望远镜的设计及性能分析.docVIP

xx工程学院 望远镜设计及性能 分析 2016年11月25日 目录 1.引言 1 2方案设计 1 2.1设计原理 1 2.2参数设计 1 2.3 1 2.4像差设计 1 3 总结 1 参考文献 1 1.引言 19世纪初期折射式光学望远镜望远镜还是天文学界的主流，当时研究的重点在天体测量，邻近恒星的位置测定。随着时代的演变，天文学家开始探索到银河系以外的星系，研究整个宇宙的结构，巨无霸的大型反射望远镜便取代折射式望远镜的地位。而施密特望远镜更拍摄到许多深远微暗的天体照片，让天文学家能按图索骥地去研究探索数10亿光年之遥的宇宙深处。所以20世纪是反射式望远镜与施密特望远镜的时代，20世纪统一天文学语言的施密特望远镜，这是澳洲的UKST，而21世纪更将是无线电电波望远镜的时代。 故本文运用应用光学知识，对开普勒望远镜进行简单设计，在了解望远镜工作原理的基础的上，完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易原理设计或光路设计，了解望远镜的基本光学性能参数及其计算，并根据设计计算出适当光学性能参数使望远镜达到最佳的工作状态。预期实现一定范围内对事物的观测。 说明项目的研究与设计目的，介绍国内外相关领域的工作，以及项目研究的预期结果以及项目组的分工和实际贡献比例（小四号宋体，1.3倍行间距）。 2方案设计 2.1设计原理=0，因此平行光入射的光线经望远镜系统后仍以平行光射出。这种望远镜一般物镜框就是孔径光阑，也是入瞳，出射光瞳位于目镜像方焦点之外很靠近焦点的地方，使用时眼睛与出瞳重合。 设f1和f2分别为物镜、目镜的焦距，开普勒望远镜中目镜、物镜均为凸透镜，故f10，f20，此时系统成倒立像，所以在系统中间需加入转像系统使其成正立的像。如图为开普勒望远镜示意图： 上图中物镜框为孔径光阑，也是入射光瞳，出射光瞳目镜像方焦点外，观察者再次观察成像情况，望远镜系统的视场光阑设在物镜的像平面处。 2.2参数设计tgU＇/tgU=u＇/u=l＇/l。 轴向放大率——光轴上一对共轭点沿轴移动量之间的关系，如果物 点沿轴移动一个微小量d1，相应的像移动d1＇，轴向放大率用α表示，定义为：α=d1/d1＇ 视放大率——用仪器观察时网膜上的像高与人眼直接观察时网膜上的像之比，表示了改仪器的放大作用，一般用(表示。(等于同一目标用仪器观察时的视角(仪和人眼直接观察时的视角(眼二者正切之比，所以称为仪器的视放大率。 极限分辨角——表示观测仪器精度的指标是它的最小分辨角。若以 60作为人眼的分辨极限，为使望远镜所能分辨的 细节也能被人眼分辨即达到了充分利用望远镜分辨率的目的，即极限分辨角为（140/D）＂。望远镜的视角放大率应与其极限辨角φ有如下关系：φ·Г=60＂ 。把望远镜的极限分辨角公式代入上式中得Г=60＂/(140/D)＂=D/2.3。 出瞳直径——出瞳就是出射光瞳，当你手里拿着双筒望远镜，距离双筒望远镜目镜30厘米左右的地方，用眼睛仔细观察目镜，你可以看到两个形如瞳孔的亮点，它的直径就是出瞳直径。跟物镜直径一样，出瞳直径也是以毫米为单位的，出瞳直径等于物镜直径除以放大倍率。望远镜的出瞳(出射光瞳)首先告诉我们望远镜的质素:质素上乘者，出瞳为一个清晰完美的圆形光点，位处正中央, 周围呈现黑色，对普罗棱镜机型而言，光点内有棱镜影子代表棱镜是次级玻璃(BK7)，周围漏光则代表钟镜身防反光不佳，出射光瞳偏向一方或成榄核型则代表内部光轴变歪，出射光瞳越大，代表影像较光及较清晰锐利 (倍率低)，而且眼球较易看到影像，适合海事，环境不断晃动场合下使用。 倍率——望远镜的倍率计算方法:物镜焦距÷目镜焦距 我组的望眼镜设计及参数计算 设计一个开普勒式望远镜，其主要要求如下： 1.物镜与目镜之间的距离 L=315mm； 2.望远镜的视放大倍数(=20； 3.物方视场角2ω=3°20＇。 参数计算： 1.目镜视场角(目 将视放大率(=20，物方视场角2ω=3°20＇代入公式tg(目=( ·tg(物，可以求出2(目=60°24＇, (目=30°12＇。 2.望远镜的分辨率α: 由望远镜分辨率和视放大率的关系式： α=60＂／(＝60＂／20＝3＂ 3.物镜的通光口径D物： 物镜的口径取决于分辨率的要求，若使物镜分辨率与放大率相适应，望远镜的口径与放大率关系满足(≥D物/2.3，为减轻眼睛负担，可取(=(0.5~1) D物及D物=(1~2)(，这里系数取2，则：D物=2(=40mm 4.出瞳直径D＇: (=Ｄ／D＇得Ｄ＇=D/(=40/20=2mm 5.物镜焦距f物＇与目镜焦距f目＇: 由L= f物＇- f目＇=315和f物＇/f目＇=20可得f物＇=15mm，f目＇=300mm 6.视场光阑的直径D视: 根据三角形定则，计算视场角，