>> डॉ. विनीता नवलकर
400 वर्षांपूर्वी गॅलिलिओने वापरलेली दुर्बीण ही अपवर्तक (रिफ्रॅक्टर) होती. अपवर्तक दुर्बिणीत मुख्यत दोन भिंगे असतात. सहसा प्राथमिक भिंग (ऑब्जेक्टिव्ह) बहिर्वक्र असते तर ज्या बाजूने आपण पाहतो ते भिंग (आयपीस) अंतर्वक्र असते. बहिर्वक्र भिंग प्रकाशाचे अपवर्तन करते म्हणजे प्रकाशकिरणे रिफ्रॅक्ट करते आणि त्यामुळे दूरच्या वस्तूंपासून येणारी समांतर किरणे एका बिंदूवर केंद्रित होतात. या बिंदूवर तयार झालेली प्रतिमा खरं तर उलटी आणि आकाराने कमी झालेली असते. आपण दुर्बीण दूरच्या वस्तूची प्रतिमा मोठी करून पाहण्यासाठी वापरतो, पण जर ही प्रतिमा लहान आकाराची बनत असेल तर दुर्बिणीचा काय उपयोग? ही प्रतिमा दूरच्या वस्तूंचे निरीक्षण करण्यासाठी वापरली जाऊ शकत नाही. त्यामुळेच आयपीस या अंतर्वक्र भिंगाचा वापर केला जातो. तयार झालेली उलटी प्रतिमा जर आपण आयपीसच्या केंद्रबिंदूवर समायोजित केली तर या अंतर्वक्र भिंगातून तयार होणारी अंतिम प्रतिमा आकाराने मोठी व उभी भासते.
भिंगांद्वारे तयार केलेल्या प्रतिमेचा आकार भिंगांच्या फोकल लांबीवर अवलंबून असतो. फोकल लांबी जितकी जास्त तितकी प्रतिमा मोठी. तसेच तयार झालेली प्रतिमा किती तेजस्वी आहे हे काही प्रमाणात दुर्बीण किती प्रकाशकिरणे केंद्रित करू शकते यावर अवलंबून असते. दुर्बिणीचा प्रकाश-संकलन शक्तीचा ऑब्जेक्टिव्ह भिंगाच्या क्षेत्रफळाशी थेट संबंध असतो. भिंग जितके मोठे, तितकीच दुर्बिणीची अधिक प्रकाश-संकलन शक्ती असते. जर आपण भिंगाचा व्यास दुप्पट केला तर प्रकाश गोळा करण्याची शक्ती चारपट वाढते. अमेरिकेतील यरकीज वेधशाळेत असलेल्या दुर्बिणीत 1.02 मीटरचा व्यास असलेली भिंगे वापरण्यात आली आहेत. ही दुर्बीण सध्या कार्यरत असलेली सर्वात मोठी अपवर्तक दुर्बीण मानली जाते.
आपण भिंगाचा जितका व्यास वाढवतो, तितकेच त्या भिंगाचे वजनदेखील वाढत जाते. त्यामुळे एका विशिष्ट व्यासाच्या वर आपण भिंगाचा आकार वाढवू शकत नाही.
याव्यतिरिक्त भिंगाच्या आणखी दोन मुख्य समस्या असतात. खालील दिलेल्या आकृतीत तुम्ही पाहू शकता की, प्रकाशाची किरणे जेव्हा बहिर्वक्र भिंगावर पडतात, तेव्हा भिंगाचा मध्यभाग त्या किरणांना एका बिंदूत केंद्रित करतो. मात्र जी किरणे भिंगाच्या कडेजवळ पडतात, ती किरणे एक वेगळ्याच बिंदूवर केंद्रित होतात. याला शास्त्रीय भाषेत गोलीय विपथन (spherical aberration) म्हणतात. असे झाल्यास अवकाशीय वस्तूंची प्रतिमा आपल्याला स्वच्छ दिसत नाही. तसेच काही भिंगे प्रकाशात असलेले विविध रंग वेगवेगळ्या बिंदूंवर केंद्रित करतात. त्यामुळे अशा भिंगातून तयार होणाऱ्या प्रतिमेची एक कडा लाल, तर दुसरी कडा निळी भासते. याला रंगीत विपथन (chromatic aberration) असे म्हणतात.
वर दिलेल्या चंद्राचा फोटो पहा. हा फोटो कॅमेऱ्याच्या लेन्समध्ये झालेल्या गोलीय व रंगीत विपथनचे उत्तम उदाहरण आहे. रंगीत विपथनामुळे चंद्राची कडा निळसर झाली आहे तसेच गोलीय विपथनामुळे त्याच्यावरचे खड्डे तितके स्पष्ट दिसत नाहीत.
या दोन्ही समस्या काही प्रमाणात आरशाच्या दुर्बिणीत उद्भवत नाहीत. परिणामी खगोलीय वस्तूंच्या अधिक स्पष्ट आणि तीक्ष्ण प्रतिमा तयार होतात. 1668 मध्ये न्यूटनने प्रथमच आरसे वापरून परावर्तित दुर्बीण तयार केली. आजही न्यूटोनियन रिफ्लेक्टर ही दुर्बीण हौशी खगोल अभ्यासकांमध्ये खूप प्रसिद्ध आहे. या प्रकारच्या दुर्बिणीची सुटसुटीत आणि हाताळायला सोपी असलेली रचना सर्वांना आकर्षित करते.
19व्या आणि 20व्या शतकात ऑप्टिक्स, मटेरियल सायन्स आणि इंजिनीअरिंगमध्ये कमालीची प्रगती झाली. परिणामी दुर्बीण तंत्रज्ञान झपाटय़ाने आधुनिक होत गेले. दुर्बिणी मोठय़ा आणि अधिक कॉम्प्लेक्स झाल्या, ज्यामुळे खगोलशास्त्रज्ञांना ब्रह्मांडात पूर्वीपेक्षा खोलवर डोकावता आले. माऊंट विल्सन वेधशाळेतील 100 इंच हूकर टेलिस्कोप आणि पालोमार वेधशाळेतील 200 इंच हेल टेलिस्कोप यांसारख्या उपकरणांच्या निर्मितीने खगोलशास्त्राrय शोधाच्या नवीन युगाची सुरुवात झाली. खगोलशास्त्रज्ञ आपल्या सूर्यमालेच्या पलीकडे जाऊन दूरच्या आकाशगंगांचा शोध घेऊ शकले. ताऱयांच्या उक्रांतीचा अभ्यास आणि विश्वाच्या उत्पत्तीचे रहस्य उलगडू शकले. 20व्या शतकाच्या उत्तरार्धात आणि 21 व्या शतकात दृश्य लहरींच्या पलीकडचं विश्वदेखील आधुनिक दुर्बिणीच्या सहाय्याने पाहणे शक्य झाले आहे. 400 वर्षांपूर्वीची पहिली दुर्बीण ते अवकाशात सोडण्यात आलेल्या संगणकाद्वारे वापरल्या जाणाऱ्या सध्याच्या अत्याधुनिक दुर्बिणींचा प्रवास फारच रंजक आहे. तर यापुढे आपण एका नवीन दुर्बिणीबद्दल जाणून घेऊ या!
(लेखिका खगोलशास्त्रज्ञ आहेत)
