如何使用反射式天文望远镜(如何使用反射式天文望远镜观看木星)

你知道望远镜能看多远吗？望远镜看到的距离与物体的大小有关。比如1000米处有一只蚂蚁。如果用望远镜10次，相当于把蚂蚁拉近100米，还是看不到。用望远镜，我们可以清楚地看到38万公里处的月球环形山，却看不到离我们近得多的地球卫星。这就是原因。另外，你知道各类望远镜的基本原理吗？让我们了解更多关于望远镜的知识！

1.望远镜能看多远？

1.通过望远镜看到的距离与人的视力有关。比如在5米的距离测试视力表上的字母“e”时，视力好的人能看到底线，近视的人可能只能看到前面的大“e”。如果把视力表放在50米外，用望远镜10次，相当于放大10倍(5米外也一样)。视力好的人还是能看到底线的，近视的人只能看到前面几行的大“E”，但底线还是看不清楚。近视的人会说这个望远镜50米都看不清，连底部的字母都看不清，而视力好的人会说这个望远镜很好，连50米处视力表底部的E还是能看清楚。你能说这个望远镜只能看到50米吗？

2.望远镜看到的距离与物体的大小有关。比如1000米处有一只蚂蚁。如果用望远镜10次，相当于把蚂蚁拉近100米，但还是看不到。你能说这个望远镜看不到1000米吗？如果1000米处有一个人，用望远镜10次，相当于把这个人拉近100米。你一定要看清楚。用望远镜，我们可以清楚地看到38万公里处的月球环形山，却看不到离我们近得多的地球卫星。这就是原因。

3.望远镜看到的距离与空气体的质量有关。比如同一台望远镜，同一个人在1000米处观察广告牌。雨过天晴，可以清晰的看到广告牌上的小字。但如果阴天没有太阳，空气体中有汽车尾气和灰尘，可能就不清楚了。再者，如果有雾，即空气体中有大量悬浮颗粒，能见度降低，你可能连5米都看不到。这也是高速公路在雾天受阻的原因。

4.望远镜的远近与望远镜本身的质量有关。同样参数(倍数、光圈、视场、出瞳距离、出瞳直径)的两台望远镜价格可能相差数倍甚至更多，这并不奇怪。望远镜的价格和倍数关系不大，超过10倍的军用望远镜几乎没有。望远镜的镜头、棱镜、镀膜和结构部件决定了望远镜的质量。好的望远镜透过率可以达到90%以上，差的望远镜只有50%-60%。穷望远镜看天空空有明显的暗边。

看到这里，你应该明白为什么望远镜看不到距离数据了。只要有无限远的物体，望远镜就能看到无限远。几百光年外的行星不用望远镜也能看到，我们用望远镜也能看到。月球离我们很远(38万公里)，用望远镜就能看到。但是分子、原子等。不管你用多好的望远镜和多近的距离都看不见。为什么？因为他们太小了！

二、望远镜的基本原理

望远镜是一种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按一定比例放大，使其在图像之间有更大的张角空，使肉眼看不到或分辨不清的物体变得清晰。因此，望远镜是天文学和地面观测中不可缺少的工具。它是使入射的平行光束通过物镜和目镜仍平行出射的光学系统。一般分为三种。

1.折射望远镜的介绍和原理。

折射望远镜是一种带有透镜裁剪镜的望远镜。有两种:以凹透镜为目镜的伽利略望远镜。以凸透镜为目镜的开普勒望远镜。伽利略望远镜是一种物镜为凸面，目镜为凹面的望远镜。光通过物镜折射形成的实像在目镜后面的焦点上(靠近人类物镜的后面)。这个像对目镜来说是虚像，所以被目镜折射形成放大的正立虚像。伽利略望远镜的放大率等于物镜的焦距与目镜的焦距之比。它的优点是镜筒短，可以直立，但是视野比较小。将两台低放大率的伽利略望远镜并置在一起，并在中间使用一个螺栓按钮同时调节其清晰度的装置被称为“观剧镜”。因为携带方便，经常用来看演出。伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史上起着重要的作用。它的优点是结构简单，可以直接形成一个直立的形象。开普勒望远镜由两个凸透镜组成。由于两者之间有实像，分划板安装方便，各项性能优异，所以目前军用望远镜、小型天文望远镜等专业望远镜都采用这种结构。

但是这种结构的成像是倒置的，所以中间要加一个直立系统。有两种类型的成像系统:棱镜成像系统和透镜成像系统。我们常见的前宽后窄的典型双筒望远镜，采用的是双直角棱镜成像系统。该系统的优点是光轴同时折叠两次，大大减小了望远镜的体积和重量。透镜正系统使用一组复杂的透镜来反转图像，这是昂贵的。由于单透镜物镜的色差和球差相当严重，现代折射望远镜一般采用两个或两个以上的透镜组。其中，双镜头物镜应用最为广泛。它由一个由冕玻璃制成的凸透镜和一个由燧石玻璃制成的凹透镜组成，两者距离非常近。它可以完全消除两个特定波长的位置色差，减少其他波长的位置色差，如图2所示。

当满足一定的设计条件时，球差和彗差也可以消除。由于残余色差等像差的影响，双镜头物镜的相对孔径较小，一般为1/15-1/20，很少超过1/7，可用视场也不大。直径小于8 cm的双镜头物镜，可以把两个透镜粘在一起，称为双胶合物镜，有一定间隙的双分离物镜称为双胶合物镜。为了增加相对孔径和视场，可以使用多透镜物镜组。对于伽利略望远镜来说，结构非常简单，光能损失较少。镜筒又短又轻。而且还是正象，但倍数小，视野窄，一般用于剧场镜和玩具望远镜。对于开普勒望远镜来说，需要在物镜后面加一个棱镜组或透镜组来转动像，这样眼睛才能观察到正像。折射望远镜一般采用开普勒结构。因为折射式望远镜的成像质量比反射式望远镜好，视场大，使用维护方便。中小型天文望远镜和许多特殊仪器大多采用折射系统，但大型折射望远镜的制造比反射望远镜要困难得多。因为冶炼高质量的大口径镜片非常困难，而且存在玻璃吸光的问题，所以大口径望远镜都采用反射式。

2.反射望远镜的介绍和原理。

反射望远镜是一种带有凹面反射镜和裁剪镜的望远镜。可以分为几类，比如牛顿望远镜，塞格林望远镜。牛顿望远镜的原理是利用曲面镜将光线反射到一个焦点上。这种设计方法比用透镜放大物体要高几倍。它采用抛物面镜作为主镜，光线进入镜筒底部，然后在开口处回到第二面镜(平面对角镜)，再次改变方向进入目镜的焦面。目镜放置在靠近望远镜镜筒顶部的一侧，便于观察，如图3所示。牛顿反射望远镜使用平面镜来收集和聚焦光线，而不是昂贵和笨重的镜头，从而降低了成本。牛顿反射望远镜系统的焦距可达1000毫米，并且仍然相对紧凑和便携。由于主镜暴露在空气体和尘埃中，牛顿反射镜望远镜需要更多的维护。不过这个小缺点并不妨碍这种类型望远镜的普及，对于那些想要一个经济实惠的望远镜，但仍然可以解决微弱远距离观测目标的用户来说，牛顿反射式望远镜是一个理想的选择。由于光学系统的原理，牛顿望远镜的成像是倒像，不影响天文观测，所以牛顿反射式望远镜是天文学的最佳选择。图像可以通过附加透镜如正反射镜进行校正，但成像质量会降低。塞格林望远镜有一个抛物面主镜和一个双曲面副镜来反射光线并穿过主镜中心的孔。折叠式光学的设计使得镜筒更短。在小型望远镜和相机的镜头中，副镜通常安装在封闭望远镜筒的透明光学玻璃板上的光学平台上。这种装置可以消除蜘蛛形状的支撑框架& # 34；Star & # 34散射效应。虽然关闭镜筒会造成集光损失，但可以保持镜筒清洁，保护主镜。它利用了双曲面和抛物面反射的一些特性，凹抛物面反射镜可以将所有平行于光轴入射的光线会聚在一个点焦点上。凸双曲面镜有两个焦点，会将所有通过一个焦点的光反射到另一个焦点。这类望远镜的镜片设计为共用一个焦点，这样光线就可以成像在双曲面镜的另一个焦点上进行观察，通常外置目镜都会在这个点上。抛物面主镜将进入望远镜的平行光反射并聚焦在焦点上，这也是双曲面镜的一个焦点。然后双曲面镜将这些光线反射到另一个焦点，在那里你可以观察到图像。反射式望远镜的主要优点是没有色差。当物镜是抛物面时，球差可以消除。然而，为了减少其他像差的影响，可用的视场更小。制作镜面的材料只要求膨胀系数小，应力小，易于磨削。一般抛光镜镀有铝膜，铝膜的反射率在2000-9000埃范围内大于80%，因此反射式望远镜除了光学波段外，还适用于研究近红外和近紫外波段。反射望远镜的相对孔径可以做得更大，主焦反射望远镜的相对孔径约为1/5-1/2.5，甚至更大。除了牛顿望远镜，镜筒的长度比系统的焦距短很多，只需要加工主镜的一个面，大大降低了成本和制造难度。因此，目前口径大于1.34米的光学望远镜都是反射式望远镜。对于口径较大的反射式望远镜，通过更换不同的副镜，可以得到素聚焦系统(或牛顿系统)、卡塞林系统和折叠轴系统。这样，望远镜就可以获得几种不同的相对孔径和视场。反射望远镜主要用于天体物理学。

3.折叠式反射望远镜的介绍和原理。

这种望远镜是在球面反射镜的基础上，再加上折射元件校正像差，可以避免高难度的大非球面加工，获得良好的像质。著名的望远镜是施密特望远镜，如图5所示。施密特校正板放置在球面镜的中心。它是一面平坦，另一面轻微变形的非球面，使光束的中心部分略微会聚，外围部分略微发散，只是为了矫正球差和彗差。Maksutov望远镜的光学系统由一个凹面球面反射镜和一个在前面添加的透镜组成，用于校正球面像差，如图6所示。矫正镜片为球面，其两个面的曲率半径相差不大，但有相当的曲率和厚度，镜片为弯月面。因此，这个系统有时被称为弯月面系统。适当选择透镜两侧的曲率半径和厚度，可以使弯月透镜产生足够的球差来补偿凹球面镜，同时满足消色差条件。通过适当调整整个系统中弯月透镜和球面镜之间的距离，可以校正彗差。

马克苏托夫望远镜光学系统的像散很小，但场曲比较大，需要使用符合焦平面的曲面底片。弯月形透镜的第二表面的中心部分可以研磨成具有较长曲率半径的球面(它也可以是胶合透镜，以形成具有所需相对孔径的Maksutov-Ka seglin系统，或者它可以直接镀铝以形成Maksutov-Ka seglin系统。除了施密特望远镜和马克苏托夫望远镜，还有这两种望远镜的衍生产品，如超级施密特望远镜和贝克-诺恩相机。在折反射望远镜中，图像由一面镜子成像，折射镜用于校正像差。其特点是相对孔径大(甚至大于1)、光线强、视野广、成像质量优秀。适用于巡天摄影和观测星云、彗星、流星等天体。如果折反射卡塞格林系统用于小型视觉望远镜，镜筒可以很短。