บทเรียนนี้เริ่มต้นเส้นทางของการสำรวจเลนส์และจักรวาล เราจะเริ่มจากการถ่ายภาพในอวกาศไกลการถ่ายภาพในอวกาศไกล ซึ่งเปิดเผยข้อจำกัดของสายตาของมนุษย์และความจำเป็นในการใช้เครื่องมือทางออปติก
หลักการสำคัญ: การดักจับและนำทางโฟตอน
เลนส์จะใช้การหักเหเพื่อรวมสัญญาณอ่อนๆ ที่กระจายอยู่ให้มารวมกัน เมื่อเทียบกับการแปลงหน่วยมวลอย่างเข้มงวด (เช่น $1 \text{ g} = 10^{-3} \text{ kg}$) ความโค้งของเลนส์จะกำหนดความแม่นยำของการเบี่ยงเบนของแสง
ความรู้สำคัญ
- เลนส์นูนและเลนส์เว้าเลนส์ที่ตรงกลางหนาและขอบบางคือเลนส์นูน;เลนส์ที่ตรงกลางบางและขอบหนาคือเลนส์เว้า (concave lens)。
- ความสามารถในการรวมแสง：เลนส์นูนที่มีระยะโฟกัสสั้น จะมีพลังงานในการรวมแสงมากกว่านั่นหมายถึง การเบี่ยงเบนของแสงจะมากขึ้น
- การผลิตแบบแม่นยำเลนส์หลักของกล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลสามารถขัดแต่งได้ถึงระดับไมครอน ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยใด ๆ ก็อาจนำไปสู่ความผิดพลาดในการเข้าใจจักรวาล
เปรียบเทียบเกี่ยวกับการขยายสายตา
หากเปรียบเทียบจอรับภาพของตาเป็นถ้วยเล็ก ๆ แล้ว กล้องโทรทรรศน์ฮับเบิลก็เหมือนกับกระบอกใหญ่ ที่ไม่ได้รับผลกระทบจากชั้นบรรยากาศในอวกาศ นำแสงจากแหล่งกำเนิดที่ห่างไกลหลายร้อยล้านปีแสงมาให้รวมกันบนเซ็นเซอร์รับแสง ทำให้สิ่งที่มองไม่เห็นกลายเป็นสิ่งที่มองเห็นได้