天文學(xué)基礎(chǔ)08-望遠鏡

天文學(xué)基礎(chǔ)

（公共選修課教程）上海工程技術(shù)大學(xué)

施韡§8望遠鏡了解光學(xué)望遠鏡的分類和結(jié)構(gòu)，知道衡量望遠鏡優(yōu)劣的技術(shù)指標(biāo)。重點：望遠鏡的分類和結(jié)構(gòu)；難點：望遠鏡的技術(shù)指標(biāo)及基本的計算方法。一、電磁波譜天文學(xué)家研究恒星最主要的信息源是來自恒星的電磁波輻射。電磁波是原子中的低能核作變速運動時產(chǎn)生的。§8.1電磁波譜和大氣窗口λν=c（波長×頻率=傳播速度）電磁波譜分段波長名稱分段>10km超長波無線電波段1km～10km長波100m～1km中波10m～100m短波1mm～10m微波0.76μm

～1mm紅外光光學(xué)波段0.4μm

～0.76μm可見光10nm

～0.4μm紫外光0.1nm

～10nm軟X射線X射線波段0.001nm～0.1nm硬X射線<0.001nmγ射線γ射線波段地球大氣層屏蔽了絕大部分來自天體的輻射，包括紫外光、X射線、γ射線等，僅留下兩處透明的“窗口”：光學(xué)窗口和射電窗口。二、大氣窗口一、光學(xué)望遠鏡的類型※天文光學(xué)觀測儀器系統(tǒng)主要包括望遠鏡、輻射分析器、探測器和記錄器。輻射分析器：攝譜儀、視頻儀、干涉儀、濾光片探測器：照相底片、光電倍增管、CCD§8.2天文光學(xué)望遠鏡1、折射望遠鏡1609年伽利略自制世界首臺望遠鏡折射望遠鏡優(yōu)缺點：優(yōu)點：使用方便，適合導(dǎo)星。視場較寬，適合觀測日、月、彗星等延伸天體。焦比較長，適合觀測近地天體。缺點：有色差?？趶接邢拗?。玻璃對近紅外光吸收較多。2、反射望遠鏡16寸牛頓式反射望遠鏡反射望遠鏡優(yōu)缺點：優(yōu)點：口徑可以做大，重量和尺寸都能減小。消除色差。適合觀測深空天體。缺點：導(dǎo)星不方便。反射鏡會氧化。有象差。a主焦點式b牛頓式c卡塞格林式或R-C式d折軸式3、折反射望遠鏡310mm口徑折反射望遠鏡折反射望遠鏡優(yōu)缺點：優(yōu)點：消除色差、象差。其他同反射望遠鏡。缺點：價格較高二、光學(xué)望遠鏡的主要技術(shù)指標(biāo)衡量天文望遠鏡光學(xué)性能的好壞主要有六個參量：（1）通光有效口徑 （2）光力，即相對口徑（3）視場 （4）分辨本領(lǐng)（分辨）率（5）放大率 （6）極限星等（貫穿本領(lǐng)）1、口徑（D）望遠鏡的口徑指望遠鏡的有效通光直徑。口徑越大收集的光量越大，聚光本領(lǐng)越強，就能觀測到更暗的天體。物鏡收集星光的能力與其面積（πD2/4）成正比，而通光口徑與恒星的亮度成反比。星等數(shù)m與亮度E的關(guān)系：m=-2.5lgEm1-m2=-2.5lg(E1/E2)m1-m2=-2.5lg(D2/D1)2目前地面最大的光學(xué)望遠鏡凱克的口徑是10米，可以看到22等星。2、光力（A）望遠鏡的光力也較相對口徑，即口徑D和焦距F之比。光力的倒數(shù)叫焦比，常寫為F/(焦比)。望遠鏡的光力越大，觀測有視面天體就越有利，因為天體的亮度與光力A2成正比。例如：天文社的折射望遠鏡是60900型，即60mm直徑900mm焦距，反射望遠鏡是150750，即150mm口徑，750mm焦距，分別計算兩者的光力。A1=60/900=0.06667 1/A1=15照相機鏡頭的光圈數(shù)就是焦比。A2=150/750=0.2 1/A2=53、視場（ω）望遠鏡的成像良好區(qū)域所對應(yīng)的天空角直徑的范圍叫作望遠鏡的視場，用角度（°）表示視場的理論值初步計算公式：tan(ω/2)=D/F更嚴格地，根據(jù)目鏡的工作視場角半徑ω′和放大率G計算：tan(ω/2)=tan(ω′/2)/G考察天赤道附近的一顆赤緯為δ的恒星從視場中心到邊緣經(jīng)過的時間可計算望遠鏡的視場：ω′=tδ

（其中時間t以秒為單位，視場角直徑以角分為單位）4、分辨本領(lǐng)（分辨率）（R）望遠鏡的分辨本領(lǐng)是指望遠鏡能分辨天體細節(jié)的能力。分辨角越小，分辨本領(lǐng)越高。恒星是“點光源”，日月、行星、星云等叫“有視面天體”或“延展天體”。最小分辨角是指望遠鏡剛好可分辨的兩個點光源的角距或延展天體視面細節(jié)的焦距。θ=1.22λ/D目視觀測最敏感波長為0.555微米，當(dāng)D以毫米為單位時，目視觀測分辨角的角秒值為：θ"v=140"/D黑白照相機觀測時最敏感的波長一般為0.44微米，所以照相觀測的分辨角的角秒值為：θ"c=110"/D5、放大率（G）和底片比例尺(α)望遠鏡的放大率實際上是視角的放大率。F為物鏡的焦距，f為目鏡的焦距。G=F/f放大率不是望遠鏡最重要的指標(biāo)。一般目視望遠鏡的放大率為30倍到300倍為宜。Gmin=D/d（眼） Gmax=4×60/θ"底片比例尺α=206265/F，單位（"/mm）6、極限星等（貫穿本領(lǐng)）極限星等是望遠鏡可以觀測到最暗的天體的能力。這是個粗略估算的公式，其中D是以毫米為單位的有效口徑。mv=2.1+5lgD三、當(dāng)代光學(xué)望遠鏡最大的光學(xué)單體望遠鏡——凱克I、凱克II（10m）最大的有效口徑望遠鏡（組）——LBT（11.8m）中國最大的光學(xué)望遠鏡——北京天文臺2.16m上海天文臺1.56m世界最大的折射望遠鏡——克拉克2.01m哈勃太空望遠鏡2.4m反射式上海天文臺佘山觀測站