Зачем телескопу нужно большое фокусное расстояние?

[Я Леонид]

Всем привет! Извиняюсь за дилетантский вопрос.

Зачем телескопам такое большое фокусное расстояние? Например, у рефлектора Ньютона ГЗ 300 мм, фокусное расстояние 1500 мм, соответственно телескоп получается более 1,5 метров. Почему нельзя использовать такое же зеркало, но с фокусным расстоянием 1000 или 500 мм? Понимаю, что от этого зависит светосила, но почему она зависит? Вроде как количество света, собираемое зеркалом, зависит от его площади...

[electric]

Ни одно зеркало ни какой формы не способно сфокусировать (геометрически без учёта волновых свойств света) параллельные лучи в точку (исключая лишь 1 случай — парабола фокусирует в точку лучи параллельные её оси), а следовательно построить чёткое изображение. Чем больше отношение фокуса к диаметру, тем меньше размытие изображения. Увеличивать фокус есть смысл до тех пор, пока размытие, связанное с геометрией не станет сопоставимым с дифракционным (вызванным волновыми свойствами света) при желаемом угле обзора.

[СТРОБОСКОП]

Дилетантский ответ: Увеличение телескопа равно фокус. расстоянию объектива/фокус. расстояние окуляра.
А светосила пропорциональна площади объектива.

[Romero]

Забыли ещё отметить один чисто технический момент - качественное длиннофокусное зеркало (особенно сферическое, при малых относительных отверстиях вроде f/10 ... f/15) изготовить гораздо легче и дешевле, чем светосильное параболическое.

[-Юрий-]

Зачем телескопам такое большое фокусное расстояние?

Даёт большее изображение, то есть больше увеличение, сильнее "приближает" объекты. То же и у объективов фотоаппаратов.
Возьмите несколько линз разного увеличения, даже очки ("плюсовые"), и с их помощью получите изображение на экране какого-нибудь яркого объекта - лампы или просто окна. Увидите, что линзы с меньшим увеличение, то есть с меньшей выпуклостью, дают более крупное изображение на экране. И при этом расстояние между линзой и экраном будет больше.

[VAKT]

Я Леонид: Это Вы ещё солнечные телескопы не видели - вот бы удивились.

[Цицерон]

Зачем телескопам такое большое фокусное расстояние? Например, у рефлектора Ньютона ГЗ 300 мм, фокусное расстояние 1500 мм, соответственно телескоп получается более 1,5 метров. Почему нельзя использовать такое же зеркало, но с фокусным расстоянием 1000 или 500 мм?

Использовать такое зеркало с таким фокусным можно, но возникает несколько проблем:

1. Сложность изготовления зеркала с таким относительным отверстием.

2. Как уже говорили, увеличение телескопа зависит от соотношения фокусного расстояния телескопа и окуляра. Для телескопа с малым фокусным расстоянием может возникнуть проблема с подбором окуляра, обеспечивающего то же увеличение, что и на длиннофокусном телескопе. Можно, конечно, использовать более длиннофокусный окуляр совместно с барлоу, но качество изображения при этом может пострадать.

3. Остаточные аберрации светосильного зеркала более высоки, чем у его менее светосильного "собрата". Более того, аберрации используемых окуляров на светосильных инструментах будут проявляться сильнее.

Понимаю, что от этого зависит светосила, но почему она зависит? Вроде как количество света, собираемое зеркалом, зависит от его площади...

Зависимость простая. Если возьмем два телескопа с одинаковой апертурой, но один из них будет иметь в два раза большее фокусное расстояние, то длиннофокусный построит в фокальной плоскости в два раза большее по размеру изображение (в 4 раза большее по площади). Но так как у них апертуры одинаковы, то есть количество света собирают одно и тоже, то освещенность полученного изображения у длиннофокусного телескопа будет меньше в 4 раза, так как распределяется на большую площадь.