กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง

กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง (อังกฤษ: refracting telescope) เป็นกล้องโทรทรรศน์ประเภทแรกที่ได้รับการคิดค้นขึ้นในปี ค.ศ. 1608 โดย ฮันส์ ลิปเปอร์แฮย์ ช่างทำแว่นตาชาวฮอลันดา ซึ่งค้นพบคุณสมบัติการขยายภาพเมื่อนำเลนส์นูนสองชิ้นมาเรียงกันในระยะที่เหมาะสม ต่อมา กาลิเลโอ กาลิเลอี เป็นบุคคลแรกที่ริเริ่มนำกล้องมาใช้สังเกตดวงดาวเมื่อปี ค.ศ. 1609

กล้องโทรทรรศน์หักเหแสง

หลักการทั่วไปของกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง

ใช้เลนส์สองชิ้น คือที่เห็นเป็นท่อนยาว ๆ โดยมากจะเป็นกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงเพราะความยาวของกล้องเท่ากับความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุและเลนส์ใกล้ตารวมกัน กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงให้ภาพคมชัดที่สุดและสว่างที่สุดในบรรดากล้องโทรทรรศน์

ภาพดาวที่บันทึกด้วยกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงจะมีลักษณะเป็นจุดกลมที่สมบูณ์และคมชัดมากนอกจากนี้กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงมีเลนส์ทั้งบริเวณหน้ากล้องเข้าไปได้น้อย การดูแลรักษาทำได้ง่าย และการที่เลนส์ยึดอยู่กับตัวท่อของกล้องอย่างมั่นคงทำให้กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงไม่มีการวางตัวของระบบเลนส์ (Optical Alignment) ซึ่งเป็นปัญหาสำคัญในกล้องโทรทรรศน์ประเภทอื่นๆ

ข้อจำกัดของกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง

• ประการแรก เลนส์นูนทำให้แสงความยาวคลื่นต่างกัน (สีต่างกัน) หักเหผ่านเลนส์เป็นมุมไม่เท่ากันและมีโฟกัสที่จุดต่าง ๆ กัน ไม่รวมเป็นจุดเดียว ภาพที่สังเกตผ่านกล้องจึงมีสีรุ้งอยู่ทั่วไปและไม่ชัดเจนนัก

ภาพปัญหาความคลาดสีของเลนส์นูนของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสง

ได้มีการคิดค้นเลนส์วัตถุเพื่อปรับปรุงจุดโฟกัสของแสงสีต่าง ๆ ให้อยู่ที่จุดเดียวกัน โดยระบบเลนส์ใหม่นี้ถูกเรียกว่า เลนส์อรงค์ (Achromatic Lens) แปลว่า "ไม่มีสีเพราะปัญหาสีรุ้งในภาพจะลดน้อยลงจนแทบสังเกตไม่เห็น" วิธีการใช้เลนส์อรงค์สร้างกล้องเป็นวิธีที่ค่อนข้างใหม่ แต่ในสมัยปี ค.ศ. 1669 ทำให้ปัญหาความคลาดสีปรากฏให้เห็นน้อยลง ซึ่งก็เป็นวิธีหนึ่งที่ช่วยได้ แต่ตัวกล้องจะมีความยาวหลายสิบเมตรทำให้สังเกตได้ไม่คล่องตัวนัก

ภาพการใช้เลนส์อรงค์แก้ปัญหาความคลาดรงค์ของเลนส์นูนของกล้องโทรทรรศน์หักเหแสง

ความคลาดสี หรือ ความคลาดรงค์ เกิดจากธรรมชาติของแสงที่หักเหผ่านเลนส์ ซึ่งแสงแต่ละความยาวคลื่นจะรวมกันที่จุดโฟกัสต่างกัน ปัญหาความคลาดรงค์สามารถแก้ไข้ได้โดยตินเลนส์เว้าอีกชิ้นหนึ่งเข้ากับเลนส์นูน ซึ่งจะช่วยให้แสงต่างช่วงคลื่น (ต่างสี) มารวมกันที่จุดเดียวกัน เลนส์ประกอบนี้มีชื้อว่า เลนส์อรงค์

• ข้อจำกัดอีกประการหนึ่งของกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง คือ แสงแต่ละความยาวคลื่นจะถูกดูดกลืนไปโดยเลนส์ไม่เท่ากัน และแสงบางช่วงคลื่น เช่น รังสีอัตราไวโอเลตไม่สามารถผ่านเลนส์แก้วได้เลย หรือถูกดูดกลืนไปทั้งหมด นักดาราศาสตร์จึงไม่บบหักเหแสงสังเกตวัตถุท้องฟ้าในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลตได้
• ข้อจำกัดประการสุดท้าย คือ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงมีราคาแพงมาก เมื่อเทียบกับกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงที่มีขนาดเท่ากัน ทั้งนี้เนื่องมาจากขั้นตอนที่ค่อนข้างซับซ้อนของการขัดเลนส์สำหรับสร้างกล้อง (การขัดเลนส์สำหรับกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงจำเป็นต้องขัดผิวแก้วทั้งสองด้าน ในขณะที่การขัดกระจกสำหรับกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงจะขัดเพียงด้านเดียวเท่ากันอีกที้งแก้วที่เลือกใช้เป็นวัสดุจะต้องเป็นแก้วคุณภาพสูงที่ปราศจากตำหนิใดๆ กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงส่วนใหญ่ในท้องตลาดจึงมีขนาดไม่เกิน180นิ้ว

กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงที่ใหญ่ทีสุดในโลกตั้งอยู่ที่หอดูดาว Yerkes Observatory ประเทศสหรัฐอเมริกา โดยมีขนาดหน้ากล้อง3.69 เมตร (90นิ้ว) และมีความยาวกล้อง 700.2 เมตร

อ้างอิง

• วิภู รุโจปการ. เอกภพเพื่อความเข้าใจในธรรมชาติของจักรวาล. กรุงเทพฯ : สำนักพิมพ์ บริษัทนานมีบุ๊คส์พับลิเคชั้นส์ จำกัด. 2546