望远镜百科知识

　望远镜的基本原理
 　　望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。根据望远镜原理一般分为三种。
 　　一种通过收集电磁波来观察遥远物体的仪器。在日常生活中，望远镜主要指光学望远镜。但是在现代天文学中，天文望远镜包括了射电望远镜，红外望远镜，Ｘ射线和伽吗射线望远镜。近年来天文望远镜的概念又进一步地延伸到了引力波，宇宙射线和暗物质的领域。
 　　在日常生活中，光学望远镜通常是呈筒状的一种光学仪器，它通过透镜的折射，或者通过凹反射镜的反射使光线聚焦直接成像，或者再经过一个放大目镜进行观察。日常生活中的光学望远镜又称“千里镜”。它主要包括业余天文望远镜，观剧望远镜和军用双筒望远镜。
 　　图例参照：htpp://shop35922380.go.3322.org 

　　常用的双筒望远镜还为减小体积和翻转倒像的目的，需要增加棱镜系统，棱镜系统按形式不同可分为别汉棱镜系统和保罗棱镜系统，两种系统的原理及应用是相似的。
 　　个人使用的小型手持式望远镜不宜使用过大放大倍率，一般以3～12倍为宜，倍数过大时，成像清晰度就会变差，同时抖动严重，超过12倍的望远镜一般使用三角架等方式加以固定。 

　　17世纪初的一天，荷兰小镇的一家眼镜店的主人利伯希（HansLippershey），为检查磨制出来的透镜质量，把一块凸透镜和一块凹镜排成一条线，通过透镜看过去，发现远处的教堂塔尖好像变大拉近了，于是在无意中发现了望远镜的秘密。1608年他为自己制作的望远镜申请专利，并遵从当局的要求，造了一个双筒望远镜。据说小镇好几十个眼镜匠都声称发明了望远镜，不过一般都认为利伯希是望远镜的***。
 　　望远镜发明的消息很快在欧洲各国流传开了，意大利科学家伽利略得知这个消息之后，就自制了一个。***架望远镜只能把物体放大3倍。一个月之后，他制作的第二架望远镜可以放大8倍，第三架望远镜可以放大到20倍。1609年10月他作出了能放大30倍的望远镜。伽里略用自制的望远镜观察夜空，***次发现了月球表面高低不平，覆盖着山脉并有火山口的裂痕。此后又发现了木星的4个卫星、太阳的黑子运动，并作出了太阳在转动的结论。
 　　几乎同时，德国的天文学家开普勒也开始研究望远镜，他在《屈光学》里提出了另一种天文望远镜，这种望远镜由两个凸透镜组成，与伽利略的望远镜不同，比伽利略望远镜视野宽阔。但开普勒没有制造他所介绍的望远镜。沙伊纳于1613年─1617年间***制作出了这种望远镜，他还遵照开普勒的建议制造了有第三个凸透镜的望远镜，把二个凸透镜做的望远镜的倒像变成了正像。沙伊纳做了8台望远镜，一台一台地观察太阳，无论哪一台都能看到相同形状的太阳黑子。因此，他打消了不少人认为黑子可能是透镜上的尘埃引起的错觉，证明了黑子确实是观察到的真实存在。在观察太阳时沙伊纳装上特殊遮光玻璃，伽利略则没有加此保护装置，结果伤了眼睛，***几乎失明。荷兰的惠更斯为了减少折射望远镜的色差在1665年做了一台筒长近6米的望远镜，来探查土星的光环，后来又做了一台将近41米长的望远镜。
 　　使用透镜作物镜的望远镜称为折射望远镜，即使加长镜筒，精密加工透镜，也不能消除色象差，牛顿曾认为折射望远镜的色差是不可救药的，后来证明是过分悲观的。1668年他发明了反射式望远镜，斛决了色差的问题。***台反望远镜非常小，望远镜内的反射镜口径只有2.5厘米，但是已经能清楚地看到木星的卫星、金星的盈亏等。1672年牛顿做了一台更大的反射望远镜，送给了英国***学会，***还保存在***学会的图书馆里。1733年英国人哈尔制成***台消色差折射望远镜。1758年伦敦的宝兰德也制成同样的望远镜，他采用了折射率不同的玻璃分别制造凸透镜和凹透镜，把各自形成的有色边缘相互抵消。但是要制造很大透镜不容易，目前世界上***大的一台折射式望远镜直径为102厘米，安装在雅弟斯天文台。1793年英国赫瑟尔（William Herschel），制做了反射式望远镜，反射镜直径为130厘米，用铜锡合金制成，重达1吨。1845年英国的帕森（William Parsons）制造的反射望远镜，反射镜直径为1.82米。1917年，胡克望远镜（Hooker Telescope）在美国加利福尼亚的威尔逊山天文台建成。它的主反射镜口径为100英寸。正是使用这座望远镜，哈勃（Edwin Hubble）发现了宇宙正在膨胀的惊人事实。1930年，德国人施密特（BernhardSchmidt）将折射望远镜和反射望远镜的优点（折射望远镜像差小但有色差而且尺寸越大越昂贵，反射望远镜没有色差、造价低廉且反射镜可以造得很大，但存在像差）结合起来，制成了***台折反射望远镜。
 　　战后，反射式望远镜在天文观测中发展很快，1950年在帕洛玛山上安装了一台直径5.08米的海尔（Hale）反射式望远镜。1969年在前苏联高加索北部的帕斯土霍夫山上安装了直径6米的反射镜。1990年，NASA将哈勃太空望远镜送入轨道，然而，由于镜面故障，直到1993年宇航员完成太空修复并更换了透镜后，哈勃望远镜才开始全面发挥作用。由于可以不受地球大气的干扰，哈勃望远镜的图像清晰度是地球上同类望远镜拍下图像的10倍。1993年，美国在夏威夷莫纳克亚山上建成了口径10米的“凯克望远镜”，其镜面由36块1.8米的反射镜拼合而成。2001设在智利的欧洲南方天文台研制完成了“超大望远镜”(VLT)，它由4架口径8米的望远镜组成，其聚光能力与一架16米的反射望远镜相当。现在，一批正在筹建中的望远镜又开始对莫纳克亚山上的白色巨人兄弟发起了冲击。这些新的竞争参与者包括30米口径的“加利福尼亚极大望远镜”（California ExtremelyLarge Telescope，简称CELT），20米口径的大麦哲伦望远镜（Giant Magellan Telescope，简称GMT）和100米口径的绝大望远镜（Overwhelming Large Telescope，简称OWL）。它们的倡议者指出，这些新的望远镜不仅可以提供像质远胜于哈勃望远镜照片的太空图片，而且能收集到更多的光，对100亿年前星系形成时初态恒星和宇宙气体的情况有更多的了解，并看清楚遥远恒星周围的行星。 

　　哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope，HST），是人类***座太空望远镜，总长度超过13米，质量为11吨多，运行在地球大气层外缘离地面约600公里的轨道上。它大约每100分钟环绕地球一周。哈勃望远镜是由美国国家航空航天局和欧洲航天局合作，于1990年发射入轨的。哈勃望远镜是以天文学家爱德文·哈勃的名字命名的。按计划，它将在2009年被詹姆斯韦伯太空望远镜所取代。哈勃望远镜的角分辨率达到小于0.1秒，每天可以获取3到5G字节的数据。
 　　由于运行在外层空间，哈勃望远镜获得的图像不受大气层扰动折射的影响，并且可以获得通常被大气层吸收的红外光谱的图像。
 　　哈勃望远镜的数据由太空望远镜研究所的天文学家和科学家分析处理。该研究所属于位于美国马里兰州巴尔第摩市的约翰霍普金斯大学。
 　　历史
 　　哈勃太空望远镜的构想可追溯到1946年。该望远镜于1970年代设计，建造及发射共耗资20亿美元。NASA马歇尔空间飞行中心负责设计，开发和建造哈勃空间望远镜。NASA高达德空间飞行中心负责科学设备和地面控制。珀金埃尔默负责制造镜片。洛克希德负责建造望远镜镜体。
 　　升空
 　　该望远镜随发现号航天飞机，于1990年4月24日发射升空。原定于1986年升空，但自从该年一月发生的挑战者号爆炸事件后，升空的日期被押后。
 　　首批传回地球的影像令天文学家等不少人大为失望，由于珀金埃尔默制造的镜片的厚度有误，产生了严重的球差，因此影像比较朦胧。
 　　维护任务（1）
 　　更换设备后所拍摄的清晰影像，远比更换前清楚许多。***个任务名为STS-61，它于1993年12月增添了不少新仪器，包括:
 　　以COSTAR取代高速光度计(HSP)。
 　　以WFPC2相机取代WFPC相机。
 　　更换太阳能集光板。
 　　更换两个RSU，包括四个陀螺仪。
 　　改变轨道
 　　该任务于1994年1月13日宣告完成，拍得首批清晰影像并传回地球。
 　　维护任务（2）
 　　第二个任务名为STS-81，于1997年2月开始，望远镜有两个仪器和多个硬件被更换。
 　　维护任务（3）A
 　　任务3A名为STS-103，于1999年12月开始。
 　　维护任务（3）B
 　　任务3B名为STS-109，于2002年3月开始。 

　　1、放大倍数：一般用目镜视角与物镜入射角之比作为望远镜放大倍数的标示，但通常用物镜焦距与目镜焦距之比计算，表示景物被望远镜拉近的程度，比如一具10倍放大倍数的望远镜表示用此望远镜观察距观察者1000米处的景物的效果，距观察者不使用望远镜而直接在100米处肉眼观察该景物的效果是一样的。
 　　2、视场角（视场范围）用1000米处产品可视景物范围标示，如126M/1000M，表示距观察者1000米处，望远镜可观察到126米范围的视场。
 　　3、入瞳直径
 　　4、出瞳直径
 　　5、分辨率
 　　6、黄昏系数由德国蔡司光学公司发表。反映了不同口径和放大倍率的望远镜在暗光条件下的观察效能。计算方法：望远镜的倍率和口径的乘积求开平方。
 　　7、视度范围
 　　8、光轴平行度
 　　9、像倾斜 

　　***大的望远镜
 　　望远镜的大小，主要是用望远镜的口径来衡量的。为了对天体作更仔细的研究和观测，为了发现更暗弱的天体，多年来人们一直在增大望远镜的口径上下功夫。但是，对不同的望远镜在口径上有不同的要求。现在世界上***大的反射望远镜，是1975年苏联建成的一台6米望远镜。它超过了30年来一直称为“世界之***”的美国帕洛马山天文台的5米反射望远镜。它的转动部分总重达800吨，也比美国的重200吨。1978年，美国一台组合后口径相当于4.5米的多镜面望远镜试运转。这台望远镜由6个相同的、口径各为1.8米的卡塞格林望远镜组成。6个望远镜绕中心轴排成六角形，六束会聚光各经一块平面镜射向一个六面光束合成器，再把六束光聚在一个共同焦点上，多镜面望远镜的优点是：口径大，镜筒短，占地小，造价低。目前口径***大的光学望远镜是１０米口径的凯克望远镜。
 　　现在世界上***大的折射望远镜，是在德国陶登堡天文台安装的施密特望远镜，改正口径1.35米，主镜口径2米。德国这台折射镜也超过了美国***大的施米特望远镜。美国在望远镜上的两个“世界之***”被人相继夺走了。
 　　***早的望远镜
 　　世界上***早的望远镜是1609年意大利科学家伽利略制造出来的。因此，又称伽利略望远镜。这是一台折射望远镜。他用一块凸透镜作物镜，一块凹镜作目镜，因此观测到的是正像。伽利略在谈到这架世界上***台望远镜时说：“现在多谢有了望远镜，我们已经能够使天体离我们比离亚里斯多德近三四十倍，因此能够辨别出天体上许多事情来，都是亚里士多德所没有看见的；别的不谈，单是这些太阳系黑子就是他***看不到的。所以我们要比亚里士多德更有把握对待天体和太阳。” 

　　英文字母的型号，有时候在不同的望远镜厂牌里有不同的意义，大致上容易辨识的是以下这些：
 　　(1) CF：中央调焦
 　　(2) ZCF：传统波罗棱镜左右展开型、中央调焦
 　　(3) ZWCF：比第（2）项多一个「超广角」（W）
 　　(4) CR：迷彩色橡胶外壳
 　　(5) BR：黑色橡胶防震外壳
 　　(6) BCF：黑色、中央调焦
 　　(7) BCR：偏黑色迷彩橡胶外壳
 　　(8) IR：铝合金轻巧外壳
 　　(9) IF：左右眼个别调焦
 　　(10) WP：内充氮气防水型
 　　(11) RA：外附橡胶防震保护
 　　(12) D：德式棱镜、屋顶棱镜（直筒式）
 　　(13) HP：高眼点
 　　(14) SP：超高解析度
 　　(15) ED：超低色差镜片
 　　(16) AS：非球面镜片
 　　(17) ZOOM：可变倍率伸缩镜头
 　　(18) WF：广角视野 

　　目前，国内市场上出售的望远镜种类繁多，令人目不暇接。但总的来说可按以下几个方面来划分：按产地不同来划分，有国外的（日本、美国、德国等），国内的（广东、浙江、四川等）；按牌子不同来划分，有仙力夫、宝龙、德宝、樱花、肯高、金三角等，按用途不同来划分，有变倍数镜、防水镜、夜视镜；按放大倍数不同来划分，有低倍数（2-5倍，多见于玩具产品）、中倍数（7-10倍）、高倍数（15-70倍）。
 　　人们在选购望远镜时，常见其价目表上有几个阿拉伯数字，那么这几个数字说明了什么技术参数呢？下面试举一例子说明一下。例如标有10×50mm5°，即表示其放大倍数为10倍，物镜的直径为50毫米，视野为5度（即在1000处视野宽度为87.4米）。可能有人会认为技术参数的数字越大越好，其实不然。放大倍数与视野宽度成反比，即放大倍数越大，视野宽度越小，这就不利于搜索。物镜直径与进光量越多，在光线不足时分辩能力就越强，但这必然导致到望远镜的体积增大不利于携带。经这么一说，您兴许感觉无所适从，但只要能取长补短，同样可以购得一架合意的望远镜。在此我想给大家提几点建议以供大家在选购望远镜时作为参考：
 　　***，如想到海上或海滨旅游，请不要忘记购一架防水望远镜（特别携荐美国产的德宝offshore系列7×50mm防水望远镜）。
 　　第二，如想外出旅游观光，可购一架体积小具备变倍功能的望远镜。
 　　第三，如打算到那些“可远观而不可近探之”的危险地带狩猎，那就应该购一架高倍数的望远镜。
 　　第四，如要进行狩猎或长时间在外旅行，则***购一架变倍数望远镜，现说明一下它的使用方法。因为变倍数望远镜可从低倍数逐渐调到高倍数，所以在使用时应先用低倍数、大视野进行粗略搜索，然后再用高倍数、小视野进行仔细观察。