Оптичні прилади для дослідження Всесвіту
email: voronenko@54.edu.ks.ua
Космічний простір, який також називається всесвітом, описує область, де існує матерія, енергія, планети, зорі, галактики та інші космічні об'єкти. Всесвіт включає в себе все, що існує в космосі, і є об'єктом дослідження астрономії та космології.
Типи оптичних приладів для дослідження Всесвіту:
Оптичні прилади відіграють ключову роль у вивченні Всесвіту, надаючи астрономам можливість спостерігати та аналізувати світло, яке надходить від космічних об'єктів. Деякі з найважливіших оптичних приладів у астрономії включають:
1. Оптичні телескопи:
Рефлектори: Використовують дзеркала для фокусування світла. Прикладом є телескопи типу Ньютона.
Рефрактори: Використовують лінзи для фокусування світла. Класичний телескоп Галілея є прикладом рефрактора.
2. Спектрографи:
Вимірюють світловий спектр, розкладаючи світло на різні кольори. Це дозволяє вченим вивчати характеристики світла від зір та інших об'єктів.
3. Фотометри:
Використовуються для вимірювання інтенсивності світла в різних кольорах, дозволяючи астрономам отримувати дані про яскравість об'єктів.
4. Астрокамери:
Записують зображення космічних об'єктів. Сучасні астрокамери використовують цифрові сенсори для збереження даних.
5. Астрономічні фотографічні пластини:
Використовуються для фіксації та реєстрації світлових зображень. Хоча вони втратили свою популярність через цифрові технології, але деякі дослідження використовують архіви фотографічних пластин для аналізу змін у часі.
6. Коронографи:
Використовуються для блокування світла від яскравих об'єктів, дозволяючи вивчати оточуючі їх слабкі деталі, наприклад, екзопланети біля зір.
7. Інтерферометри:
Об'єднують світло з кількох телескопів, створюючи таким чином великий віртуальний телескоп. Це дозволяє отримати високу роздільну здатність.
Ці прилади використовуються для дослідження властивостей зір, галактик, туманностей, а також виявлення нових об'єктів у Всесвіті. Оптичні дані грають важливу роль у розкритті та розумінні таємниць Всесвіту.
Телескопи
Телескопи є одним з найважливіших приладів для вивчення всесвіту. Вони дозволяють науковцям спостерігати віддалені об'єкти на небі, включаючи зірки, галактики, планети та комети. Найбільш потужні телескопи знаходяться на землі та в космосі і використовуються для дослідження космічного простору.
Назва складається з двох грецьких слів: “теле” – вдалину, далеко; “скопео” – дивлюся.
Перший пристрій для спостереження далеких предметів на Землі – зорову трубу – винайшов на початку 17 століття датський оптик І. Ліпперсгей. Але тільки Галілей зорову трубу перетворив в астрономічний прилад – телескоп.
В телескопах використовуються лінзи і дзеркала.
Лінза - це прозорий об'єкт, зазвичай виготовлений з оптичного скла чи іншого матеріалу, який може вигинати світло. Цей об'єкт має форму, що зазвичай нагадує півкулю або плоску поверхню.
Лінзи використовуються в оптиці для фокусування чи розсіювання світла, а також для створення зображень об'єктів. Їх використовують в різних пристроях, таких як окуляри, лінзові фотоапарати, телескопи та мікроскопи.
Є два основних типи лінз:
Збиральні: Товста в центрі і тонка на краях. Вони фокусують світло, збільшуючи об'єкти та створюючи реальні зображення.
Розсіювальні: Тонка в центрі і товста на краях. Вони розсіюють світло, роблячи його промені розходженими.
Лінзи грають ключову роль в оптиці та мають різноманітні застосування в науці, техніці та медицині.
Телескоп Галілея.
25 серпня 1609 року Галілео Галілей продемонстрував Великій раді і дожу Венеції новий пристрій — телескоп, який складався з двох лінз і давав трикратне збільшення.
Продовжуючи удосконалення лінз, Галілей створив телескоп із 33-кратним збільшенням, з допомогою якого в липні 1609 року відкрив існування кратерів і гір на Місяці, плям на Сонці, довів обертання Сонця навколо своєї осі, а 7-13 січня 1610 року відкрив чотири супутника Юпітера, які він назвав "планетами Медічі", за іменем відомого флорентійського сімейства. Удосконаливши свій пристрій, Галілей виявив, що Чумацький шлях складається з безлічі зірок.
Принцип дії телескопа Галілея:
Збирання світла: Збиральна лінза збирає світло від об'єкта, над яким проводиться спостереження.
Утворення зображення: Збиране світло проходить через систему лінз і утворює збільшене, зібране зображення об'єкта. Це зображення виникає на задньому кінці телескопа.
Спостереження через окуляр: Зібране зображення потім подається в окуляр, що збільшує його, і ви бачите збільшену картину того, що спостерігаєте.
Телескоп Ньютона.
Телескоп Ньютона - це оптичний телескоп, який був винайдений англійським вченим Ісааком Ньютоном в 1670 році. Основний принцип дії телескопа Ньютона ґрунтується на використанні зворотного відображення світла за допомогою великого дзеркала.
Принцип дії телескопа Ньютона:
У телескопах Ньютона первинне дзеркало збирає і фокусує вхідні світлові промені. Світло, відбите від головного дзеркала, потрапляє на окуляр через вторинне, плоске дзеркало. Фокусуюча лінза в окулярі заломлює світлові промені, вони стають паралельними і в такому вигляді потрапляють в око.
Такий принцип дозволяє отримувати зображення небесних об'єктів за допомогою великого дзеркала, що забезпечує більш яскраві та деталізовані зображення, ніж традиційні оптичні телескопи.
Призначення телескопів
Збирати випромінювання від небесних світил на приймальний пристрій (око, ¨фотографічну пластинку, спектрограф і ін.);
Будувати у своїй фокальній площині зображення об'єкту або певної ділянки неба;
Допомогти розрізняти об'єкти, розташовані на близькій кутовій відстані один від ¨одного, що непомітно неозброєним оком
Сучасні наземні оптичні телескопи
Великий телескоп Канарських островів
Найбільший телескоп у світі, що входить до складу обсерваторії "Дель Рок де лос Мучачос" на Канарських островах (о.Пальма, м. Лас Пальмас) у Іспанії. Телескоп-рефлектор має дзеркало діаметром в 10,4 м., котре складається з 36 шестикутних сегментів, і найпередовішу технологію спостереження за космічними тілами. Відкрито 24 липня 2009 р
Англо-австралійський телескоп (ААТ)
3,9-метровий телескоп-рефлектор, що знаходиться у власності і фінансований спільно урядами Австралії та Великобританії. Розташований в Обсерваторії Сайдинг-Спрінг (штат Новий Південний Уельс, Австралія). Телескоп, збудований на початку 1970-х рр., має екваторіальної установку. Планові спостереження почалися в 1975 р. Управляє телескопом Дирекція Англо-австралійського телескопу (ДААТ). Це перший у світі телескоп з комп'ютерним управлінням. Разом з цим універсальним телескопом використовується безліч різних приладів, що призвело до важливих наукових відкриттів і дозволило отримати ефектні фотографії південного зоряного неба.
Сучасні орбітальні оптичні телескопи
Космічний телескоп «Габбл»
Або космічний телескоп Габбла[2] (англ. Hubble Space Telescope, HST) — американський оптичний телескоп, розташований на навколоземній орбіті з 1990 року. Спільний проєкт NASA і Європейського космічного агентства (ЄКА). Телескоп названо на честь американського астронома Едвіна Габбла. (інформація з сайту https://uk.wikipedia.org/wiki/Габбл_(телескоп) )
Телескоп «Хаббл» (Hubble Space Telescope) — це космічний телескоп, який надає нам можливість докладно вивчати космічний простір. Онамікроскопічні деталі далеких галактик, зір та інших об'єктів у всесвіті.
Основні характеристики телескопа "Хаббл":
Розташування: Розташований на орбіті навколо Землі, телескоп «Хаббл» отримує зображення з космосу, де вплив атмосфери Землі є мінімальним.
Оптична система: Використовує оптичні та наукові інструменти для збору і аналізу світла від космічних об'єктів.
Фотокамера: Одна з основних наукових інструментів - це фотокамера, яка здатна робити високоякісні фотографії космічних об'єктів.
Спектрометри: Вимірюють властивості світла, розкладаючи його на різні кольори.
Телескопічна система: Має можливість фокусуватися на конкретних об'єктах та отримувати деталізовані зображення.
Дослідження чорних дір, галактик, планет: Телескоп «Хаббл» виграв значну роль у вивченні віддалених об'єктів, чорних дір, структури галактик, а також допомагає в вивченні планет нашої Сонячної системи.
Досліджуємо космос разом з Hubble
науковий проєкт від NASA
науковий проєкт від NASA
NASA, або Національне аеронавтичне та космічне управління (National Aeronautics and Space Administration), є американським федеральним агентством, відповідальним за цивільні космічні дослідження та дослідження аерокосмічних явищ. Основана в 1958 році, NASA виконує широкий спектр завдань, пов'язаних із вивченням космосу та розвитком аерокосмічних технологій.
ПРАКТИЧНА РОБОТА
Відеопоясннення до виконання практичної роботи
Створимо проєкт в онлайн середовищі Scratch.
https://scratch.mit.edu/projects/editor/
Задача:
Дослідити використання алгоритмів з повторенням і розгалуженням для реалізації творчих завдань;
Створити імітацію роботи телескопу.
Крок 1.
Відкрийте середовище програмування Scratch https://scratch.mit.edu/projects/editor.
Видаліть спрайт кота і додайте з бібліотеки:
Cцену Stars
Спрайт ракети Sun
Намалюйте власний спрайт - червоне коло (використовуйте пояснення з відео)
За допомогою інструментів вбудованого графічного редактора
1. Вкажіть параметр без зафарбовування.
2. Оберіть колір і розмір лінії (червоний колір, розмір 50).
3. За допомогою інструменту Коло створіть намалюйте спрайт.
Детальний опис цього процесу дивись в відеопояснненні до практичної роботи
Крок 2. Програмуємо рух телескопу
Для того щоб керувати телескопом, створюємо цикл Завжди, в якому буде відбуватися повторення команди Ковзати 1 сек до вказівник.
Крок 3. Програмуємо спрайт Sun
1. Задаємо розмір спарйту 10.
2. Створюємо цикл Завжди, в якому буде відбуватися розгалуження.
Крок 4. Створюємо дублікати Sun.
Для створення дублікату об'єкта необхідно натиснути праву кнопку мишки і обрати пункт Дублювати.
Детальний опис цього процесу дивись в відеопояснненні до практичної роботи
ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ:
1. Виконати практичну роботу і надіслати на електронну пошту вчителя voronenko@54.edu.ks.ua
2. Пройти тест (повторення попереднього уроку) https://onlinetestpad.com/c2khfz446onj2