Praktische opdracht

Telescopen door de eeuwen heen

In de sterrenkunde spelen telescopen een belangrijke rol. Nieuwe ontdekkingen en nieuwe inzichten komen vrijwel altijd voort uit betere waarnemingen van ons heelal. In de natuurkunde is het essentieel om hypothesen te toetsen door het uitvoeren van experimenten. In de sterrenkunde is dat echter onmogelijk. Het waarnemen van het heelal is daarom de enige manier om meer te weten over het ontstaan en de levensloop van sterren. Vroeger, toen er nog geen telescopen waren, werd er alleen maar met het blote oog waargenomen. Toen in het begin van de 17^e eeuw de telescoop werd uitgevonden is de sterrenkunde in een stroomversnelling geraakt. Sindsdien werden er steevast nieuwe ontdekkingen gedaan zodra er betere telescopen ontwikkeld werden. Ook vandaag de dag gaat dit op. Technische ontwikkelingen zorgen ervoor dat er steeds grotere telescopen ontwikkeld kunnen worden. Zo is het nu mogelijk om verschillende telescopen aan elkaar te koppelen, waarmee we nog verder in het heelal kunnen kijken. De ontwikkeling van de ruimtevaart maakte het mogelijk om satellieten te lanceren. De Hubble-ruimtetelescoop heeft daardoor geen last van turbulenties in de atmosfeer. De haarscherpe beelden van de Hubble leverden bijvoorbeeld nieuwe inzichten op over de geboorte van sterren.

In deze opdracht ga je een literatuuronderzoek doen naar de geschiedenis van de ontwikkeling van telescopen. Allereerst zul je een algemeen overzicht maken van de verschillende typen telescopen, die in het verleden ontwikkeld zijn. Welke optische principes lagen aan deze telescopen ten grondslag? Daarnaast maak je kennis met de verschillende opstellingen (monteringen) waar deze telescopen mee werken. Wat is een ideale locatie om waarnemingen te verrichten en waarom?

Vervolgens verdiep je je in één van de hieronder genoemde onderwerpen. De resultaten van dit literatuuronderzoek leg je vast in een verslag van zo’n 5 pagina’s A4.

Verdiepingsonderwerpen:

nieuwe technieken van telescopen die gebouwd worden sinds 1990;
eigenschappen van verschillende telescopen voor verschillende delen van het elektromagnetisch spectrum: röntgen straling, ultraviolet, optisch, infrarood en radio golven;
historisch overzicht: een beschrijving van welke ontdekkingen met welke type telescoop gedaan konden worden;
bezoeken van een sterrenwacht. Bestudeer één van de typen telescopen op de sterrenwacht. Wat voor type telescoop is het, door wie werd de telescoop gebruikt en welke waarnemingen werden er vroeger mee gedaan? Welke objecten kun je met deze telescoop waarnemen en welke niet? Waarvoor wordt de telescoop tegenwoordig gebruikt?

De Merztelescoop van Sterrenwacht Sonnenborgh.

Begeleidingsblad

Telescopen door de eeuwen heen

Benodigde tijd

10 slu

Benodigdheden

Computer met internetaansluiting

Benodigde voorkennis

Begrippen uit de optica zoals: lens, spiegel, brandpuntafstand, brandpunt, vegroting en golflengte moeten bekend zijn.

Informatiebronnen

Boeken over telescopen en astronomie.
Informatie over grote sterrenkundigen zoals Galilei en Newton.
Beroemde sterrenwachten zoals Mt. Palomar, de Europese sterrenwacht in Chili of de radiosterrenwacht Dwingeloo/Westerbork (zoek zelf de websites)
Informatie over licht en optica in schoolboeken voor het vak natuurkunde.
De Sterrengids .
Tijdschriften zoals Zenit, Kijk, Natuur en Techniek. Bijvoorbeeld:

Vloeibare telescoopspiegels, George Beekman, Zenit januari 2000.
Radioschotels en telescopen op de drempel van de nieuwe eeuw, Zenit mei 2000.

Website Historical Telescopes in the Netherlands.

Inleiding

De telescoop is het belangrijkste middel om in de sterrenkunde nieuwe ontdekkingen te kunnen doen. Sterrenkundigen kunnen geen experimenten uitvoeren in een laboratorium. De voortgang van de sterrenkunde is daardoor zeer afhankelijk van de technische vooruitgang in de waarnemingsinstrumenten. Er wordt vaak verteld dat de telescoop uitgevonden is in Nederland. In het begin van de 17^e eeuw hebben de brillenmakers Zacharius Jansen en Hans Lippershey de ‘Hollandsche kijker’ ontwikkeld die zij in de brillenwinkel verkochten. Het idee van een verrekijker, bestaande uit twee lenzen, hadden de brillenmakers echter van een Italiaanse soldaat. Hoe deze soldaat aan de kijker kwam vertelt de geschiedenis niet. Ofschoon de Nederlanders misschien niet de echte uitvinders zijn, is het wel dankzij hun kennis van het maken van lenzen dat de telescoop verbeterd werd en snel een zakelijk en militair succes werd. De doorslag voor de sterrenkunde kwam pas toen Galilei de telescoop op het heelal richtte en er vele ontdekkingen mee deed. De huidige verrekijkers zijn nog steeds op hetzelfde principe van de twee lenzen gebaseerd. Voor de huidige telescopen was echter nog een andere essentiële uitvinding nodig: de spiegeltelescoop. Isaac Newton paste als eerste een holle spiegel in een telescoop toe. Een principe dat vandaag de dag nog steeds gebruikt wordt, zij het in vele varianten.

Doel van de opdracht

In deze opdracht doen leerlingen ervaring op met het uitvoeren van een literatuuronderzoek. Er wordt kennis gemaakt met de vele natuurwetenschappelijke tijdschriften die in Nederland uitgegeven worden. De leerling krijgt ook inzicht in het belang van de techniek voor de ontwikkeling van de wetenschap. Bij de uitvoering van de verdiepingsopdracht wordt inititatief van de leerling verwacht; de onderwerpen worden niet in elk boek uitgebreid beschreven. Toegankelijke geschreven informatie is met wat moeite wel te vinden.

Eindproduct

Het verslag zal uit een algemeen deel en een verdiepingsdeel bestaan. In totaal zo’n 5 bladzijden A4.

Algemene deel

In het algemene deel wordt de historische ontwikkeling van telescopen beschreven. Beginnend met de ‘Hollandsche kijker’. Hiervan kan het optische principe beschreven worden, met eventueel de berekening van de vergrotingsfactor. Ook de (Newton) spiegelkijker zal in het verslag terug moeten komen. Naast deze twee hoofdtypen zijn er nog enkele daarvan afgeleide typen; zoals de Schmidt-Cassegrain of Maksutov telescoop. Vervolgens een overzicht van de typen opstellingen (monteringen) die gebruikt worden bij telescopen: azimutaal (of Dobson) en parallactisch. Een beschrijving van de ideale waarnemingslocatie, onderbouwd met argumenten, mag in het verslag niet ontbreken.

Verdiepingsdeel

Dit deel geeft de leerling de gelegenheid om zich te verdiepen in een bepaald aspect uit de ontwikkeling van telescopen. Hieronder volgen enige punten behorend bij de mogelijke onderwerpen.

Nieuwe technieken van telescopen die gebouwd worden sinds 1990

Moderne telescopen kunnen met behulp van adaptieve optiek de vorm van hun spiegels aanpassen aan de storingen in de atmosfeer. Moderne spiegels bestaan vaak uit meerdere segmenten die met een computer perfect uitgelijnd worden. Het principe van duo-telescopen is nieuw: door het licht van twee telescopen te combineren (interferometrie) ontstaat als het ware één grote telescoop.

Eigenschappen van verschillende telescopen voor verschillende delen van het elektromagnetisch spectrum

Bij telescopen denkt men vooral aan optische telescopen, echter even zo belangrijk zijn de telescopen die in andere golflengten waarnemen. Bij dit onderdeel hoort een overzicht van welke golflengte we op aarde kunnen waarnemen (optisch, radiogoven) en welke niet (ultra violet en infrarood). De ‘spiegel’ en detector van deze telescopen verschillen sterk, bij radio golven is bijvoorbeeld een metalen gaas als ‘spiegel’ voldoende. Kennis van het begrip golflengte is essentieel.

Historisch overzicht: een beschrijving van welke ontdekkingen met welke type telescoop gedaan konden worden

De begrippen vergroting en de scherpte van een telescoop spelen een belangrijke rol in het waarnemen van sterrenkundige objecten. Het beschrijven van het verschil tussen vergroting en scheidend vermogen is daarom van belang. Ofschoon bij grotere vergroting kleinere objecten zichtbaar zijn is er bij een telescoop een limiet aan de scherpte van deze objecten. Een duo-telescoop met optische interferometrie biedt dan uitkomst.

Bezoeken van een sterrenwacht

In dit verdiepingsonderwerp brengen leerlingen een bezoek aan een sterrenwacht in de buurt. Afhankelijk van de aanwezige telescoop en de belangstelling van de leerling kan de nadruk liggen op de instrumenten of de historische invalshoek. Een schematische tekening van het instrument, beschrijvingen van andere toebehoren en kenmerken van de telescoop kunnen in het verslag opgenomen worden. Of er zou gekozen kunnen worden om het wetenschappelijke werk van astronomen met die telescoop te beschrijven. Het doel en de betekenis van die historische waarnemingen en de onderzoeksaanpak kunnen aan bod komen. Sommige sterrenwachten hebben een functie als publiekssterrenwacht. Leerlingen kunnen dan bijvoorbeeld nagaan of en inhoeverre amateurastronomen tegenwoordig nog een bijdrage kunnen leveren aan de sterrenkunde. Ook eigen waarnemingen met de telescoop kunnen natuurlijk toegevoegd worden. © 2001 Stichting Universum, Utrecht. Alle rechten voorbehouden. Copiëren voor eigen gebruik, privé of op school, is toegestaan. Overname van deze tekst in andere uitgaven mag alleen met schriftelijke toestemming van de uitgever.

Terug naar startpagina.