كاميرا شميدت
كاميرا شميدت ، والتي يشار إليها أيضًا باسم تلسكوب شميدت ، هي تلسكوب فلكي مصمم لتوفير مجالات رؤية واسعة مع انحرافات محدودة . تم اختراع هذا التصميم من قبل برنهارد شميدت في عام 1930. من الأمثلة البارزة على ذلك تلسكوب صامويل أوشين (الذي كان يُعرف سابقًا باسم بالومار شميدت)، وتلسكوب شميدت في المملكة المتحدة، وتلسكوب شميدت التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي؛ وقد وفرت هذه التلسكوبات المصدر الرئيسي للتصوير الفوتوغرافي للسماء بالكامل من عام 1950 حتى عام 2000، عندما تولت أجهزة الكشف الإلكترونية المهمة. ومن الأمثلة الحديثة على ذلك تلسكوب كيبلر الفضائي الذي يرصد الكواكب الخارجية.
ومن بين التصاميم الأخرى ذات الصلة كاميرا رايت وتلسكوب لوري-هوتون .
الاختراع والتصميم
تعديلصانع البصريات الإستوني الألماني برنهارد شميدت اخترع كاميرا شميدت في عام 1930. مكوناتها البصرية تتكون من مرآة أساسية كروية سهلة الصنع، وعدسة تصحيحية غير كروية، تُعرف باسم لوحة تصحيح شميدت ، وتقع في مركز انحناء المرآة الأساسية. يتم وضع الفيلم أو أي جهاز كشف آخر داخل الكاميرا، عند التركيز الأساسي. يتميز التصميم بالسماح بنسب بؤرية سريعة للغاية، مع التحكم في الغيبوبة والاستجماتيزم . كاميرات شميدت تحتوي على مستويات بؤرية منحنية بقوة شديدة، مما يتطلب أن يكون الفيلم أو اللوحة أو أي جهاز كشف آخر منحنيًا بشكل مماثل. في بعض الحالات، يتم تصنيع الكاشف بشكل منحني؛ وفي حالات أخرى يتم تشكيل الوسائط المسطحة ميكانيكيًا لتتوافق مع شكل المستوى البؤري من خلال استخدام مشابك أو مسامير تثبيت، أو عن طريق تطبيق فراغ . في بعض الأحيان يتم استخدام مسطح المجال ، وهو في أبسط أشكاله عبارة عن عدسة محدبة مستوية أمام لوحة الفيلم أو الكاشف. نظرًا لأن لوحة التصحيح تقع في مركز انحناء المرآة الأساسية في هذا التصميم، يمكن أن يكون طول الأنبوب طويلًا جدًا بالنسبة لتلسكوب واسع المجال.[1] هناك أيضًا عيوب تتمثل في وجود عائق حامل الفيلم أو الكاشف المثبت عند التركيز في منتصف مجموعة الأنبوب، حيث يتم حجب كمية صغيرة من الضوء ويحدث فقدان في التباين في الصورة بسبب تأثيرات حيود العائق وبنية دعمه.[2]
لوحة تصحيح شميدت
تعديل
لوحة تصحيح شميدت هي عدسة غير كروية تعمل على تصحيح الانحراف الكروي الناتج عن المرآة الأساسية الكروية لتصميمات تلسكوب شميدت أو شميدت-كاسيجرين . تم اختراعها بواسطة برنهارد شميدت في عام 1931، على الرغم من أنه ربما تم اختراعها بشكل مستقل بواسطة عالم الفلك الفنلندي يورجو فايسالا في عام 1924 (يُطلق عليها أحيانًا اسم كاميرا شميدت-فايسالا نتيجة لذلك). قدمه شميدت في الأصل كجزء من تلسكوب التصوير الفوتوغرافي واسع المجال، كاميرا شميدت. يتم استخدامه الآن في العديد من تصميمات التلسكوبات الأخرى، وعدسات الكاميرات، وأنظمة عرض الصور التي تستخدم مرآة أساسية كروية.
وظيفة
تعديل
لوحات تصحيح شميدت تعمل لأنها عدسات غير كروية ذات انحراف كروي يساوي ولكن يعاكس المرايا الأساسية الكروية التي توضع أمامها. يتم وضعها في مركز انحناء " C " للمرايا لكاميرا شميدت نقية وخلف التركيز الأساسي لكاميرا شميدت-كاسيجرين . مصحح شميدت أكثر سمكًا في المنتصف والحافة. يؤدي هذا إلى تصحيح مسارات الضوء بحيث يتم توجيه الضوء المنعكس من الجزء الخارجي للمرآة والضوء المنعكس من الجزء الداخلي للمرآة إلى نفس البؤرة المشتركة " F ". يقوم مصحح شميدت بتصحيح الانحراف الكروي فقط. لا يتغير البعد البؤري للنظام.
تصنيع
تعديلممكن تصنيع لوحات تصحيح شميدت بطرق عديدة. الطريقة الأكثر أساسية، والتي تسمى "النهج الكلاسيكي"، تتضمن تشكيل المصحح بشكل مباشر عن طريق طحن وتلميع الشكل غير الكروي في قطعة زجاجية مسطحة باستخدام أدوات مصممة خصيصًا حسب الشكل والحجم. الطريقة هذه تتطلب درجة عالية من المهارة والتدريب من جانب مهندس البصريات الذي يصنع المصحح.[3] شميدت وضع مخطط ثانٍ أكثر أناقة لإنتاج الشكل المعقد المطلوب للوحة التصحيح.[4] تم وضع قرص زجاجي رقيق ذو سطح مستوٍ دقيق ومصقول تمامًا على كلا الجانبين على مقلاة معدنية صلبة ثقيلة. تم صقل السطح العلوي للوعاء حول حافة القرص الزجاجي بزاوية أو شطبة دقيقة بناءً على معامل مرونة نوع الزجاج المحدد الذي تم استخدامه. تم تثبيت اللوحة الزجاجية على الحافة الأرضية للمقلاة. بعد ذلك، تم استخدام مضخة تفريغ لإخراج الهواء بين المقلاة والزجاج من خلال ثقب صغير في وسط المقلاة حتى يتم الوصول إلى ضغط سلبي معين. أدى هذا إلى تشوه لوحة الزجاج قليلاً. تم بعد ذلك طحن السطح العلوي المكشوف من الزجاج وتلميعه بشكل كروي. عندما تم تحرير الفراغ، عاد السطح السفلي للوحة إلى شكله المسطح الأصلي بينما كان السطح العلوي يتمتع بالشكل الكروي المطلوب للوحة مصحح شميدت. إن طريقة شميدت في حساب الفراغ نادراً ما تستخدم اليوم. يعد الحفاظ على الشكل عن طريق الفراغ المستمر أمرًا صعبًا، كما أن الأخطاء في حلقة الختم O وحتى التلوث خلف اللوحة قد يؤدي إلى حدوث أخطاء بصرية.[3] يمكن أن تنكسر اللوحة الزجاجية أيضًا إذا تم ثنيها بدرجة كافية لإنشاء منحنى للتلسكوبات ذات النسبة البؤرية f/2.5 أو أسرع.[5] بالإضافة إلى ذلك، بالنسبة لنسب التركيز البؤري السريعة، فإن المنحنى الذي تم الحصول عليه ليس دقيقًا بدرجة كافية ويتطلب تصحيحًا إضافيًا باليد.
الطريقة الثالثة، التي اخترعها توم جونسون وجون أورورك في عام 1970 لشركة سيليسترون ، تستخدم وعاء فراغ مع الشكل الصحيح للمنحنى المُشكَّل مسبقًا في قاع الوعاء، ويُسمى "الكتلة الرئيسية". يتم بعد ذلك تلميع السطح العلوي المكشوف ليصبح مسطحًا مما يؤدي إلى إنشاء مصحح بالشكل الصحيح بمجرد تحرير الفراغ.[3] يؤدي هذا إلى إزالة الحاجة إلى الاحتفاظ بشكل ما من خلال تطبيق فراغ دقيق ويسمح بالإنتاج الضخم لألواح التصحيح من نفس الشكل الدقيق.
الصعوبات الفنية المرتبطة بإنتاج لوحات تصحيح شميدت أدت إلى دفع بعض المصممين، مثل دميتري دميترييفيتش ماكسوتوف وألبرت بويرز ، للتوصل إلى تصميمات بديلة باستخدام عدسات تصحيح هلالية أكثر تقليدية.
التطبيقات
تعديل
بسبب مجال رؤيتها الواسع، تُستخدم كاميرا شميدت عادةً كأداة مسح لبرامج الأبحاث التي يجب فيها تغطية مساحة كبيرة من السماء. وتشمل هذه المهام المسوحات الفلكية ، وعمليات البحث عن المذنبات والكويكبات ، ودوريات المستعرات العظمى . كاميرات شميدت و التصاميم المشتقة منها تُستخدم بشكل متكرر لتتبع الأقمار الصناعية الأرضية.
على الأرض
تعديلتم بناء أول تلسكوبات شميدت كبيرة نسبيًا في مرصد هامبورغ ومرصد بالومار قبل وقت قصير من الحرب العالمية الثانية . بين عامي 1945 و1980، تم بناء حوالي ثمانية تلسكوبات شميدت كبيرة (1 متر أو أكبر) حول العالم.
من بين كاميرات شميدت الشهيرة والمنتجة بشكل خاص تلسكوب أوشين شميدت في مرصد بالومار ، والذي اكتمل بناؤه في عام 1948. تم استخدام هذه الأداة في مسح السماء الذي أجرته الجمعية الجغرافية الوطنية - مرصد بالومار (POSS، 1958)، ومسح POSS-II، ومسح بالومار-ليدن (الكويكبات)، ومشاريع أخرى.
انخرط المرصد الجنوبي الأوروبي باستخدام تلسكوب شميدت بقطر متر واحد في لا سيلا ومجلس أبحاث العلوم في المملكة المتحدة باستخدام تلسكوب شميدت بقطر 1.2 متر في مرصد سايدنج سبرينج في مسح سماوي تعاوني لاستكمال مسح بالومار السماوي الأول، ولكن مع التركيز على نصف الكرة الجنوبي. شجعت التحسينات التقنية التي تم تطويرها خلال هذا المسح على تطوير مسح السماء الثاني لمرصد بالومار (POSS II).[6]
التلسكوب المستخدم في برنامج البحث عن الأجرام القريبة من الأرض بمرصد لوويل (LONEOS) هو أيضًا عبارة عن كاميرا شميدت. يعد تلسكوب شميدت التابع لمرصد كارل شوارزشيلد أكبر كاميرا شميدت في العالم.
مقرها الفضاء
تعديلتلسكوب شميدت كان موجود في قلب القمر الصناعي هيباركوس (1989-1993) التابع لوكالة الفضاء الأوروبية . تم استخدام ذلك في مسح هيباركوس الذي رسم خريطة لمسافات أكثر من مليون نجم بدقة غير مسبوقة: حيث شمل 99% من جميع النجوم حتى القدر 11. كانت المرآة الكروية المستخدمة في هذا التلسكوب دقيقة للغاية؛ فإذا تم تكبيرها إلى حجم المحيط الأطلسي ، فإن النتوءات على سطحها ستكون حوالي 10 سم. سم ارتفاع.[7]
مقياس الضوء كيبلر ، المثبت على تلسكوب كيبلر الفضائي التابع لوكالة ناسا (2009-2018)، أكبر كاميرا شميدت يتم إطلاقها إلى الفضاء.
تطبيقات أخرى
تعديلفي مرصد يركس ، تم استخدام تلسكوب شميدت صغير لاستنباط موضع بصري دقيق للسحابة الكوكبية NGC 7027 للسماح بالمقارنة بين الصور والخرائط الراديوية للجسم في عام 1977.[8]
من أوائل سبعينيات القرن العشرين، قامت شركة سيليسترون بتسويق كاميرا شميدت مقاس 8 بوصات. تم تركيز الكاميرا في المصنع وكانت مصنوعة من مواد ذات معاملات توسع منخفضة حتى لا تحتاج أبدًا إلى التركيز في الميدان. تطلبت النماذج المبكرة من المصور قطع وتطوير إطارات فردية من 35 فيلم مقاس 1.25 مم، حيث أن حامل الفيلم لا يمكنه حمل سوى إطار واحد من الفيلم. تم إنتاج حوالي 300 كاميرا Celestron Schmidt.
نظام شميدت كان شائع الاستخدام، حيث تم استخدامه بشكل عكسي، في أنظمة عرض التلفزيون ، وخاصة تصميم Advent الذي صممه هنري كلوس .[9] تم استخدام أجهزة عرض شميدت كبيرة الحجم في المسارح، ولكن تم تصنيع أنظمة صغيرة بحجم 8 بوصات للاستخدام المنزلي والأماكن الصغيرة الأخرى.
التصاميم المشتقة
تعديلشميدت بدون عدسة
تعديلفي ثلاثينيات القرن العشرين، لاحظ شميدت أنه من الممكن استبدال لوحة التصحيح بفتحة بسيطة في مركز انحناء المرآة لكاميرا بطيئة (نسبة f عالية عدديًا). تم استخدام هذا التصميم لبناء نموذج عمل بمقياس 1/8 من Palomar Schmidt، مع مجال 5 درجات.[10] تم إطلاق الاسم المستعار "Schmidt بدون عدسة" على هذا التكوين.
شميدت-فيسالا
تعديليورجو فايسالا في الأصل صمم "كاميرا فلكية" مشابهة لـ "كاميرا شميدت" التي صممها برنهارد شميدت، ولكن التصميم لم يُنشر. لقد ذكر فايسالا ذلك في ملاحظات محاضراته في عام 1924 مع حاشية: "المستوى البؤري الكروي الإشكالي". بمجرد أن رأى فايسالا منشور شميدت، سارع إلى حل مشكلة تسطيح المجال في تصميم شميدت عن طريق وضع عدسة محدبة مزدوجة قليلاً أمام حامل الفيلم. يُعرف هذا النظام الناتج باسم: كاميرا Schmidt – Väisälä أو أحيانًا باسم كاميرا Väisälä .
بيكر-شميدت
تعديلجيمس بيكر من جامعة هارفارد عدل صمم كاميرا شميدت في عام 1940، لتشمل مرآة ثانوية محدبة، والتي تعكس الضوء باتجاه المرآة الأساسية. تم بعد ذلك تركيب اللوحة الفوتوغرافية بالقرب من الأساسي، في مواجهة السماء. يُطلق على هذا النوع اسم كاميرا بيكر-شميدت.
بيكر-نون
تعديل
تصميم Baker–Nunn، الذي صممه Baker و Joseph Nunn ، يستبدل لوحة تصحيح كاميرا Baker-Schmidt بعدسة تصحيح ثلاثية صغيرة أقرب إلى تركيز الكاميرا. لقد استخدمت 55 فيلم بعرض 1 مم مشتق من عملية التصوير السينمائي Cinemascope 55.[11][12] تم استخدام اثني عشر كاميرا من نوع Baker-Nunn بفتحة عدسة f/0.75 بقطر 20 بوصة – كل منها تزن 3.5 طن بما في ذلك حامل متعدد المحاور يسمح لها بتتبع الأقمار الصناعية في السماء – بواسطة مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية لتتبع الأقمار الصناعية من يونيو 1958 حتى منتصف السبعينيات.[13]
ميرسين-شميدت
تعديلتتكون كاميرا ميرسين-شميدت من مرآة أولية مكافئة مقعرة، ومرآة ثانوية كروية محدبة، ومرآة ثالثية كروية مقعرة. تؤدي المرآتان الأوليان (تكوين ميرسين) نفس وظيفة لوحة التصحيح في جهاز شميدت التقليدي. تم اختراع هذا النموذج من قبل بول في عام 1935.[14] قدمت ورقة بحثية لاحقة كتبها بيكر [15] تصميم بول بيكر، وهو تكوين مشابه ولكن بمستوى بؤري مسطح.[16]
شميدت نيوتن
تعديلإن إضافة مرآة ثانوية مسطحة بزاوية 45 درجة إلى المحور البصري لتصميم شميدت يؤدي إلى إنشاء تلسكوب شميدت-نيوتن .
شميدت-كاسيجرين
تعديلإن إضافة مرآة ثانوية محدبة إلى تصميم شميدت لتوجيه الضوء عبر ثقب في المرآة الأساسية يؤدي إلى إنشاء تلسكوب شميدت-كاسيجرين .
التصميمان الأخيران يحظيان بشعبية كبيرة لدى مصنعي التلسكوبات لأنهما صغيران الحجم ويستخدمان بصريات كروية بسيطة.
كاميرات شميدت
تعديلكاميرات شميدت البارزة و/أو ذات الفتحة الكبيرة.
| كاميرات شميدت الكبيرة المختارة حسب السنة | |||||||
| المرصد | فتحة | سنين) | ملحوظة | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| مرصد بالومار | 46 سم | 1936 | الأول في أمريكا الشمالية | ||||
| مرصد بالومار | 122 سم | 1948 | تلسكوب صامويل أوشين | ||||
| مرصد هامبورغ | 80 سم | 1954 | تم نقله إلى مرصد كالار ألتو في عام 1974 | ||||
| مرصد كارل شوارزشيلد | 134 سم | 1960 | أكبر فتحة [17] | ||||
| مرصد كونكولي | 60 سم | 1962 | في بيشكستيتو ، المجر | ||||
| مرصد كفيستابيرج | 100 سم | 1963 | الأكبر في الدول الاسكندنافية [18] | ||||
| مرصد لا سيلا | 100 سم | 1971 | المرصد الجنوبي الشرقي [19] | ||||
| مرصد سايدنج سبرينج | 120 سم | 1973 | تلسكوب شميدت في المملكة المتحدة | ||||
| تلسكوب كيبلر الفضائي | 95 سم | 2009 | فوتمتر كيبلر ، وهو الأكبر في الفضاء | ||||
انظر أيضا
تعديل- أنواع التلسكوبات
- تلسكوب ماكسوتوف
- مصحح الغضروف الهلالي
- كاميرا رايت
الملاحظات والمراجع
تعديل- ↑ "Telescope Optics – Schmidt". مؤرشف من الأصل في 2009-10-20. اطلع عليه بتاريخ 2014-10-01.
- ↑ "Obstruction" in optical instruments Archived 2010-06-20 at the Wayback Machine
- ↑ أ ب ت المرجع غلط: اكتب عنوان المرجع فى النُص بين علامة الفتح
<ref>وعلامة الافل</ref>فى المرجعpatent124 - ↑ Hodges، Paul C. (يناير 1948)، "Bernhard Schmidt and his Reflector Camera"، The American Journal of Roentgenology and Radium Therapy، ج. 59
{{استشهاد}}: الوسيط|ref=harvغير صالح (مساعدة) والوسيط غير المعروف|separator=تم تجاهله (مساعدة) - ↑ Everhart، Edgar (مايو 1966)، "Making Corrector Plates by Schmidt's Vacuum Method"، Applied Optics، ج. 5 ع. 5: 713–715، Bibcode:1966ApOpt...5..713E، DOI:10.1364/AO.5.000713، PMID:20048933
{{استشهاد}}: الوسيط|ref=harvغير صالح (مساعدة) والوسيط غير المعروف|separator=تم تجاهله (مساعدة) - ↑ Pratt, N. M. (1977). "The COSMOS measuring machine". Vistas in Astronomy. ج. 21 ع. 1: 1–42. Bibcode:1977VA.....21....1P. DOI:10.1016/0083-6656(77)90001-0.
- ↑ "Hipparcos overview". مؤرشف من الأصل في 2008-09-13. اطلع عليه بتاريخ 2011-03-02.
- ↑ Cudworth، K. M.؛ Oravecz، M. (1978). "Astrometry with a small Schmidt telescope - The position of NGC 7027". Publications of the Astronomical Society of the Pacific. ج. 90: 333. Bibcode:1978PASP...90..333C. DOI:10.1086/130337.
- ↑ C.P. Gilmore (1979)، "Three new ways to low-cost, super-bright giant-screen TV"، Popular Science: 30–33
{{استشهاد}}: الوسيط|ref=harvغير صالح (مساعدة) والوسيط غير المعروف|separator=تم تجاهله (مساعدة) - ↑ Fawdon، P.؛ Gavin، M. V. (ديسمبر 1989)، "A Lensless Schmidt Camera"، Journal of the British Astronomical Association، ج. 99 ع. 6: 292–295، Bibcode:1989JBAA...99..292F
{{استشهاد}}: الوسيط|ref=harvغير صالح (مساعدة) والوسيط غير المعروف|separator=تم تجاهله (مساعدة) - ↑ Carter, B. D.؛ Ashley, M. C. B.؛ Sun, Y.-S.؛ Storey, J. W. V. (1992). "Redesigning a Baker-Nunn camera for CCD imaging". Astronomical Society of Australia. ج. 10 ع. 1: 74. Bibcode:1992PASA...10...74C. DOI:10.1017/S1323358000019305. ISSN:0066-9997.
- ↑ "Film Formats". مؤرشف من الأصل في 2006-05-16. اطلع عليه بتاريخ 2006-05-15.
- ↑ "SeeSat-L Nov-96 : Baker-Nunn Camera". SeeSat-L. 12 نوفمبر 1996. مؤرشف من الأصل في 2016-03-04. اطلع عليه بتاريخ 2018-04-23.
- ↑ M. Paul (مايو 1935). "Systèmes correcteurs pour réflecteurs astronomiques". Revue d'Optique Théorique et Instrumentale. ج. 14 ع. 5: 169–202.
- ↑ Baker, J.G. (1969). "On improving the effectiveness of large telescopes". IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. IEEE. ج. 2 ع. 2: 261–272. Bibcode:1969ITAES...5..261B. DOI:10.1109/TAES.1969.309914.
- ↑ Vladimir Sacek. "Paul-Baker and other three-mirror anastigmatic aplanats". مؤرشف من الأصل في 2013-06-17.
- ↑ "2m-Alfred-Jensch-Telescope". مؤرشف من الأصل في 2013-12-03. اطلع عليه بتاريخ 2014-10-01.
- ↑ "Kvistaberg Observatory: The Schmidt Telescope". مؤرشف من الأصل في 2014-09-21. اطلع عليه بتاريخ 2014-10-01.
- ↑ ESO: "National and Project Telescopes at ESO's La Silla Observatory" (accessed November 12, 2010) Archived نوفمبر 2, 2010 at the Wayback Machine