关于望远镜介绍

关于望远镜介绍,第1张

关于望远镜介绍

[拼音]:wangyuanjing

[外文]:telescope

观测远处物体的光学仪器。望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角,使人眼能看清角距更小的细节。望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径(最大8毫米)粗得多的光束,送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。望远镜由物镜和目镜两组镜头及其他配件组成。光线先经过物镜,后经过目镜,人眼在目镜的后面观测。为了减小望远镜的像差,物镜和目镜通常都由多个光学元件组成。人眼的分辨角大约是1┡。

若使物镜和目镜的焦点重合,入射的平行光束,经过望远镜后仍然是平行光束。两束交叉入射的平行光束,经过望远镜后出射时,夹角被放大的倍数称为放大率(或倍率),它等于物镜和目镜焦距之比。另一方面,此时出射的平行光束变细了,入射和出射平行光束截面直径之比,也恰好等于望远镜的放大率。只要有一定的放大率,使出射的平行光束直径小于瞳孔的直径,物镜收集到的一束很粗的平行光就可全部送入人眼。

望远镜物镜所能收集的最大的光束直径,称为口径。望远镜观测到的范围,称为视场,通常以角度来表示。视场大小和目镜的结构有关。对于同样类型的目镜,视场直径与放大率成反比:放大率越高,视场越小。

伽利略制成的望远镜,目镜是负透镜,称为伽利略望远镜,观测到的是正像,视场较小。开普勒采用正透镜作目镜,这样的望远镜称为开普勒望远镜。用它观测到的是倒像,视场较大。现在绝大多数天文望远镜都采用这种形式。按物镜的结构,望远镜分为三大类:用透镜作物镜的称为折射望远镜,用反射镜作物镜的称为反射望远镜,兼用透镜和反射镜作物镜的称为折反射望远镜。

用于观测地面目标的望远镜,一般口径为几厘米,放大率为几倍到十几倍。为了获得正像,常在物镜和目镜之间加入两块转像直角棱镜,观测地面目标的双筒望远镜就常用这种结构。天文望远镜在光学原理上与观测地面目标的望远镜并没有区别,只是口径大、倍率高和允许倒像。由于受到衍射、天文宁静度和望远镜本身的缺陷(像差、加工误差等)的限制,望远镜的角分辨能力并不能随着放大率的增加而无限提高,安置在地面上的望远镜,目前达到的最小分辨角约为十分之几角秒。

从1609年伽利略创制第一架天文望远镜,到照相术开始应用于天文观测之前的二百多年间,望远镜是供目视观测的。照相术应用于天文观测以后,用作照相的望远镜,直接在物镜的焦面上放置照相底片,这种望远镜实际上就是一架大型照相机。在这种情况下,底片上物像的线长度是和物镜的焦距成正比的。照相底片所对应的范围,称为视场,一般仍以角度来表示,可用视场的大小与物镜的结构有关,它主要受像差的限制。望远镜物镜的口径D和焦距f之比,称为相对口径,也称为光力,常记为 A,它的倒数称为焦比。对于面状天体(如像大于底片颗粒的星云、星系,特别是包括底片上的天空背景)像的照度和A2成正比,而不再与 D有关。对于线状天体(如在焦面上移动的像宽度小于底片颗粒的人造卫星、流星),像的线照度与AD成正比。对于点状天体(如像小于底片颗粒的恒星)像点的总能量与D2成正比,而不再与A有关。照相时,根据不同对象选用口径、相对口径和视场适当的望远镜。

用作目视观测的望远镜称为目视望远镜。用作照相观测的望远镜称为照相望远镜或天体照相仪。随着更多的辐射探测器,如光电倍增管、光电成像器件等的出现,以及为了各种专门目的如光谱分析、光电测光等,在现代天文观测中,主要已不再依靠肉眼和使用目镜了。另一方面,人眼能观测到的只是波长从4000~7000埃的一小段辐射,由于适用于不同波段的望远镜,如射电望远镜、红外望远镜、紫外望远镜、X光望远镜等的出现,现代天文观测已远远超出上述范围。其中用于可见光和近红外、紫外波段的望远镜,称为光学望远镜。在现代,天文望远镜的定义应为:收集天体辐射并形成它的像的仪器。而作目视观测的天文望远镜只是其中的一个特例。

为了收集更多的辐射,对天体作更仔细的研究和观测更暗弱的天体,最重要的是增大望远镜的口径。现代最大的光学望远镜的口径是 6米,最大的可跟踪抛物面射电望远镜的口径是 100米。望远镜的分辨本领,受到衍射、天文宁静度和望远镜缺陷这三方面的限制。增大望远镜的口径,采取多口径干涉,将望远镜发射到空间去,把望远镜设计和制造得更精良,都是努力的方向;此外,发展中的斑点干涉测量、主动光学和信息处理等技术,也在进一步打破上述限制(见天文像的复原)。

用天文望远镜观测运动中的天体,不仅要对准观测对象,而且往往需要以很高的精度(对光学望远镜来说是十分之几角秒)进行跟踪。要达到这样高的精度,望远镜的机械结构必须十分精密。表面几何形状准确到几分之一到十几分之一波长的镜面,也需要由机械结构来支撑,并在转动中保持镜面有这样高的精度和系统的准直。在望远镜获得天体像后,还需配置和更换称为终端设备的各种探测器(如各种照相底片、光电倍增管、光电成像器件等)和专门仪器(如分光仪、光电光度计等)。现代的天文望远镜往往配置有电子计算机,以精密控制望远镜的运动,进行自动观测和数据的实时处理。

参考书目
  1. H.C.King,The History of the Telescope, CharlesGriffin, London, 1955.
  2. G. P. Kuiper ed., Telescopes, Univ. of Chicago Press, Chicago, 1960.

参考文章

  • 望远镜的品牌有哪些?生活知识
  • 望远镜座天文天体
  • 望远镜的由来生活知识
  • 天文望远镜按照光路分为几种类型?天文天体
  • 望远镜“20*50”表示什么?生活知识

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