天文望远镜的基本知识

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1、天文望远镜的基本知识天文望远镜的发展历史及基础知识天文学是一门古老的学科，在人类的文明史中占有重要的地位。观测是天文学实验方法的基本特点，不断地创造和改革观测手段，是天文学家致力不懈的课题。北京古观象台浑仪简仪第谷在观测意大利物理学家伽利略（1564-1642）1608年荷兰的眼镜商汉斯.里帕席根据学徒的偶然发现，制成了第一架望远镜。1609年，伽利略制成了两架最早的天文望远镜，发现了望远镜具有“增加聚光本领和放大视角”的作用。伽利略把自制的口径4.5厘米，放大倍率33倍的望远镜指向天空，很快发现了月球上的环形山、围绕木星运转的四颗卫星、金星的盈亏现象、日面上的黑子、银河由无数暗弱恒

2、星构成等现象。开普勒德国的开普勒（1571-1630）在伽利略制成天文望远镜后两年，出版了《光学》一书，首次提出了“像差”的概念。并提出了一种新型的望远镜，这种望远镜被称为开普勒式望远镜。伽利略式：以凸透镜做物镜，凹透镜做目镜。成正像，制造简单造价低廉，普通观剧镜多采用这种光学系统。缺点是视场小、放大率小、不能在目镜端加装十字丝。目前在天文观测中不采用这种类型的望远镜。开普勒式：以凸透镜做物镜，凸透镜做目镜。是将物镜所成的实像用凹透镜组的目镜放大，获得倒像，由于其视场大，在目镜组中可以安装十字丝或动丝，天文观测中多采用此种类型的望远镜。望远镜17世纪望远镜刚出现时，不仅口径较小，而且成

3、像质量相当差。因为当时的物镜都是单透镜，像差，特别是其中的色差非常严重，它使观测到的天体不能呈现出清晰的像，而是带五颜六色光圈的像斑。这种像差的成因当时尚未弄清楚，但当时人们已经发现，当透镜曲率变小，焦距变长时，色差就会减小，成像质量就比较好。于是天文学家相继采用长焦距的望远镜。早期折射望远镜1673年，波兰的赫维留（1611-1687）制成了一架长达46米的望远镜，吊在30米高的桅杆上，要许多人用绳子拉着它起落升降。色差原理1666年，牛顿证明天体的光并非单色光，而是由各种颜色的光混合而成。望远镜的色差是由于透镜对不同颜色的光具有不同的折射率而造成。科学巨匠牛顿（1642-1727）

4、牛顿反射望远镜为了根本消除色差，牛顿干脆不用光的折射特性，而用反射特性。1668年，他制成了第一架反射望远镜，物镜是凹球面金属镜，物镜焦点前装一块和光轴成45°的平面反光镜，将星光反射到镜筒一边，用目镜观察。格里果里反射镜在牛顿之前，英国数学家格里果里（1638-1675）在1663年提出一种反射望远镜的设计方案，以抛物面为主镜，椭球镜面镜为副镜，主镜中央开有圆孔，F1是主镜的焦点暨副镜的一个焦点，光线经副镜会聚后，必聚焦于副镜的另一个焦点F2处。由于主镜副镜都是非球面镜，当时的工艺水平无法磨制，所以格里果里并没有制成这种望远镜。卡塞格林反射镜在牛顿反射镜问世后不久，法国人卡塞格林（1

5、625-1712）在1672年提出了又一种反射望远镜的设计方案，主镜是抛物面镜，副镜是凸双曲面镜，主镜中间开有圆孔，F1是主镜的焦点暨副镜的一个焦点，根据双曲面的光学特性，光线经副镜会聚后，必聚焦于副镜的另一个焦点F2处。这种反射镜目前还经常采用。赫歇尔的望远镜1781年3月13日，英国天文学家威廉.赫歇尔（1738-1822）用他自制的口径15厘米的反射镜发现了天王星，把太阳系的尺度扩大了一倍。发现了天王星后，赫歇尔磨制的望远镜口径越来越大，他是使反射镜大型化的始祖。1789年赫歇尔制成当时世界上最大的望远镜。口径1.22米，焦距12.2米。消色差折射镜的出现牛顿从理论上弄清了色差的

6、成因，但错误的做出折射物镜色差无法消除的结论。由于牛顿极高的威望，不少人盲从了他的观点。直到18世纪30年代，英国数学家C.M.霍尔发现，用冕牌玻璃作凸透镜，用火石玻璃作凹透镜，所制成的复合透镜能消除色差。由于消色差折射物镜的制成，人们再也不用为减少色差而拼命加长物镜的焦距了。从此后，折射望远镜的镜筒便大大缩短了。大型折射望远镜19世纪下半叶是大型折射望远镜的时代，美国的光学制造家克拉克父子在1870年以后陆续磨制了口径66厘米、76厘米、91厘米、102厘米的折射镜。巨型反射镜20世纪的上半叶巨型反射镜又占了上风。由于磨制材料的改进，用玻璃代替了金属，并发明了玻璃镀银技术，许多大口径

7、反射镜相继建成。1948年口径508厘米的海尔反射望远镜交付使用。望远镜最大的望远镜折反射望远镜1930年德国的施密特制造出第一架折反射望远镜。同时使用反射镜和折射镜。反射镜是球面镜，放在球面曲率中心的形状奇特的透镜做“改正镜”，可以补偿反射镜引起的球差，又不会产生彗差和明显的色差。1940年苏联光学家马克苏托夫发明马克苏托夫望远镜，和施密特望远镜类似，它的改正镜是弯月形，两个表面都是球面。制作容易。和反射镜相比，折反射镜的视场可以做的较大，有