望遠鏡的基本原理.doc

望遠鏡的基本原理(附圖)望遠鏡是一種用于觀察遠距離物體的目視光學(xué)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(xué)系統(tǒng)。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望遠鏡。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鏡。對于開普勒望遠鏡來說，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。一般的折射望遠鏡都是采用開普勒結(jié)構(gòu)。由于折射望遠鏡的成像質(zhì)量比反射望遠鏡好，視場大，使用方便，易于維護，中小型天文望遠鏡及許多專用儀器多采用折射系統(tǒng)，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(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(yōu)點是不存在色差，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，反射望遠鏡還適于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(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和制造的困難，因此目前口徑大于1.34米的光學(xué)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(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。反射望遠鏡主要用于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(chǔ)上，再加入用于校正像差的折射元件，可以避免困難的大型非球面加工，又能獲得良好的像質(zhì)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的非球面，使光束的中心部分略有會聚，而外圍部分略有發(fā)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(shù)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，折射鏡用于校正像差。它的特點是相對口