ニュートンの反射鏡

1668年にアイザック・ニュートン卿によって作られた最初の反射望遠鏡^[3]は、望遠鏡の歴史における画期的なものであり、知られている限りで最初の成功した反射望遠鏡です。^{[4] [5]これは、後に}ニュートン式望遠鏡と呼ばれるようになった設計の原型でした。この設計にはいくつかの初期のプロトタイプと現代のレプリカもありました。

アイザック・ニュートンは、白色 光は色のスペクトルで構成されているという彼の理論を証明するために、反射望遠鏡を製作しました。 ^[6]彼は、屈折望遠鏡のレンズは、光が色に分散する（色収差）という問題を抱えていると結論付けていました。彼が製作した望遠鏡では、この問題を回避するために、対物レンズとして鏡を使用しました。主鏡を作成するために、ニュートンは、6 部の銅と 2 部の錫からなる金属のカスタム組成を使用しました。これは、鏡面金属の初期の組成です。 ^{[4]彼は、鏡を成形および研磨する手段を考案し、}ピッチラップ^{[7] を}使用して光学面を研磨した最初の人物であった可能性があります。彼は、構造を簡素化するために、放物面ではなく球面の鏡を選択しました。彼は、色収差が屈折望遠鏡の主な欠点であり、球面収差ではないと確信していたからです。彼は、ニュートン式望遠鏡の設計の特徴である、主鏡の焦点の近くに二次的な「対角」鏡を追加し、望遠鏡の側面に取り付けられた接眼レンズに 90 度の角度で像を反射しました。この独自の追加により、対物鏡の遮蔽を最小限に抑えて像を見ることができました。彼はまた、すべてのチューブ、マウント、および付属品も作りました。

ニュートンは自身の発明を次のように説明しました。

「金属を凹面状に研磨した球の直径は約 25 インチで、その結果、器具の長さは約 6 インチ 1/4 でした。眼鏡は平凸面であり、凸面を研磨した球の直径は約 1/5 インチかそれより少し小さく、その結果、30 倍から 40 倍に拡大されました。別の測定方法では、35 倍に拡大されました。凹面の金属には 1 インチと 3 分の 1 の開口部がありましたが、開口部は金属の周囲を覆う不透明な円ではなく、眼鏡と目の間に置かれた不透明な円で制限され、光線が目を通過するための小さな丸い穴が中央に開けられていました。この円がここに配置されているため、視覚を妨げていたであろう誤った光の多くが遮断されました。長さ 4 フィートのかなり良い遠近法と比較すると、凹面の眼鏡で作ったので、ガラスよりも自分の器具でより遠くまで読むことができました。しかし、物体はガラスよりもずっと暗く見えました。これは、ガラスの屈折よりも金属の反射によって失われた光の方が多かったため、また器具が過剰に充電されていたためでもあります。30 倍か 25 倍に拡大していれば、物体はもっと鮮明で心地よく見えたでしょう」...「物体の金属は幅 2 インチ、厚さは 1/3 インチで、曲がらないようにしました。この金属を 2 つ持っていて、両方を磨いた後、どちらがよいか試しました。そして、もう 1 つをもう一度研磨して、保管していたものよりも良くなるかどうかを確認しました。」

ニュートンは、直径 2 インチ (50 mm)、厚さ 0.3 インチの対物 凹面主鏡を備えた望遠鏡について説明しています。この望遠鏡は、直径 25 インチの球に合うように研磨されており、半径は 12.5 インチ、焦点距離は 6.25 インチ (158 mm) です。この鏡は、観察者の目と接眼レンズの間に穴の開いた円盤を置くことで、有効口径を 1.3 インチに縮小しました。この望遠鏡には、光を 90 度の角度で平凸接眼レンズに反射させる平らな対角副鏡があり、焦点距離はおそらく 4.5 mm で、観測された倍率は 35 倍でした。ニュートンによると、この望遠鏡の長さは 6.25 インチで、これは彼のモノグラフ「Opticks」に描かれた装置の長さと一致します。王立協会に贈呈された 2 番目の望遠鏡は、彼のイラストに示され「Opticks」に説明されている最初の望遠鏡よりもかなり長いため、焦点距離が長いようです。^{[8]ニュートンは1668年後半に最初の反射望遠鏡を完成させ、1669年2月23日に}ヘンリー・オルデンバーグ（王立協会の事務局長）に宛てた手紙の中で初めてそれについて書きました。" ^[9]

ニュートンは、新しい小型望遠鏡で木星の4つのガリレオ衛星と金星の三日月を見ることができることを発見した。 ^[8]ニュートンの友人アイザック・バローは、 1671年末にロンドン王立協会の小グループにこの望遠鏡を見せた。彼らは非常に感銘を受け、 1672年1月にチャールズ2世に実演した。 ^[10]この望遠鏡は王立協会の保管庫に保管されていたが、崩壊して記録から消えてしまった。最後に言及されたのは1731年で、鏡が2枚しか残っていないと書かれていた。^[2]

ニュートンの最初の望遠鏡の実用的な可能性は、18世紀末までにさらに明らかになりました。最大の反射望遠鏡の口径は50インチ（126cm）近くまで大きくなり^[11] 、最大の色消しレンズ対物レンズの口径は約5インチ（13cm）以下でした^{[12] 。}

ニュートンが作った初期の望遠鏡については不明な点がいくつかありましたが、彼の最初の望遠鏡は1668年に作ったプロトタイプだったことは今では明らかです。これはケンブリッジの数人の友人だけが見たもので、ほとんど知られていません。このプロトタイプの鏡は直径1インチ強、おそらく1.3インチ、長さ約6インチでした。^[13]ニュートンは後年このプロトタイプについてほとんど言及しなかったため、2番目の望遠鏡は最初のものと呼ばれることがよくあります。

ニュートンの2番目の望遠鏡は1671年に製作された。その鏡は直径2インチ、焦点距離は6.25インチから6.3インチの間であった。彼は2つの鏡を作り、望遠鏡に最適な方を選んだ。彼はこの望遠鏡を長く所有することはなかったが、検査のために王立協会に提出した。1671年12月に提出された直後のこの望遠鏡の記録には、長さ約7インチ、直径約2.25インチと記されている。像は、管の側面にある「大きなピンの頭ほどの大きさ」の穴を通して見られた。管は一体型で、焦点を合わせるために鏡を下から上に動かした。それはボールとソケットのマウントに取り付けられていた。^[14]この2番目の望遠鏡は協会に残され、1731年までに2枚の金属鏡だけが残るまで分解された。その後、姿を消した。この鏡には銀が含まれており、3 番目の望遠鏡の鏡には銀は含まれておらず、ヒ素が添加されていることから、これが現在王立協会が所有している望遠鏡ではないことは確かです。これは、銀のせいで金属が柔らかすぎることに気づいたニュートンが 2 番目の望遠鏡の鏡の改良として提案したものです。

ニュートンの 3 番目の望遠鏡は、1671 年から 1672 年にかけて、ニュートンとトリニティ カレッジの「同僚」ジョン ウィキンスによって製作されました。ウィキンスは、2 番目の望遠鏡よりもミラーの製作に優れた仕事をしたと報告しています。これは、彼が『光学』を執筆していたときに持っていた望遠鏡です。この望遠鏡は、エドモンド ハレー所有のニュートンの機器とともに、しばらく後にヒース アンド ウィング計器製作所の店に現れました。この望遠鏡はハレーに渡り、その後ヒース アンド ウィングに渡った可能性が高いです。この 3 番目の望遠鏡は、1694 年にニュートンが掃除しようとしてミラーを破損しました。このミラーは、6.25 インチの焦点距離のミラーに適した距離で接眼レンズの穴を塞いだことと、現在のミラーの焦点距離である 8.5 インチの新しい接眼レンズの位置を考慮して、修復者によって後に作り直されたと考えられています。現在の真鍮製の接眼レンズはオリジナルではなく、後で追加されたものです。この望遠鏡はヒース・アンド・ウィング社によって修復され、1766年にニュートンが製作した望遠鏡として王立協会に寄贈された。後日、この望遠鏡には、これがニュートンの最初の望遠鏡であり、1671年に製作されたという誤った銘板が付けられた。この望遠鏡には、おそらく元の鏡、再研磨されたもの、元の台座の一部、元の支持棒、そしておそらく元の鏡筒またはその一部が含まれている。^[2]

2インチミラーリフレクター用

• 反射鏡 - カスタムスペキュラム金属組成
• 光学ミラーの直径 - 2インチ（50 mm）
• 光学絞り込み絞り — 1.3インチ (33 mm)
• 光学焦点距離— 6.25インチ (158 mm)
• 光学有効（絞り込み）F値— f /4.78
• 光学裸鏡F値— f /3.16
• 光学接眼レンズの焦点距離 - 0.17インチ (4.5 mm)

1668年のニュートンの望遠鏡のレプリカは、1924年にロンドンのサイエンス・ミュージアムのためにF.L.アゲートによって作られました。^[15] 1960年代にはオリジナルのレプリカが2つ作られ、1つは女王のために、もう1つはラ・パルマ島のヨーロッパ北天文台のために作られました。^[16 ]もう1つのレプリカは、1984年にウィリアム・ハーシェル望遠鏡の主任設計者のために作られました。^[16] 1984年のレプリカは、21世紀初頭までに国立海洋博物館のコレクションになりました。^[16]

• アイザック ニュートン望遠鏡、アイザック ニュートンにちなんで名付けられた 2.5 メートルの望遠鏡。1967 年に完成。
• 18 世紀最大の光学望遠鏡のリスト
• イギリス諸島最大の光学望遠鏡のリスト
• ジェームズ・グレゴリー（数学者）とグレゴリアン望遠鏡

• スミス、ウォーレン J.、現代の光学工学、マグロウヒル社、1966年、400ページ

• ニュートンの反射鏡
• ニュートンのタイムライン