาดของภาพ ทำให้เห็นรายละเอียดของวัตถุได้มากขึ้น    

หลักการเบื้องต้น

          อุปกรณ์ที่สำคัญของกล้องโทรทรรศน์คือ "เลนส์นูน" มีหน้าที่รวมแสงให้มาตกที่จุด "จุดโฟกัส" (focus)   เราเรียก ระยะทางระหว่างจุดกึ่งกลางของเลนส์กับจุดโฟกัสว่า "ความยาวโฟกัส"
          - หากเราใช้เลนส์นูนส่องมองวัตถุท ี่ระยะใกล้กว่ากว่าความยาวโฟกัส จะเห็นว่า เลนส์นูนช่วย
ในการขยายภาพ
          - หากเราใช้เลนส์นูนส่องมองวัตถุที่ ระยะไกลกว่าความยาวโฟกัส จะเห็นว่า เลนส์นูนรวมแสง แล้วให้ภาพหัวกลับ ดังภาพที่ 1

ภาพที่ 1 เลนส์นูนหักเหแสงให้ภาพหัวกลับ

           การทำงานของกล้องโทรทรรศน์อาศัย หลักการหักเหของแสงผ่านเลนส์นูนจำนวน 2 ชุด โดย
เลนส์แต่ละชุด ประกอบด้วยเลนส์ 2-3 ชิ้น สร้างจากเนื้อแก้วที่ต่างกัน ประกบกัน เพื่อแก้ความคลาดสี (ถ้าใช้เลนส์เดี่ยว จะให้ภาพขอบวัตถุเป็นสีรุ้ง เนื่องจากแสงแต่ละสีมีความยาวคลื่นไม่เท่ากัน จึงทำให้
ความยาวโฟกัสไม่เท่ากัน)   เลนส์ชุดหน้า มีขนาดใหญ่ เรียกว่า "เลนส์วัตถุ" (Objective Lens) ทำ
หน้าที่รวบรวมแสง  ส่วนเลนส์ชุดหลังซึ่งใช้มอง มีขนาดเล็ก เรียกว่า "เลนส์ตา" (Eyepiece) ทำหน้าที่
เพิ่มกำลังขยาย ดังที่แสดงในภาพที่ 2

ภาพที่ 2 การทำงานของเลนส์กล้องโทรทรรศน์
คลิก เพื่อดูภาพเคลื่อนไหว

กำลังรวมแสง

          คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของกล้องโทรทรรศน์คือ "กำลังรวมแสง" (Light-gathering power) กล้องโทรทรรศน์ช่วยให้นักดาราศาสตร์มองเห็น เทห์วัตถุในห้วงอวกาศ อาทิเช่น กาแล็กซี เนบิวลา และกระจุกดาวต่างๆ ซึ่งไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เนื่องจากระยะทางที่ไกลมาก ทำให้แสงของมันจางลง
           เลนส์นูนของกล้องโทรทรรศน์มีพื้นที่รับแสงได้มากกว่าดวงตาของมนุษย์ จึงมีกำลังรวมแสงที่มากกว่า   อย่างไรก็ตามเราไม่สามารถกำหนด ค่ากำลังรวมแสงของเลนส์เป็นค่าเฉพาะได้ หากแต่กำหนดได้ด้วยการเปรียบเทียบเท่านั้น

          ยกตัวอย่าง: เมื่อเปรียบเทียบเลนส์ของกล้องโทรทรรศน์ ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 cm กับดวงตาของเรา (กระจกตาดำ) ซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.5 cm  จะเห็นว่า เลนส์ของกล้องโทรทรรศน์ มีขนาดใหญ่กว่าถึง 100 เท่า และจะมีกำลังรวมแสงมากกว่าถึง 10,000 เท่า (100 ยกกำลังสอง)
          ลองคิดดูว่ากล้องโทรทรรศน์ Keck ที่ใหญ่ที่สุดในโลก บนเกาะฮาวาย มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เมตร จะมีกำลังรวมแสงมากกว่าตาของมนุษย์ กี่เท่า?

กำลังขยาย

          นอกจากคุณสมบัติในการรวมแสงแล้วนักดาราศาสตร์ยังต้องการ "กำลังขยาย"(Magnification)
ในการศึกษารายละเอียดของเทห์วัตถุท้องฟ้า อาทิเช่น พื้นผิวของดาวเคราะห์ และดวงจันทร์ พวกเขาสามารถปรับกำลังขยายของกล้องโทรทรรศน์ ด้วยการเปลี่ยนความยาวโฟกัสของเลนส์ตา ได้ตามสูตร

          ยกตัวอย่าง: ถ้าความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุ = 1000 mm ความยาวโฟกัสของเลนส์ตา
= 10 mm   กำลังขยายย่อมเท่ากับ 1000/10 คือ 100 เท่า
          ทว่าในทางปฏิบัตินั้น ถ้าเราเพิ่มกำลังขยายขึ้น 2 เท่า ความสว่างของภาพจะลดลง 4 เท่า
           ดังนั้น กำลังขยายสูงสุดที่ใช้งานได้จริงจึงอยู่ที่ค่าประมาณ 50 คูณด้วย ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของเลนส์วัตถุ ซึ่งมีหน่วยเป็นนิ้ว (แต่ไม่เกิน 400 เท่า)  เป็นต้นว่า กล้องขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 นิ้ว จะมีกำลังขยายที่ใช้งานได้ไม่เกิน 50 x 4 = 200 เท่า
           การใช้กำลังขยายที่สูงมาก จะทำให้ได้ภาพที่มีคุณภาพต่ำ มืด มัว และสั่นไหว เนื่องจากขณะที่เราขยายภาพดาว ก็จะขยายภาพของบรรยากาศโลกตามไปด้วย ทำให้ได้ภาพพร่ามัว และไหล คล้ายการมองเห็นวัตถุที่อยู่ในน้ำ

 

[หน้าหลัก] [ลิขสิทธิ์] [กิจกรรม] [สื่อการเรียนรู้] [ดัชนี]

© 2003 - 2010 The LESA Project
All rights reserved.