thumb|right|300px|A távcsőtükör elve: az égi objektumok fénye gyakorlatilag a végtelenből érkező, párhuzamos fénysugarakból áll, amit paraboloid visszaverő felület egy pontba gyűjt, a fókuszpontba. A távcsőtükör a fényvisszaverődés elvén alapuló távcsövek legfontosabb eleme, a tárgyról (égitestről) jövő fénysugarak összegyűjtését végzi. Tükörnél a lencserendszerek egyes, a fénytörésből adódó képalkotási hibái nem jelentkeznek, ezen kívül nagyobb átmérőben készülhetnek, ezzel pedig nagyobb fényerőt és jobb felbontást tesznek lehetővé, mint a lencsék.
A távcsőtükör A távcsőtükör az elektromágneses sugárzás fókuszálását teszi lehetővé. A teljes elektromágneses spektrumban használható; ettől függetlenül a cikkben leírt optikai elem elsősorban a látható fény tartományában használatos. A távcsőtükör párhuzamos fénysugarak összegyűjtésére, visszatükrözésére és egy pontba gyűjtésére alkalmas. A lencsés távcsövek objektívjének megfelelő elem. A távcsőben legalább egy, általában kettő, de akár több tükör is lehet. Ezek közül a főtükör állandó elem, a fény összegyűjtésére szolgál. A segédtükör lehet hiperboloid vagy ellipszoid alakú fókusznyújtó tükör, illetve egyszerű síktükör, amely kivetíti a fényt a távcső tubusából az okulárhoz.
A távcsőtükör mindig egy hordozóból és az arra felvitt tükröző (foncsor) rétegből áll. Ez a megoldás teszi lehetővé, hogy a tükröt magát gyakorlatilag bármilyen anyagból elő lehessen állítani, így megnőhet a szilárdsága, nagyobb átmérőjű optikák készíthetők, mint lencsékből. A tükrön nem halad át a fény, ezért nem törik meg, nem bomlik színeire, élesebb, tisztább kép alkotható vele.
A főtükrök általában parabolikus felületek, ezek azonban alig térnek el a gömbalaktól. Kisebb felbontású tükrös távcsövek, vagy korrekciós tükrökkel ellátott bonyolultabb távcsövek esetén előfordul az egyszerű gömbfelület is. A paraboloid előállítható forgási ellipszoidként is, ezért már elterjedtek a folyadéktükrök is, amelyek meghatározott sebességű egyenletes forgása adja a tükröző felületet. Előnye, hogy a forgás sebességének változtatásával a fókusztávolság is változtatható.
A tükör legfőbb jellemzője az átmérő és a fókusztávolság, ez a két adat mindent elmond róla. Levezetett adata a fényerő.
Tükör házilagos készítése bélyeg|jobbra|120px|Jean-Bernard-Léon Foucault bélyeg|jobbra|120px|Elvi vázlat bélyeg|jobbra|120px|A mérő összeállítása
Magyarországon több évtizedes hagyománya van a távcsőtükör házi készítésének. Az amatőrcsillagászok közül sokan éreznek késztetést arra, hogy saját kezűleg csiszoljanak kitűnő minőségű távcsőtükröt a Newton-rendszerekhez. Házilag viszonylag olcsón állítható elő jó minőségű, minimum diffrakció-határolt leképezést adó távcsőtükör.
A módszer gyökere a Jean-Bernard-Léon Foucault (1819–1868) francia fizikus által kidolgozott Foucault-féle késél-teszthez nyúlik vissza. A maszkolásos tükörellenőrzés pontos menetének, távcsőkészítés mikéntjének angol nyelven megjelent How to make a telescope című mű ismerteti. Magyar nyelven, hazai csiszolóktól, csak elvétve, baráti körökben lehet inkább hallani a tükörcsiszolásról. Magyarországon a Foucault-féle késél- (maszkolásos) módszerrel készít, ellenőriz a mai napig is több távcsőtükör-csiszoló távcsőtükröket, vagy ezzel a gyakorlati eljárással és csillagteszttel készültek korábban a legendás leképezésű tükrök.
az interferométeres mérőműszerekkel végzett ellenőrzés kétségtelenül a legjobb és legmegbízhatóbb megoldás, a jelen kor legpontosabb mérési eljárása, hátránya azonban az amatőrök számára a magas költség (az interferométer alapanyagainak és a szoftvernek a költsége, a hitelesítés), nem beszélve a hozzá megszerzendő tudásról, tapasztalatokról; a Ronchi-féle rácspróba – a végtelenből érkező, „műcsillag” fényével végzett tesztelés – irányadó lehet, azonban a vele végzett mérés, becslés bizonytalan egy adott minőségi szint felett; a maszkolásos eljárás (ez már a konkrét mérés kategóriájába tartozik és az amatőrök számára a legkönnyebben elérhető eljárások egyike).
A maszkolásos eljárás alapvető technikai menete az, hogy zónákra osztott maszkot kell helyezni a tükör elé. Tetszőlegesen meghatározható, hogy a tükör felületének melyik része maradjon nyitva, és melyik letakarva. Így a fényforrás csak a nyitott zóna-ablakpárokra fog rávilágítani. Az adott zónák segítségével ki kell mérni a parabolatükör zónáinak a fókuszkülönbségeit, kétszeres fókusztávolságból ellenőrizni, és az eltérésekből egy Excel program segítségével vagy zsebszámológéppel pontosan kiszámítható, hogy milyen a felülete a tükörnek. Az eredeti maszkolásos módszer esetében a zónák fókusztávolságának (fókusztávolságok különbségének) a mérése késél-teszttel történik. Az aktuális zónapár fókuszát oldalirányból elmetszve (a késélt betolva) a nyitott ablakpár fokozatosan elsötétedik. A cikkben említett eljárás esetén a zónák fókusztávolság-különbségének kimérése fókusz képegyesítéses módszerrel történik egy körülbelül 10 mm fókusztávolságú, a csillagászati távcsöveknél is használatos okulárral. Az okulár felnagyítja a zónapár által létrehozott fókuszált (valamint defókuszált) képet. A maszkolással végzett méréssorozatok eredménye már számszerűsíthető. A mérés pontosságát meghatározza a mérést végző személy precízsége és gyakorlata. A maszkolásos eljárás arra hivatott, hogy egyértelműen eldönthető legyen, hogy a tesztelt parabolatükör megközelíti-e az ideális (elméleti) felületet. (Az eljárás kifejtését lásd később!)
Alapfogalmak A távcsőtükör mélysége Az ideális gömbfelület homorulatának mélysége, vagyis a húr magasságának kiszámítása:
ahol hg a gömbtükör mélysége, R a görbületi sugár (kétszeres fókusztávolság), r pedig a tükör optikai átmérőjének a fele (sugár).
A parabolatükör mélységének kiszámítása:
ahol hp a parabola mélysége.
Eltérés a gömbi- és a parabolikus mélység között:
Fényerő bélyegkép|jobbra|200px|Cassegrain-távcső elvi rajza bélyegkép|jobbra|180px|Nasmyth-távcső elvi rajza A fényerő az objektív fókusztávolságának és átmérőjének a viszonya, például egy F/5-ös objektív fókusza ötszöröse az átmérőnek. A fókusznyújtó rendszerekben (Cassegrain-, Nasmyth-) külön kell értelmezni az objektív fényerejét és az effektív fényerőt, ez utóbbi az effektív fókusztávolság és az objektív átmérő viszonya. (A Cassegrain-rendszer esetében a főtükör általában F/2-F/3, míg az effektív fényerő F/8-F/15.)
Lambda (λ) A lambda a fizikában a hullámhossz jele. A távcsőtükrök esetében értelemszerűen csak a fény sebességét (c) és frekvenciáját (f) kell figyelembe venni. (A fényspektrum színeinek természetesen különböző a hullámhosszuk.) Mivel a fénysebesség és a hullámhossz között fordított arányosság van, ezért
Vákuumban az elektromágneses hullámok, tehát a fény terjedési sebessége is: c = 299 792 458 m/s ~ 300 000 000 m/s = 3•108 m/s.
Nyílásviszony A nyílásviszony a tükör átmérőjének és a fókusztávolságának a viszonya: D/f.
A Foucault-féle maszkolásos módszer A maszkolásos módszer vizsgálatának tárgyához és eszközeihez ismerni kell néhány törvényszerűséget, elsőként a gömb- és a parabolatükör képalkotását.
Mindegyik tükör fényereje legyen F/5-ös, az átmérő pedig 200 mm. A gyakorlatilag végtelen távoli csillag fényét, ami pontszerű fényforrás, a gömbtükör hibákkal terhelten képezi le (ezt egyébként szférikus aberrációként (gömbi eltérésként vagy gömbi hibaként) említi a szakirodalom). Geometriai okokból a gömbtükör szélének a fókusztávolsága kisebb, mint a középső részeké, ezért az optikai tengellyel (optikai tengely vagy főtengely: a lencse vagy a gömbtükör optikai középpontján és görbületi középpontján átmenő egyenes) párhuzamosan beérkező sugarak nem a fókuszpontban találkoznak majd egymással, hanem az optikai tengely egy szakaszában. Ha ugyanezen gömbtükör görbületi sugarából (kétszeres fókusztávolságból) indulnak ki a fénysugarak (például egy műcsillagból (kondenzált fényforrás)), a gömbtükör egyetlen pontba fogja leképezni a sugarakat.
Gömbtükör Ehhez a vizsgálathoz egy optikai mérőberendezést kell építeni. A könnyebb megértés kedvéért az Elvi vázlat ábrán látható a működési elv lényege. A műszer tulajdonképpen egy fényforrásból és egy késélből (okulártartó foglalatból) áll. A tükröt a fényforrástól (műcsillag vagy párhuzamos fényforrás) a kétszeres fókusztávolságban (görbületi sugárban) kell elhelyezni.
Megjegyzés: optikai ráccsal nézve ugyanilyen feltételek mellett a gömbtükröt a fókuszponton kívül és belül a tükör felületén megjelenő rácsszálak, mindig tökéletesen párhuzamosak maradnak. Ha egy kicsit is eltér a felület a gömbtől, a rácsvonalak elkezdenek hajlani vagy a rácsszálak megjelenése a tükör felületén, valamilyen torzulásként jelentkeznek. Példa a gömbtükörre: egy 160 mm-es, tökéletes gömbfelület rácsképe látható. A fényforrásnál párhuzamos rést kell használni (lehet lyuk fényforrást (műcsillagot) is használni csak az haloványabb – 0,02-0,05 mm átmérő) A görbületi sugárból indul ki a kondenzált fény és a görbületi sugárba tér vissza – pontosabban attól egy kicsit eltolva, de ugyanabba a síkba, máskülönben nem lehetne ellenőrizni.
A gömbfelületet ellenőrizve mindegy, hogy a párhuzamos optikai rács a görbületi sugár elé vagy mögött van elhelyezve, az akkor is párhuzamos marad. Ettől gömb a gömb. A párhuzamostól eltérő torzulás, ami a tükör felületén megjelenő rácsszálakban mutatkozik, látható, hogy a felület hol tér el a tökéletes gömbfelülettől. A felület milliméterenként 3,3 és 10 vonal/mm-es ráccsal is ellenőrizhető. A finomabb beosztású rács még inkább feltárja a felület hibáit. Erre az eszközre később is szükség lesz. Azért mutatom meg rögtön a legelején ezeket, hogy teljesen érthető legyen a dolog. Egy gömbre csiszolt tükör polírozásának kezdeténél csak optikai párhuzamos ráccsal kell ellenőrizni, hogy tartja-e a gömbfelületet. Egy 152/844-es tükör polírozásának egyes fázisai 5-30-60-180 percenkénti polírozási időközönként az alábbi ábrákon láthatóak:
A felület végig gömb marad. Végül egy gyári 10 vonal/mm-es üveglapon lévő párhuzamos szálakkal ellenőrzött kép látható.
Egy gömbre csiszolt tükör polírozását csak optikai párhuzamos ráccsal kell ellenőrizni, hogy tartja e a gömbfelületet. Végig gömb maradt a felület. A 3,3 vonal/mm azt jelenti, hogy 0,15 mm vastag huzalt egymás mellett kell elhelyezni a huzal vastagságának megfelelő távolságokra: 1 rács – 1 hézag -1 rács- 1 hézag stb. Az 1 mm/0,15 mm = 6,666, de mivel a rácsokat kell számolni, ezért 6,666/2 = 3,333 vonal milliméterenként.Ugyanezt 10 vonal/mm-re nézve az 1 mm-t 20 egyenlő részre kell osztani, ennek fele a rácsok száma, mm-enként összesen 10, tehát itt egy rácsszál vastagsága mindössze 0,05 mm. Üveglapon lévő rács esetében az üveglapnak van másik síkja is. Az üveg egy plánparalel párhuzamos üveglap. A 3,3 rácsosztásnál a szálak közt levegő van. Az üvegnél a fény az üvegen is áthatol, így a sűrűbb rácsnál a tükörfelület szélénél duplázódás látható. Ez az oka ott az elmosódásnak. Az egész optika felületén párhuzamosak a rácsszálak, tehát a felület jó.
Parabolatükör Egy átlagos F/6-F/8-as nyílásviszonyú tükörnél ez a gömbfelület a kiindulási alap. A 152/844-es tükör fényereje F/5,55. Nagy pontossággal elkészítve, sokszor tesztelve ilyen az elkészült 152/844-es tükör parabolafelület 3,3 vonal/mm optikai ráccsal megnézve a fókusztávolságon kívül (a fókuszponttól (tükörtől) távolodva)). A távolodás mértéke sokszor csak 10–20 mm.
Egy kis átmérőjű tükör esetében nagyon kevés a párhuzamos és az X alakban hajló rácsszálak közti eltérés. Látványosabb a különbség egy nagyobb átmérőjű, de ugyanolyan fényerejű tükör esetében. Ráadásul kis fényerőnél a gömb és a parabola közötti különbség szinte elenyésző. Mivel kifejezetten csak ráccsal nem lehet megbízható felületet készíteni, de az ellenőrzés alapja a ráccsal való tesztelés, a vége pedig a mérés és a csillagos ég alatt végrehajtott tesztelés. A tükörnek pontosnak kell lenni, mert néhányszor 10 nanométernyi eltérés, zónahiba következménye a rossz képalkotás.