望遠(yuǎn)鏡是一種用于觀察遠(yuǎn)距離物體的目視光學(xué)儀器,能把遠(yuǎn)物很小的張角按一定倍率放大,使之在像空間具有較大的張角,使本來無法用肉眼看清或分辨的物體變清晰可辨。所以,望遠(yuǎn)鏡是天文和地面觀測中不可缺少的工具。它是一種通過物鏡和目鏡使入射的平行光束仍保持平行射出的光學(xué)系統(tǒng)。
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??????? 常用的雙筒望遠(yuǎn)鏡還為減小體積和翻轉(zhuǎn)倒像的目的,需要增加棱鏡系統(tǒng),棱鏡系統(tǒng)按形式不同可分為別漢棱鏡系統(tǒng)和保羅棱鏡系統(tǒng),兩種系統(tǒng)的原理及應(yīng)用是相似的。
個人使用的小型手持式望遠(yuǎn)鏡不宜使用過大放大倍率,一般以3~12倍為宜,倍數(shù)過大時,成像清晰度就會變差,同時抖動嚴(yán)重,超過12倍的望遠(yuǎn)鏡一般使用三角架等方式加以固定。
一、折射望遠(yuǎn)鏡,是用透鏡作物鏡的望遠(yuǎn)鏡。分為兩種類型:由凹透鏡作目鏡的稱伽利略望遠(yuǎn)鏡;由凸透鏡作目鏡的稱開普勒望遠(yuǎn)鏡。因單透鏡物鏡色差和球差都相當(dāng)嚴(yán)重,現(xiàn)代的折射望遠(yuǎn)鏡常用兩塊或兩塊以上的透鏡組作物鏡。其中以雙透鏡物鏡應(yīng)用最普遍。它由相距很近的一塊冕牌玻璃制成的凸透鏡和一塊火石玻璃制成的凹透鏡組成,對兩個特定的波長完全消除位置色差,對其余波長的位置色差也可相應(yīng)減弱
在滿足一定設(shè)計(jì)條件時,還可消去球差和彗差。由于剩余色差和其他像差的影響,雙透鏡物鏡的相對口徑較小,一般為1/15-1/20,很少大于1/7,可用視場也不大??趶叫∮?厘米的雙透鏡物鏡可將兩塊透鏡膠合在一起,稱雙膠合物鏡 ,留有一定間隙未膠合的稱雙分離物鏡 。為了增大相對口徑和視場,可采用多透鏡物鏡組。對于伽利略望遠(yuǎn)鏡來說,結(jié)構(gòu)非常簡單,光能損失少。鏡筒短,很輕便。而且成正像,但倍數(shù)小視野窄,一般用于觀劇鏡和玩具望遠(yuǎn)鏡。對于開普勒望遠(yuǎn)鏡來說,需要在物鏡后面添加棱鏡組或透鏡組來轉(zhuǎn)像,使眼睛觀察到的是正像。一般的折射望遠(yuǎn)鏡都是采用開普勒結(jié)構(gòu)。由于折射望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量比反射望遠(yuǎn)鏡好,視場大,使用方便,易于維護(hù),中小型天文望遠(yuǎn)鏡及許多專用儀器多采用折射系統(tǒng),但大型折射望遠(yuǎn)鏡制造起來比反射望遠(yuǎn)鏡困難得多,因?yàn)橐睙挻罂趶降膬?yōu)質(zhì)透鏡非常困難,且存在玻璃對光線的吸收問題,所以大口徑望遠(yuǎn)鏡都采用反射式.
二、反射望遠(yuǎn)鏡,是用凹面反射鏡作物鏡的望遠(yuǎn)鏡??煞譃榕nD望遠(yuǎn)鏡.卡塞格林望遠(yuǎn)鏡等幾種類型。反射望遠(yuǎn)鏡的主要優(yōu)點(diǎn)是不存在色差,當(dāng)物鏡采用拋物面時,還可消去球差。但為了減小其它像差的影響,可用視場較小。對制造反射鏡的材料只要求膨脹系數(shù)較小、應(yīng)力小和便于磨制。磨好的反射鏡一般在表面鍍一層鋁膜,鋁膜在2000-9000埃波段范圍的反射率都大于80%,因而除光學(xué)波段外,反射望遠(yuǎn)鏡還適于對近紅外和近紫外波段進(jìn)行研究。反射望遠(yuǎn)鏡的相對口徑可以做得較大,主焦點(diǎn)式反射望遠(yuǎn)鏡的相對口徑約為1/5-1/2.5,甚至更大,而且除牛頓望遠(yuǎn)鏡外,鏡筒的長度比系統(tǒng)的焦距要短得多,加上主鏡只有一個表面需要加工,這就大大降低了造價(jià)和制造的困難,因此目前口徑大于1.34米的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡全部是反射望遠(yuǎn)鏡。一架較大口徑的反射望遠(yuǎn)鏡,通過變換不同的副鏡,可獲得主焦點(diǎn)系統(tǒng)(或牛頓系統(tǒng))、卡塞格林系統(tǒng)和折軸系統(tǒng)。這樣,一架望遠(yuǎn)鏡便可獲得幾種不同的相對口徑和視場。反射望遠(yuǎn)鏡主要用于天體物理方面的工作。
?????? ?空間望遠(yuǎn)鏡
在地球大氣外進(jìn)行天文觀測的大望遠(yuǎn)鏡。由于避開了大氣的影響和不會因重力而產(chǎn)生畸變,因而可以大大提高觀測能力及分辨本領(lǐng),甚至還可使一些光學(xué)望遠(yuǎn)鏡兼作近紅外 、近紫外觀測。但在制造上也有許多新的嚴(yán)格要求,如對鏡面加工精度要在0.01微米之內(nèi),各部件和機(jī)械結(jié)構(gòu)要能承受發(fā)射時的振動、超重,但本身又要求盡量輕巧,以降低發(fā)射成本。第一架空間望遠(yuǎn)鏡又稱哈勃望遠(yuǎn)鏡 ,于1990年4月24日由美國發(fā)現(xiàn)號航天飛機(jī)送上離地面600千米的軌道 。其整體呈圓柱型,長13米,直徑4米 ,前端是望遠(yuǎn)鏡部分 ,后半是輔助器械,總重約11噸。該望遠(yuǎn)鏡的有效口徑為2.4米 ,焦距57.6米 ,觀測波長從紫外的120納米到紅外的1200納米 ,造價(jià)15億美元 。原設(shè)計(jì)的分辨率為0.005 ,為地面大望遠(yuǎn)鏡的100倍 。但由于制造中的一個小疏忽 ,直至上天后才發(fā)現(xiàn)該儀器有較大的球差,以致嚴(yán)重影響了觀測的質(zhì)量。1993年12月2~13日,美國奮進(jìn)號航天飛機(jī)載著7名宇航員成功地為“哈勃”更換了11個部件,完成了修復(fù)工作,開創(chuàng)了人類在太空修復(fù)大型航天器的歷史。修復(fù)成功的哈勃望遠(yuǎn)鏡在10年內(nèi)將不斷提供有關(guān)宇宙深處的信息 。1991 年4月美國又發(fā)射了第二架空間望遠(yuǎn)鏡,這是一個觀測γ射線的裝置,總重17噸,功耗1.52瓦,信號傳輸率為17000比特/秒 ,上面載有4組探測器,角分辨率為5′~10′。其壽命2年左右。
雙子望遠(yuǎn)鏡
雙子望遠(yuǎn)鏡是以美國為主的一項(xiàng)國際設(shè)備(其中,美國占50%,英國占25%,加拿大占15%,智利占5%,阿根廷占2.5%,巴西占2.5%),由美國大學(xué)天文聯(lián)盟(AURA)負(fù)責(zé)實(shí)施。它由兩個8米望遠(yuǎn)鏡組成,一個放在北半球,一個放在南半球,以進(jìn)行全天系統(tǒng)觀測。其主鏡采用主動光學(xué)控制,副鏡作傾斜鏡快速改正,還將通過自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)使紅外區(qū)接近衍射極限。
太陽望遠(yuǎn)鏡
日冕是太陽周圍一圈薄薄的、暗弱的外層大氣,它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,只有在日全食發(fā)生的短暫時間內(nèi),才能欣賞到,因?yàn)?天空的光總是從四面八方散射或漫射到望遠(yuǎn)鏡內(nèi)。
1930年第一架由法國天文學(xué)家李奧研制的日冕儀誕生了,這種儀器能夠有效地遮掉太陽,散射光極小,因此可以在太陽光普照的任何日子里,成功地拍攝日冕照片。從此以后,世界觀測日冕逐漸興起。
日冕儀只是太陽望遠(yuǎn)鏡的一種,20世紀(jì)以來,由于實(shí)際觀測的需要,出現(xiàn)了各種太陽望遠(yuǎn)鏡,如色球望遠(yuǎn)鏡、太陽塔、組合太陽望遠(yuǎn)鏡和真空太陽望遠(yuǎn)鏡等。
紅外望遠(yuǎn)鏡
紅外望遠(yuǎn)鏡(infrared telescope)接收天體的紅外輻射的望遠(yuǎn)鏡。外形結(jié)構(gòu)與光學(xué)鏡大同小異,有的可兼作紅外觀測和光學(xué)觀測。但作紅外觀測時其終端設(shè)備與光學(xué)觀測截然不同,需采用調(diào)制技術(shù)來抑制背景干擾,并要用干涉法來提高其分辨本領(lǐng)。紅外觀測成像也與光學(xué)圖像大相徑庭。由于地球大氣對紅外線僅有7個狹窄的“窗口”,所以紅外望遠(yuǎn)鏡常置于高山區(qū)域。世界上較好的地面紅外望遠(yuǎn)鏡大多集中安裝在美國夏威夷的莫納克亞,是世界紅外天文的研究中心。1991年建成的凱克望遠(yuǎn)鏡是最大的紅外望遠(yuǎn)鏡,它的口徑為10米,可兼作光學(xué)、紅外兩用。此外還可把紅外望遠(yuǎn)鏡裝于高空氣球上,氣球上的紅外望遠(yuǎn)鏡的最大口徑為1米,但效果卻可與地面一些口徑更大的紅外望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)。
數(shù)碼望遠(yuǎn)鏡
數(shù)碼望遠(yuǎn)鏡(Instant Replay) ——高性能數(shù)碼成像望遠(yuǎn)鏡被主流科技媒體評為“百項(xiàng)科技創(chuàng)新”之一
Bushnell數(shù)碼望遠(yuǎn)鏡是一款具有雙重功能,同時兼具最新技術(shù)和出色性能的望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)品。此款產(chǎn)品可以記錄30秒的視頻影像,使用者可以很方便地通過LCD液晶顯示屏記錄并在回味生活中的精彩片斷。當(dāng)然,用戶也可以選擇拍攝高畫質(zhì)的數(shù)碼照片來保存人生歷程中經(jīng)歷的眾多難忘瞬間。在美國,此款產(chǎn)品廣受體育運(yùn)動教練員、球探、獵鳥人、野生動物觀察員、狩獵愛好者以及任何一個攝影、攝像愛好者的青睞。有了Bushnell數(shù)碼望遠(yuǎn)鏡,您還可以輕松地預(yù)覽、下載、編輯和保存您最愛的影視片段及劇照。強(qiáng)大的功能、簡單易學(xué)的操作方法、未來的可擴(kuò)展性,Bushnell數(shù)碼望遠(yuǎn)鏡樹立了同類產(chǎn)品中卓越性能的標(biāo)桿。
??????? 馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡
????????一種折反射望遠(yuǎn)鏡╋1940年初為蘇聯(lián)光學(xué)家馬克蘇托夫所發(fā)明╋因此得名。荷蘭光學(xué)家包沃爾斯也幾乎于同時獨(dú)立地發(fā)明了類似的系統(tǒng)╋所以有時也稱為馬克蘇托夫-包沃爾斯系統(tǒng)。
馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)和施密特望遠(yuǎn)鏡類似╋是由一個凹球面反射鏡和加在前面的一塊改正球差的透鏡組成的。改正透鏡是球面的╋它的兩個表面的曲率半徑相差不大╋但有相當(dāng)大的曲率和厚度╋透鏡呈彎月形╋所以╋這種系統(tǒng)有時也稱為彎月鏡系統(tǒng)。適當(dāng)選擇透鏡兩面的曲率半徑和厚度╋可以使彎月透鏡產(chǎn)生足以補(bǔ)償凹球面鏡的球差╋同時又滿足消色差條件。在整個系統(tǒng)中適當(dāng)調(diào)節(jié)彎月透鏡與球面鏡之間的距離╋就能夠?qū)﹀绮钸M(jìn)行校正:馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)的像散很小╋但場曲比較大╋所以必須采用和焦面相符合的曲面底片。彎月透鏡第二面的中央部分可磨成曲率半徑更長的球面(也可以是一個膠合上去的鏡片)╋構(gòu)成具有所需相對口徑的馬克蘇托夫-卡塞格林系統(tǒng)╋也可直接將彎月鏡中央部分鍍鋁構(gòu)成馬克蘇托夫-卡塞格林系統(tǒng)。馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡的主要優(yōu)點(diǎn)?系統(tǒng)中的所有表面都是球面的╋容易制造?在同樣的口徑和焦距的情況下╋鏡筒的長度比施密特望遠(yuǎn)鏡的短。缺點(diǎn)是?和相同的施密特望遠(yuǎn)鏡比較╋視場稍小?彎月形透鏡的厚度較大╋一般約為口徑的1/10╋對使用的光學(xué)玻璃有較高的要求╋因此╋限制了口徑的增大。
目前╋最大的馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡在蘇聯(lián)阿巴斯圖馬尼天文臺╋彎月透鏡口徑為70厘米╋球面鏡直徑為98厘米╋焦距為210厘米