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鏡面誤差

 

よみ方

きょうめんごさ

英 語

surface errors

説 明

電波望遠鏡のアンテナ反射面や光学望遠鏡の主鏡表面が設計上の形状からずれている場合にそのずれを鏡面誤差という。鏡面誤差が大きいほど望遠鏡の結像性能が悪くなり効率が低下する。
電波望遠鏡の場合を少し詳しく見る。 アンテナの主鏡面が理想的な放物面からずれている場合には反射された電波の一部は焦点に集まらないか、あるいは集まっても干渉によって理想的な強度より弱くなる。そのような放物面からのずれを広い意味での鏡面誤差という。主鏡面全体の大きな構造が放物面からずれている場合には一部の電波は焦点に集まらない。また主鏡面の表面の滑らかさが悪く、凹凸がある場合には凹面と凸面で反射した電波はその両面の高さの差を\varepsilonとすると 2\varepsilon/\lambda だけの光路長が発生し、位相差のある電波が焦点に集まって合成されて弱くなる。ここで\lambdaは電波の波長である。この凹凸のことを狭い意味での鏡面誤差という。凹凸の大きさがランダムな場合は統計的に\exp\{-(4\pi \varepsilon/\lambda)^{2}\} だけ電波は減衰し、アンテナの開口能率 \eta_{\rm A} を減少させる。したがって、観測波長が短くなるほど鏡面誤差の影響は大きくなる。鏡面誤差は主鏡だけではなく、副鏡やビーム伝送系の他の反射鏡にも存在し、全体の鏡面誤差が開口能率に影響を与える。
光学望遠鏡でも原理は同じだが、波長が電波より格段に短いので、それに対応して鏡面誤差を小さくしないと良い結像性能が得られない。すばる望遠鏡の主鏡の鏡面誤差は凹凸差の最大値(peak-to-peak)で100 nm、平均自乗誤差(rms)で12 nmである。

2018年04月24日更新

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