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2019-05-19
 
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望遠鏡的原理是什麼

 

望遠鏡是一種用於觀察遠距離物體的目望遠鏡視光學儀器,能把遠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系統。根據望遠鏡原理一般分為三種。

 

一、折射望遠鏡,是用透鏡作物鏡的望遠鏡。分為兩種類型:由凹透鏡作目鏡的稱伽利略望遠鏡;由凸透鏡作目鏡的稱開普勒顯微鏡望遠鏡。因單透鏡物鏡色差和球差都相當嚴重,現代的折射望遠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減弱在滿足一定設計條件時,還可消去球差和彗差。由於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,很少大於1/7,可用視場也不大。口徑小於8釐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。對於伽利略望遠鏡來說,結構非常簡單,光能損失少。鏡筒短,很輕便。而且成正像,但倍數小視野窄,一般用於觀劇鏡和玩具望遠鏡。對於開普勒望遠鏡來說,需要在物鏡後面添加棱鏡組或透鏡組來轉像,使眼睛觀察到的是正像。一般的折射望遠鏡都是采用開普勒結構。由於折射望遠鏡的成像質量比反射望遠鏡好,視場大,使用方便,易於維護,中小型天文望遠鏡及許多專用儀器多采用折射系統,但大型折射望遠鏡制造起來比反射望遠鏡困難得多,因為冶煉大口徑的優質透鏡非常困難,且存在玻璃對光線的吸收問題,所以大口徑望遠鏡都采用反射式。

 

二、反射望遠鏡,是用凹面反射鏡作物鏡的望遠鏡。可分為牛頓望遠鏡 卡塞格林望遠鏡 等幾種類型。反射望遠鏡的主要優點是不存在色差,當物鏡采用拋物面時,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較小、應力小和便於磨制。磨好的反射鏡一般在表面鍍一層鋁膜,鋁膜在2000-9000埃波段範圍的反射率都大於80%,因而除光學波段外,反射望遠鏡還適於對近紅外和近紫外波段進行研究。反射望遠鏡的相對口徑可以做得較大,主焦點式反射望遠鏡的相對口徑約為1/5-1/2。5,甚至更大,而且除牛頓望遠鏡外,鏡筒的長度比系統的焦距要短得多,加上主鏡只有一個表面需要加工,這就大大降低了造價和制造的困難,因此目前口徑大於1。34米的光學望遠鏡全部是反射望遠鏡。一架較大口徑的反射望遠鏡,通過變換不同的副鏡,可獲得主焦點系統(或牛頓系統)、卡塞格林系統和折軸系統。這樣,一架望遠鏡便可獲得幾種不同的相對口徑和視場。反射望遠鏡主要用於天體物理方面的工作。

 

三、折反射望遠鏡,是在球面反射鏡的基礎上,再加入用於校正像差的折射元件,可以避免困難的大型非球放大鏡面加工,又能獲得良好的像天文望遠鏡質量。比較著名的有施密特望遠鏡 它在球面反射鏡的球心位置處放置一施密特校正板。它是一個面是平面,另一個面是輕度變形金相顯微鏡的非球面,使光束的中心部分略有會聚,而外圍部分略有發散,正好矯正球差和彗差。還有一種馬克蘇托夫望遠鏡 在球面反射鏡前面加一個彎月型透鏡,選擇合適的彎月透鏡的參數和位置,可以同時校正球差和彗差。及這兩種望遠鏡的衍生型,如超施密特望遠鏡,貝克―努恩照相機等。在折反射望遠鏡中,由反射鏡成像,折射鏡用於校正像差。它的特點是相對口徑很大(甚至可大於1),光力強,視場廣闊,像質優良。適於巡天攝影和觀測星雲、彗星、流星等天體。小型目視望遠鏡若采用折反射卡塞格林系統,鏡筒可非常短小。

 

 

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