望远镜的光学原理是什么(望远镜光学系统的工作原理)

a telescope/双筒望远镜)17世纪初的一天，荷兰小镇上一家眼镜店的老板汉斯·利珀希(Hans Lippershey)将一个凸透镜和一个凹透镜排成一条线，检查磨出来的镜片质量。透过镜头看去，他发现远处的教堂尖顶似乎越来越近，于是意外发现了望远镜的秘密。1608年，他为自己制作的望远镜申请了专利，并遵照当局的要求，制造了一架双筒望远镜。据说镇上有几十个眼镜商声称发明了双筒望远镜。

望远镜的基本原理

望远镜是一种用来观察远处物体的视觉光学仪器，它可以将远处物体的小张角以一定的放大率放大，使之在像中。

望远镜空大张角，让肉眼看不到或分辨不清的物体清晰可辨。因此，望远镜是天文学和地面观测中不可或缺的工具。它是通过物镜和目镜保持入射平行光束平行发射的光学系统。

双筒望远镜

为了减小体积和倒像，常用的双筒望远镜需要加一个棱镜系统。根据形式的不同，棱镜系统可分为别汉棱镜系统和保罗棱镜系统。这两个系统的原理和应用是相似的。

个人使用的小型手持双筒望远镜不宜使用过度放大倍数，一般7-10倍为宜。放大倍数过大，成像清晰度会变差，抖动严重。10倍以上的望远镜一般用三脚架固定。

德国天文学家开普勒也开始研究望远镜。他在曲率光学中提出了另一种天文望远镜。这台望远镜由两个凸透镜组成，与伽利略的望远镜不同，比伽利略的望远镜视野更广。但是开普勒没有做出他介绍的望远镜。萨吉纳于1613年至1617年首次制造了这台望远镜。他还根据开普勒的建议制作了带有第三个凸透镜的望远镜，把两个凸透镜组成的望远镜的倒像变成了正像。萨吉纳做了八个望远镜，每个平台一个，用来观测太阳，无论哪一个都能看到形状相同的黑子。所以他打消了很多人认为太阳黑子可能是镜头上的灰尘造成的错觉，证明了太阳黑子确实是被观测到的，是真实的。观测太阳时，萨吉纳戴上了特殊的遮光玻璃，但伽利略没有加这个防护装置。结果他伤了眼睛，差点失明。为了减少折射望远镜的色差，荷兰的惠更斯在1665年制作了一个管长近6米的望远镜来探索土星环，后来又制作了一个管长近41米的望远镜。

使用透镜裁剪镜的望远镜叫做折射望远镜。即使加长镜筒，精密加工镜片，也无法消除色差。牛顿曾经认为折射望远镜的色差是没有希望的，后来证明是过度悲观。1668年，他发明了反射式望远镜，解决了色差问题。第一台反射式望远镜非常小，望远镜中的镜面直径只有2.5厘米，但木星的卫星和金星的盈亏已经可以看得很清楚了。1672年，牛顿制作了一个更大的反射望远镜，并赠送给皇家学会，至今仍保存在皇家学会的图书馆里。733年，英国人哈尔制造了第一台消色差折射望远镜。1758年，伦敦的保罗·兰德制造了同样的望远镜。他用折射率不同的玻璃分别制作凸透镜和凹透镜，来抵消它们形成的彩色边缘。但是，做一个大镜头并不容易。目前，亚迪斯天文台安装了世界上最大的折射望远镜，直径为102厘米。

单眼的

1993年，英国威廉·赫歇尔制造了一架反射式望远镜，直径130厘米，由铜锡合金制成，重1吨。1845年，英国的威廉·帕森思制造了反射望远镜，镜面直径为1.82米。1917年，美国加利福尼亚州威尔逊山天文台建造了胡克望远镜。它的主镜直径为100英寸。埃德温·哈勃就是用这台望远镜发现了宇宙正在膨胀这一惊人的事实。1930年德国人BernhardSchmidt综合了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，尺寸越大越贵；反射式望远镜没有色差，而且成本低，反射镜可以做的很大，但是有色差)做第一个折叠式反射式望远镜。

战后，反射式望远镜在天文观测方面发展迅速。1950年，直径为5.08米的海尔反射望远镜安装在帕洛马山上。1969年，前苏联北高加索的帕斯图霍夫山上安装了一面直径6米的镜子。1990年，美国宇航局将哈勃太空望远镜空送入轨道。但由于镜面故障，直到1993年宇航员修复了望远镜空并更换了镜头，哈勃太空望远镜才开始全面发挥作用。由于不受地球大气层的干扰，哈勃望远镜的图像清晰度是地球上同类望远镜的10倍。1993年，美国在夏威夷莫纳克山上建造了直径10米的凯克望远镜。它的镜面由36面1.8米的镜子组成。2001年，位于智利的欧洲南方天文台研制出VLT，由4台直径8米的望远镜组成，聚焦能力相当于16米反射式望远镜。现在，一批在建的望远镜已经开始攻击莫纳克亚山上的白巨人兄弟。这些新的竞争对手包括直径30米的加州极端大型望远镜(CELT)，直径20米的巨型麦哲伦望远镜和直径100米的压倒性大型望远镜(OWL)。他们的支持者指出，这些新望远镜不仅可以提供图像质量比哈勃照片好得多的Tai 空图片，还可以收集更多的光线，了解100亿年前星系形成时的初始恒星和宇宙气体，清楚地看到遥远恒星周围的行星。

哈勃空望远镜

(哈勃太空望远镜，HST)，人类的第一台望远镜，总长超过13米，质量超过11吨。它运行在地球大气层外缘距地面约600公里的轨道上。它大约每100分钟绕地球一周。哈勃在1990年由美国宇航局和欧洲航天局合作发射进入轨道。哈勃以天文学家埃德温·哈勃的名字命名。按照计划，它将于2013年被詹姆斯·韦伯斯特空望远镜取代。哈勃望远镜的角分辨率小于0.1秒，每天可以获取3到5千兆字节的数据。

由于运行在外层空，哈勃望远镜获得的图像不受大气扰动和折射的影响，可以获得通常被大气吸收的红外光谱图像。

哈勃的数据由望远镜研究所的天文学家和科学家进行分析和处理。该研究所隶属于美国马里兰州巴尔的摩的约翰霍普金斯大学。

哈勃望远镜的概念可以追溯到1946年。该望远镜于20世纪70年代设计、建造和发射，总成本为20亿美元。NASA飞行中心Marshall 空负责哈勃空望远镜的设计、开发和建造。NASA在Goddard 空之间的飞行中心负责科学设备和地面控制。珀金·埃尔默负责制作镜头。洛克希德负责建造望远镜主体。