굴절 망원경
망원경 중에 오직 렌즈의 굴절 현상만을 이용한 망원경을 굴절 망원경이라고 합니다. 굴절 망원경(이하 망원경)은 대물렌즈와 접안렌즈의 조합에 따라 갈릴레오식, 케플러식 두 종류가 있습니다.
갈릴레오식은 흔히 지상 망원경으로 불리는 것입니다. 이것은 볼록한 대물렌즈와 오목한 접안렌즈의 조합으로 만든 망원경입니다. 갈릴레오는 자신이 만든 이런 망원경으로 처음 별을 관찰했던 천문학자입니다.
그 후에 오목한 접안렌즈 대신에 볼록한 접안렌즈를 사용한 망원경이 등장했는데 이것이 케플러식 망원경이라고 부릅니다. 요즈음 쓰고 있는 천체 망원경은 바로 이 케플러식 망원경이라고 보면 됩니다. 케플러식 망원경은 물체의 상이 거꾸로 보이기 때문에 지상용으로는 부적합하지만, 시야가 넓기 때문에 천체 관측용으로 많이 사용됩니다. 천체는 뒤집혀 보여도 별 상관 없습니다.
케플러식 망원경
- 대물렌즈로 평행하게 입사된 별 빛이 접안렌즈에서 평행하게 나오면 초점이 잘 맞은 것입니다.
- 별 빛들이 모여서 눈으로 전달됩니다. 즉, 눈으로 보는 것보다 밝게 볼 수 있습니다.
- 위 그림의 예를 보면, 3˚ 각도로 비스듬하게 들어온 빛이 약 15˚ 각도로 바뀌어 나갑니다. 이것은 이 망원경을 통해 약 5배 확대된 상을 볼 수 있다는 뜻입니다.
- 위 그림의 예를 보면, 3˚ 각도로 비스듬하게 들어온 빛의 대부분이 눈으로 들어오고 있습니다. 케플러식 망원경은 시야가 넓은 특징이 있습니다.
갈릴레오식 망원경
- 대물렌즈로 평행하게 입사된 별 빛이 접안렌즈에서 평행하게 나오면 초점이 잘 맞은 것입니다.
- 별 빛들이 모여서 눈으로 전달됩니다. 즉, 눈으로 보는 것보다 밝게 볼 수 있습니다.
- 위 그림의 예를 보면, 3˚ 각도로 비스듬하게 들어온 빛이 약 15˚ 각도로 바뀌어 나갑니다. 이것은 이 망원경을 통해 약 5배 확대된 상을 볼 수 있다는 뜻입니다.
- 위 그림의 예를 보면, 3˚ 각도로 비스듬하게 들어온 빛이 눈으로 들어오지 못합니다. 이처럼 갈릴레오식 망원경은 관찰 가능한 시야가 좁습니다.
망원경 평가의 3가지 기준
- 집광력: 빛을 모으는 능력
빛을 모아주어서 눈으로 보는 것보다 밝게 볼 수 있게 해주고, 눈으로는 보이지 않는 어두운 물체를 볼 수 있게 해줍니다. - 분해능: 세밀하게 분해해주는 능력
흐릿하게 퍼져서 보이는 물체의 모습을 뚜렷하게 볼 수 있게 해줍니다. 즉, 너무 멀리 있어서 그 형태가 뚜렷하게 구별되지 않는 물체의 윤곽을 매우 자세히 볼 수 있게 해줍니다. - 확대능: 크게 볼 수 있게 해주는 능력
상을 확대시켜서 우리가 보기 좋게 만들어 줍니다.
반사 망원경
망원경의 집광력은 대물렌즈의 구경과 밀접한 관련이 있습니다. 대물렌즈의 직경이 두 배 커지면 대물렌즈로 들어오는 빛의 양은 2의 제곱인 4배가 됩니다. 이 때문에 좀 더 큰 망원경을 선호하게 됩니다.
그러나, 굴절 망원경은 마냥 크게 만들 수 없습니다. 렌즈가 커질수록 무거워지고 두꺼워지기 때문입니다. 렌즈의 가장자리로 갈수록 유리가 프리즘과 같은 역할을 하여 빛을 색깔별로 분해해 버리기도 합니다. 이러한 단점을 보완한 망원경이 반사식 망원경이고, 이 반사식 망원경이 현재 천문 관측에서 가장 많이 쓰이고 있습니다.
위 그림의 예를 보면, -1˚ 각도로 비스듬하게 들어온 빛이 약 -5˚ 각도로 바뀌어 나갑니다. 이것은 이 망원경을 통해 약 5배 확대된 상을 볼 수 있다는 뜻입니다.