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各种天文望远镜原理

天文望远镜原理(2009-05-0520:11:58)

天文望远镜的光学原理

天文望远镜由物镜和目镜组成，接近景物的凸形透镜或凹形反射镜叫做物镜，

靠近眼睛那块叫做目镜。

远景物的光源视作平行光，根据光学原理，平行光经过透镜或球面凹形反射镜

便会聚焦在一点上，这就是焦点。焦点与物镜距离就是焦距。再利用一块比物镜焦

距短的凸透镜或目镜就可以把成像放大，这时观察者觉得远处景物被拉近，看得特

别清楚。

O=物镜E=目镜f=焦点fo=物镜焦距fe=目镜焦距D=物镜口径d=斜镜折

射镜是由一组透镜组成，反射式则包括一块镀了反光金属面的凹形球面镜和把光源

作90度反射的平面镜。两者的吸光率大致相同。

折射和反射镜各有优点，现分別讨论:

折射望远镜的优点

1.影像稳定折射式望远镜镜筒密封，避免了空气对流现象。

2.彗像差矫正利用不同的透镜组合来矫正彗像差(Coma)。

3.保养主镜密封，不会被污垢空气侵蚀，基本上不用保养。

差不同波长光波成像在焦点附近，所以望远镜出现彩色光环围绕成折射望远镜

的缺点1.色

像。矫正色差时要增加一块不同折射率的透镜，但矫正大口径镜就不容易了。

2.镜筒长。为了消除色差，设计望远镜时就要把焦距尽量增长，约主镜口径的

十五倍，以六吋口径计算，便是七呎半长，而且用起来又不方便，业余制镜者要造

一座这样长而稳定度高的脚架很是困难的一回事。

3.价钱贵光线要穿过透镜关系，所以要采用清晰度高，质地优良的玻璃，这

样价钱就贵许多。全部完成后的价钱也比同一口径的反射镜贵数倍至十数倍～

反射望远镜的优点

1.消色差。任何可见光均聚焦于一点。

2.镜筒短通常镜筒长度只有主镜直径八倍，所以比折射镜筒约短两倍。短

的镜筒操作力便，又容易制造稳定性高的脚架。

3.价钱便宜光线只在主镜表面反射，制镜者可以购买较经济的普通玻璃去制

造反射镜的主要部份。

反射望远镜的缺点

1.遮光。对角镜放置在主镜前，把部份入射光线遮掉，而对角镜支架又产生

绕射，三支架或四支架的便形成六条或四条由光星发射出来的光线。可以利用焦比

八至十的设计减低遮光率。

2.影像不稳定开放式的镜筒往往产生对流现象，很难完满地解决问题。所以

在高倍看行星表面精细部份时便不容易了。

3.主镜便形温度变化和机械因素，使主镜变形，焦点也跟着改变，形成球面

差，球面差就是主镜旁边线和近光轴的平行光线聚焦于不同地方，但小口径镜不成

问题。4.保养镀上主镜表面的驴或银，受空气污染影响，要半年再镀一次。不

过一块良好的真空电镀镜面可维持数年之久。

折射望远镜由二块透镜组成，总共要磨四边光学面，反射望远镜只需要磨一边

光学面，所以制造反射式望远镜花费较少时间。技术精良的话，一副自制的六吋口

径反射望远镜质量随时超过市面出售的三吋折射望远镜。至于选择何种类型的望远

镜则是根据天文爱好者的需要和喜爱而定。通常一枝四吋以下的折射望远镜已足夠

作普通观测研究的用途。如果兴趣是观察行星或双星，便应该设计八吋口径而放大

倍数高的反射望远镜，因为如此大口径的折射镜十分难制造，价钱非常昂贵，而且

又非常笨重。从经济和难度考虑，初学者最适宜自制反射式望远镜。

反射望远镜的设计

反射望远镜有数种设计，现在只谈谈结构简单的牛顿式。

牛顿式望远镜最主要的结构是一块镀上反射物质的球面或拋物面玻璃。球面镜

作用是把星星来的平行光反射聚焦一点，然后靠一块细小光学平面镜放置于焦点

前，把光作90度角的反射至望远镜筒的边缘，再由一块凸透镜将形像放大，便获

得普通望远镜应有的效果。不过球

面镜中心和旁边的反射角不同，故此成像并不完全聚焦于同一点上，而形成球

面差;但拋物面却可矫正这缺点，使离开光轴较远的光线也可以同时聚于焦点上，

因此实际上牛顿式望远镜主镜乃拋物线面。球面镜成像抛物面成像

设计望远镜时要考虑到它的实际用途，我们是用来观察或是摄影的，我们要求

的放大倍数等等，这便要介绍一下影响望远镜用途的各种因素。

放大倍数1吋=25.4毫米(mm)直徑(吋)直徑(mm)最低有效倍數最

高有效倍數1253.55025171002.563912537610150410014200

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