Tim  Hubble Space Telescope Science Institute telah mengumpulkan sumber yang bagus tentang sejarah teleskop yang disebut “Telescopes from the Ground Up.” Sumber ini mencakup banyak hal tentang apa yang saya sajikan di bawah ini, jadi saya sarankan luangkan waktu untuk melihat materi yang sudah tersedia pada link ini “Get to the root of it: Basic Science Concepts.” Banyak diantara link materi dibawah yang berasal dari sumber yang sangat bagus.

Dan juga, tahun 2009 adalah  “International Year of Astronomy.” Diantara banyaknya program pembelajaran yang ada, program baru PBS yang disebut “400 Tahun Teleskop” telah diproduksi dan dipamerkan. Pada the companion website  mereka juga menyediakan banyak sumber untuk pendidik spesialis teleskop. Saya menganjurkan anda untuk menyempatkan berkunjung ke website tersebut, meskipun kita akan tetap merujuk pada Hubble pada pelajaran ini.

Langkah belajar terakhir tentang bab cahaya dari objek astronomi adalah mendeteksinya ketika cahaya sampai Bumi. Instrumen yang digunakan astronom untuk mendeteksi cahaya adalah teleskop, yang mengumpulkan cahaya dan membawanya pada sebuah fokus, dan sebuah kamera untuk merekam cahaya dari objek. Teleskop memiliki tiga fungsi utama :

  1. Untuk mengumpulkan cahaya sebanyak mungkin dari sebuah objek
  2. Untuk memfokuskan cahaya sehingga tercipta gambar yang tajam
  3. Untuk memperbesar gambar

Pembesaran merupakan fungsi yang umum dari teleskop. Ini adalah perbandingan dari dua objek umum astronomi yang berbeda. Yang satu tampak terlihat dengan mata telanjang, sedangkan yang lain diperbesar.

Seperti yang akan anda lihat pada halaman situs Hubble tentang “What do telescopes do?” dan “What makes a good telescope?,” bahwa pembesaran teleskop adalah salah satu hal terpenting pada teleskop.

Sifat terpenting teleskop adalah kekuatan pengumpulan cahaya teleskop. Semakin besar celah (bukaan di bagian atas tabung teleskop), semakin banyak pula cahaya yang terkumpul. Untuk memahaminya, bayangkan teleskop adalah “ember cahaya.” Jika anda ingin mengumpulkan hujan sebanyak mungkin dalam waktu singkat, anda pergi keluar selama badai dengan membawa ember dengan mulut yang lebar, karena mulut yang lebar dapat menampung air lebih banyak daripada dengan gelas. Begitu pula cara kerja teleskop. Misalkan foton diibaratkan “hujan” yang turun ke Bumi, teleskop dengan celah yang lebih besar akan mengumpulkan lebih bayak foton daripada teleskop yang celahnya kecil. Itulah mengapa daya pengumpulan cahaya (berdasarkan berapa banyak cahaya yang tampak dari sebuah objek atau sebaliknya, seberapa redup cahayanya sampai nyaris tidak terdeteksi) dari sebuah teleskop ditentukan dari luas bukaan yang ada di bagian depan tabung. Karena itu, para astronom selalu membangun teleskop yang lebih besar sejak pertama kali ditemukannya teleskop yaitu 4 abad yang lalu.

Karena kebanyakan teleskop memiliki celah berbentuk lingkaran, daya pengumpulan cahayanya pun menjadi sebanding dengan luas celah, yaitu πR2. Misal ada dua teleskop dengan celah yang berbeda (misal yang satu berdiameter 1 meter, dan yang lain berdiameter 4 meter), daya pengumpulan teleskop dengan diameter celahnya 4 meter adalah (π)(22) / (π)(0.52) = 16 kali lebih baik. Anda dapat mengartikannya seperti berikut: anda dapat mengatakan bahwa jika anda melihat objek yang sama dengan teleskop 1 meter dan 4 meter, objek akan terlihat 16 kali lebih terang dengan teleskop 4 meter daripada 1 meter. Atau teleskop 4 meter akan mampu mengamati obek yang 16 kali lebih redup daripada teleskop 1 meter.

Cobalah!

Anda bisa mendapatkan pemahaman bahwa kemampuan teleskop modern lebih kuat dibanding mata manusia. Yaitu, bagaimana sebuah objek yang lebih redup dapat anda amati dengan teleskop Keck daripada dengan mata telanjang?

Ulangi perhitungan di atas, namun gunakan Keck yang berdiameter 10 meter, dan mata kita dengan diameter pupil 5mm.

The earliest telescopes were simple—mereka memiliki lensa objektif pada ujung tabung. The lens was shaped so that it would take parallel beams of light and focus them pada sebuah gambar di dalam tabung. Sebuah lensa (lensa lain di ujung tabung), memungkinkan anda untuk memperbesar gambar yang kecil pada tabung teleskop sehingga gambar tersebut terlihat lebih besar. Refraktor (telekop yang memakai lensa untuk memfokuskan cahaya) menciptakan gambar yang tajam; namun, mereka mengalami chromatic aberration. Artinya, warna cahaya yang berbeda difokuskan pada titik yang berbeda (ingat bagaimana kaca prisma menghamburkan cahaya putih menjadi warna penyusunnya), jadi cahaya biru dari sebuah bintag fokusnya tidak sebaik cahaya merah, yang menyebabkan bintang dikelilingi halo biru. Karena itu (dan karena alasan yang dijelaskan di bawah), teleskop pembias akhirnya diganti dengan teleskop pemantul (dengan cermin, bukan lensa).

Teleskop pemantul terdiri dari tabung dengan cermin lengkung pada bawah tabung. The mirror will focus parallel rays of light to a point inside the tube, dekat bagian atas tabung. Karena cermin primer ada di bawah tabung, cermin yang lebih kecil diletakkan pada atas tabung untuk mengarahkan cahaya yang keluar melewati sisi tabung ke lensa. Hal ini disebut Newtonian reflector. Jika cermin kedua mengirimkan cahaya kembali cahaya ke  tabung melewati sebuah lubang pada bagian bawah tabung, itulah yang disebut Cassegrain reflector. Gambar yang dibuat reflektor biasanya tidak setajam refraktor, karena sulit untuk mendapatkan cermin lengkung yang dapat membawa seluruh cahaya dari objek yang jauh untuk difokuskan (efek yang disebut spherical aberration).

Di artikel mereka article on buying your first telescope, majalah Sky and Telescope membandingkan kedua jenis teleskop dan juga desain dalam teleskop refraktor dan reflektor, terlihat jalan cahaya yang diperlukan lensa mata.

Refraktor terbesar yang masih digunakan hingga sekarang adalah refraktor Yerkes, dengan celah 40” (satu meter). Ada beberapa alasan kenapa refraktor yang lebih besar belum dapat dibuat:

  1. Jika lensanya lebih besar, teleskop akan keberatan dengan, dan akan mengganggu untuk memfokuskan cahaya.
  2. Lensa besar memerlukan ketebalan lensa tersendiri, namun lensa di masa itu belum menunjang dimana ketersediaan kaca hanyalah kaca-kaca tipis.
  3. Lensa harus benar-benar transparan dan memungkinkan cahaya sebanyak mungkin untuk menembus. Selebihnya, lensa yang besar mahal untuk polish on both sides and absorb light.

Ingin belajar lebih lanjut?

Orang-orang Yerkes menjelaskannya lebih detail pada halaman yang berjudul “Why are most research telescopes reflectors?

Reflektor tidak mengalami banyak masalah. Ermin dapat didukung sepanjang sisi belakang, mengoreksi masalah mengendurnya refraktor yang lebih besar. Hanya cermin bagian depan yang harus dilapisi., dan jika lapisannya turun dan kembali memantulkan sedikit cahaya, dapat dilapisi ulang untuk untuk efisiensi pemantulan.

Reflektor 2.5 meter (100 inci) telah digunakan di Mount Wilson di California sejak 1917, reflektor 5 meter (200 inci) telah digunakan di Mount Palomar di California sejak 1948, dan teleskop kembar Keck 10 meter (400 inci) telah dioperasikan di Mauna Kea di Hawaii sejak 1990. Teleskop terbesar di dunia adalah reflektor.