نظام الانعكاس الانكساري

تحتاج هذه المقالة إلى مصادر إضافية للتحقق . يُرجى المساعدة في تحسين هذه المقالة عن طريق إضافة مصادر موثوقة . قد يتم الطعن في المواد غير الموثقة وإزالتها. البحث عن مصادر:  "نظام كاتاديوبتريك" - أخبار  · صحف  · كتب  · باحث  · JSTOR ( نوفمبر 2023 ) ( تعرف على كيفية ومتى تزيل هذه الرسالة )

النظام البصري الانكساري هو النظام الذي يتم فيه الجمع بين الانكسار والانعكاس في نظام بصري، عادةً عبر العدسات ( الانكسار الضوئي ) والمرايا المنحنية ( الانكسار الضوئي ). تُستخدم التركيبات الانكسارية في أنظمة التركيز مثل كشافات الضوء ، والمصابيح الأمامية ، وأنظمة تركيز المنارات المبكرة ، والتلسكوبات البصرية ، والمجاهر ، والعدسات المقربة . يُشار أيضًا إلى الأنظمة البصرية الأخرى التي تستخدم العدسات والمرايا باسم "الانكسار الضوئي"، مثل أجهزة الاستشعار الانكسارية للمراقبة .

تم استخدام التركيبات الانعكاسية الانكسارية في العديد من الأنظمة البصرية المبكرة. في عشرينيات القرن التاسع عشر، طور أوغستين جان فرينل عدة إصدارات عاكسة انكسارية من عدسة فرينل الخاصة به . ^{[1] طور} ليون فوكو مجهرًا انعكاسيًا انكساريًا في عام 1859 لمواجهة الانحرافات الناتجة عن استخدام عدسة لتصوير الأشياء بقوة عالية. ^[2] في عام 1876، اخترع المهندس الفرنسي أ. مانجين ما أصبح يسمى مرآة مانجين ، وهي عاكس زجاجي مقعر بسطح فضي على الجانب الخلفي من الزجاج. السطحان للعاكس لهما نصف قطر مختلف لتصحيح انحراف المرآة الكروية. يمر الضوء عبر الزجاج مرتين، مما يجعل النظام الكلي يتصرف مثل عدسة ثلاثية . ^[3] تم استخدام مرايا مانجين في كشافات الضوء، حيث أنتجت شعاعًا متوازيًا حقيقيًا تقريبًا. تستخدم العديد من التلسكوبات الكاتيوبترية عدسات سلبية ذات طلاء عاكس على الجانب الخلفي يشار إليها باسم "مرايا مانجين"، على الرغم من أنها ليست عدسات موضوعية أحادية العنصر مثل تلسكوب مانجين الأصلي، وبعضها يسبق اختراع مانجين. ^[4]

التلسكوبات الكاتيوبترية هي تلسكوبات بصرية تجمع بين المرايا والعدسات ذات الأشكال المحددة لتكوين صورة. يتم ذلك عادةً حتى يتمكن التلسكوب من الحصول على درجة أكبر من تصحيح الأخطاء بشكل عام من نظرائه الذين يستخدمون العدسات أو المرايا بالكامل، وبالتالي مجال رؤية أوسع وخالٍ من الانحراف . يمكن أن تحتوي تصميماتها على أسطح كروية بسيطة ويمكنها الاستفادة من مسار بصري مطوي يقلل من كتلة التلسكوب، مما يجعلها أسهل في التصنيع. تستخدم العديد من الأنواع "مصححات"، وهي عدسة أو مرآة منحنية في نظام بصري مشترك لتشكيل الصورة بحيث يمكن للعنصر العاكس أو الانكساري تصحيح الانحرافات التي ينتجها نظيره.

تعد العدسات الكاتيوبترية أقدم أنواع التلسكوبات الكاتيوبترية. وهي تتكون من عدسة موضوعية أحادية العنصر للتلسكوب الانكساري مقترنة بعدسة سلبية ذات ظهر فضي (مشابهة لمرآة مانجِن). وكان أول هذه التلسكوبات هو التلسكوب هاميلتونيان الذي حصل على براءة اختراعه دبليو إف هاميلتون في عام 1814. أما التلسكوب الطبي شوبمان الذي صممه البصري الألماني لودفيج شوبمان في أواخر القرن التاسع عشر فقد وضع المرآة الكاتيوبترية خلف بؤرة التلسكوب الانكساري الأساسي وأضاف عدسة تصحيح/تركيز ثالثة للنظام.

هناك العديد من تصميمات التلسكوب التي تستفيد من وضع عدسة واحدة أو أكثر ذات قطر كامل (تسمى عادةً " لوحة مصححة ") أمام مرآة أولية كروية. تستفيد هذه التصميمات من كون جميع الأسطح "متماثلة كرويًا" ^[5] وقد تم اختراعها في الأصل كتعديلات على الأنظمة البصرية القائمة على المرآة ( التلسكوبات العاكسة ) للسماح لها بالحصول على مستوى صورة خالٍ نسبيًا من الغمامة أو اللابؤرية حتى يمكن استخدامها ككاميرات فلكية . وهي تعمل من خلال الجمع بين قدرة المرآة الكروية على عكس الضوء إلى نفس النقطة مع عدسة كبيرة في مقدمة النظام (مصحح) تنحني الضوء الوارد قليلاً، مما يسمح للمرآة الكروية بتصوير الأشياء عند اللانهاية . تم تكييف بعض هذه التصميمات لإنشاء حبيبات كاسية ضوئية مضغوطة طويلة البعد البؤري .

مصحح شميدت ، أول لوحة مصححة بقطر كامل، استُخدمت في كاميرا شميدت التي ابتكرها برنهارد شميدت عام 1931. كاميرا شميدت عبارة عن تلسكوب فوتوغرافي واسع المجال، مع لوحة المصحح في مركز انحناء المرآة الأساسية، مما ينتج صورة عند التركيز داخل مجموعة الأنبوب عند التركيز الأساسي حيث يتم تثبيت لوحة فيلم منحنية أو كاشف. يسمح المصحح الرفيع والخفيف الوزن نسبيًا ببناء كاميرات شميدت بأقطار تصل إلى 1.3 متر. يتطلب الشكل المعقد للمصحح عدة عمليات لصنعه، بدءًا بقطعة مسطحة من الزجاج البصري، ووضع فراغ على أحد جانبيها لثني القطعة بالكامل، ثم طحن وتلميع الجانب الآخر بشكل مسطح لتحقيق الشكل الدقيق المطلوب لتصحيح الانحراف الكروي الناجم عن المرآة الأساسية. لقد أعار التصميم نفسه للعديد من متغيرات شميدت .

الأنواع الفرعية الشائعة

• تعد تلسكوبات شميدت-كاسيجرين واحدة من أكثر التصميمات التجارية شيوعًا في سوق الفلك للهواة ، ^[6] حيث تم إنتاجها بكميات كبيرة منذ ستينيات القرن العشرين. يستبدل التصميم حامل فيلم كاميرا شميدت بمرآة ثانوية كاسيجرين، مما يجعل مسارًا بصريًا مطويًا بطول بؤري طويل وحقل رؤية ضيق.

ظهرت فكرة استبدال لوحة مصحح شميدت المعقدة بعدسة هلالية كروية ذات فتحة كاملة وسهلة التصنيع ( غلاف مصحح هلالي ) لإنشاء تلسكوب واسع المجال لأربعة مصممين بصريين على الأقل في أوروبا التي مزقتها الحرب في أوائل الأربعينيات من القرن العشرين، بما في ذلك ألبرت بويرز (1940)، وديمتري دميترييفيتش ماكسوتوف (1941)، وك. بينينج، ودينيس جابور (1941). ^{[7] [8]} منعت سرية الحرب هؤلاء المخترعين من معرفة تصميمات بعضهم البعض، مما أدى إلى أن يكون كل منهم اختراعًا مستقلاً. بنى ألبرت بويرز نموذجًا أوليًا لتلسكوب هلالي في أغسطس 1940 وحصل على براءة اختراعه في فبراير 1941. استخدم تلسكوب هلالي كروي المركز وكان مناسبًا فقط ككاميرا فلكية أحادية اللون. في تصميم لاحق أضاف ثنائيًا مُلصقًا لتصحيح الانحراف اللوني. قام دميتري ماكسوتوف ببناء نموذج أولي لنوع مماثل من تلسكوب المقراب، تلسكوب ماكسوتوف ، في أكتوبر 1941 وحصل على براءة اختراعه في نوفمبر من نفس العام. ^[9] قام تصميمه بتصحيح الانحرافات الكروية واللونية عن طريق وضع مصحح مقراب ضعيف على شكل سلبي أقرب إلى المرآة الأساسية.

الأنواع الفرعية الشائعة

• تلسكوبات ماكسوتوف-كاسيجرين هي التصميم الأكثر شيوعًا الذي يستخدم مصححًا هلاليًا، وهو أحد أشكال تلسكوب ماكسوتوف. يحتوي على "بقعة" فضية ثانوية على المصحح، مما يجعله تلسكوبًا طويل البعد البؤري ولكنه مضغوط (مسار بصري مطوي) مع مجال رؤية ضيق. ظهرت فكرة التصميم هذه في ملاحظات دميتري ماكسوتوف عام 1941 وتم تطويرها في الأصل في تصميمات تجارية بواسطة لورانس برايمر ( كويستار ، 1954 )، وجون جريجوري ( براءة اختراع عام 1955 ^[10] ) . إن الجمع بين المصحح والبقعة الثانوية الفضية يجعل تلسكوبات ماكسوتوف-كاسيجرين منخفضة الصيانة ومتينة حيث يمكن غلقها بالهواء وتثبيتها في المحاذاة ( المحاذاة ).

تلسكوب هوتون أو تلسكوب لوري-هوتون هو تصميم يستخدم عدسة مركبة عريضة موجبة وسلبية تغطي فتحة العدسة الأمامية بالكامل لتصحيح الانحراف الكروي للمرآة الرئيسية. وإذا رغبت في ذلك، يمكن تصنيع عنصري التصحيح من نفس نوع الزجاج، لأن الانحراف اللوني لمصحح هوتون ضئيل.

إن المصحح أكثر سمكًا من المصحح الأمامي لشميدت-كاسيجرين، ولكنه أرق كثيرًا من مصحح هلال ماكسوتوف. جميع أسطح العدسات وسطح المرآة كروية الشكل، مما يسهل بشكل كبير البناء للهواة.

في تصميمات مصحح الفتحة الفرعية، تكون عناصر المصحح عادةً عند بؤرة عدسة أكبر بكثير. يمكن أن تكون هذه العناصر عدسات ومرايا، ولكن نظرًا لوجود أسطح متعددة، فإن تحقيق تصحيح جيد للانحراف في هذه الأنظمة يمكن أن يكون معقدًا للغاية. ^[4] تشمل أمثلة تلسكوبات الكاتيوبترية المصححة للفتحة الفرعية تلسكوب أرغونوف-كاسيجرين وتلسكوب كليفتسوف-كاسيجرين ومصحح الفتحة الفرعية ماكسوتوف، والتي تستخدم كـ " مرآة ثانوية " مجموعة بصرية تتكون من عناصر عدسات وأحيانًا مرايا مصممة لتصحيح الانحراف، بالإضافة إلى تلسكوبات جونز-بيرد نيوتن، والتي تستخدم مرآة أولية كروية مقترنة بعدسة مصححة صغيرة مثبتة بالقرب من البؤرة. ^[11]

تُستخدم أيضًا أنواع مختلفة من أنظمة الانعكاس الانكساري في عدسات الكاميرا المعروفة أيضًا باسم العدسات الانعكاسية الانكسارية ( CATs ) أو العدسات المنعكسة أو عدسات المرآة . تستخدم هذه العدسات بعض أشكال تصميم كاسيجرين الذي يقلل بشكل كبير من الطول المادي للتجميع البصري، جزئيًا عن طريق طي المسار البصري، ولكن في الغالب من خلال تأثير التقريب للمرآة الثانوية المحدبة التي تضاعف البعد البؤري عدة مرات (حتى 4 إلى 5 مرات). ^[12] يؤدي هذا إلى إنشاء عدسات ذات أطوال بؤرية من 250 مم إلى ما بعد 1000 مم وهي أقصر بكثير وأكثر إحكاما من نظيراتها ذات التركيز الطويل أو المقربة. علاوة على ذلك، يتم القضاء على الانحراف اللوني ، وهو مشكلة كبيرة مع العدسات الانكسارية الطويلة، والانحراف خارج المحور ، وهو مشكلة كبيرة مع التلسكوبات العاكسة، تمامًا تقريبًا بواسطة النظام الانعكاسي الانكساري، مما يجعل الصورة التي تنتجها مناسبة لملء المستوى البؤري الكبير للكاميرا.

العدسات الكاتيوبترية لها العديد من العيوب. حقيقة أن لديها عائقًا مركزيًا يعني أنها لا تستطيع استخدام غشاء قابل للتعديل للتحكم في انتقال الضوء. ^{[13] وهذا يعني أن قيمة} رقم F للعدسة ثابتة على نسبة البؤرة المصممة الإجمالية للنظام البصري (قطر المرآة الأساسية مقسمًا إلى الطول البؤري). يؤدي عدم القدرة على إيقاف العدسة إلى أن يكون للعدسة الكاتيوبترية عمق مجال قصير. يتم تعديل التعرض عادةً عن طريق وضع مرشحات الكثافة المحايدة في مقدمة أو مؤخرة العدسة. تُظهر دالة نقل التعديل الخاصة بها تباينًا منخفضًا عند الترددات المكانية المنخفضة . أخيرًا، فإن أبرز سماتها هي الشكل الحلقي للمناطق غير المركزة من الصورة، مما يعطي "ضبابية قزحية" على شكل دونات أو بوكيه ، ناتجة عن شكل حدقة المدخل .

صنعت العديد من الشركات عدسات عاكسة انكسارية خلال الجزء الأخير من القرن العشرين. قدمت كل من نيكون (تحت اسمي ميرور-نيكور وريفليكس-نيكور لاحقًا) وكانون العديد من التصميمات، مثل 500 مم 1:8 و1000 مم 1:11. كما قدمت شركات أصغر مثل تامرون وساميانج وفيفيتار وأوبتيكا العديد من الإصدارات ، ولا تزال العلامات التجارية الثلاث الأخيرة تنتج بنشاط عددًا من العدسات العاكسة الانكسارية لاستخدامها في كاميرات النظام الحديثة. قدمت سوني (مينولتا سابقًا) عدسة عاكسة انكسارية 500 مم لمجموعة كاميرات ألفا الخاصة بها. تميزت عدسة سوني بأنها العدسة العاكسة الوحيدة التي تصنعها علامة تجارية رئيسية تتميز بالتركيز التلقائي (بصرف النظر عن العدسة المصنعة بواسطة مينولتا والتي سبقت إنتاج سوني).

• 
  عدسة كاتادوبترية مقاس 500 مم مثبتة على كاميرا Yashica FX-3
• 
  عدسة Minolta AF 500 mm F/8 catadioptric مثبتة على كاميرا Sony Alpha 55
• 
  ماكسوتوف MC MTO-11CA
• 
  ساميانج 500 مم f/8
• 
  عدسة نيكون 500 مم f/8 العاكسة

• telescope-optics.net, تلسكوبات انكسارية
• تعلم كيف تحب عدسة المرآة الخاصة بك - من olympuszuiko.com