天文望远镜的工作原理|分类|使用方法

　　天文望远镜是观测天体的重要工具，可以毫不夸张地说，没有天文望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。随着天文望远镜在各方面性能的改进和提高，天文学也正经历着巨大的飞跃，迅速推进着人类对宇宙的认识。

　　1608年，荷兰的一位眼镜商利伯希偶然发现通过两片透镜可以清楚地看到远处的景物，他做出了diyi架望远镜。

　　意大利科学家伽利略听到这个消息后，也开始制造望远镜，到1609年年底，他制造出放大率分别为3倍、8倍、20倍和30倍的4架望远镜，Zda的口径4.2cm，长约1.2m，并首先用望远镜观测天空。他用天文望远镜发现了月亮表面凹凸不平、木星有4颗卫星、太阳黑子在日面移动等天文现象。伽利略的天文望远镜是用一片凸透镜和一片凹透镜做成的，凸透镜作物镜，凹透镜作目镜，目镜在物镜的焦点前面。这种形式的天文望远镜称为伽利略望远镜。

　　1611年，开普勒提出用两片凸透镜作望远镜，物镜和目镜都是凸透镜，目镜在物镜焦点的后面，称为开普勒望远镜。这些天文望远镜的光学元件部是折射元件，故称为折射天文望远镜。两种形式的折射望远镜在天文工作中都被使用。折射天文望远镜的缺点是，由于色差的影响，不能得

　　到很清晰的像，人们发现，天文望远镜的物镜口径相同时，焦距越长，色差的影响越小。为了得到清晰的像，便把焦距加长。由于镜筒不能太长，折射天文望远镜也就不能做得很大。

　　在折射天文望远镜发展的同时，人们已经有了用反射镜面代替透镜的想法，并开始制造反射天文望远镜。但球面镜像质太差，非球面镜又没有很好的方法加工，一直没能成功。直到1668年牛顿制成了diyi架反射望远镜，物镜口径2.5cm，焦距16cm，放大率31倍。

　　1733年，由于消色差物镜的发明，折射天文望远镜又开始复苏，从此，折射天文望远镜和反射天文望远镜平行地发展着，由于光学玻璃熔炼技术及透光性能等的限制，折射天

　　天文望远镜能够探测到几亿光年甚至更远距离的星体是因为这些星体发出的电磁波过几亿年传递到了地球，然后被天文望远镜观测到。天文望远镜主要有两种，一种是光学望远镜，另一种是射电望远镜。

　　天文望远镜探测的是电磁波。光学天文望远镜探测的是可见光，即所谓的看到了星体本身;射电天文望远镜探测的是射电波，射电波属于无线电波的一种，无线电波又是频率比可见光低的电磁波。但是二者的具体探测方法也有所区别。

　　光学天文望远镜观测的光是由恒星发出的，但这其中许多恒星都早已不存在，我们看到的是几十亿年前发出的光。光学天文望远镜又分为反射式、反射式和折反射式天文望远镜。顾名思义，折射式望远镜的原理是利用凸透镜的成像原理，看到的也是实像;反射式望远镜的原理是利用平面镜反射，看到的是虚像;折反式望远镜是将二者结合在一起，看到的也是虚像。

　　射电天文望远镜，它属于专业的天文台观测使用的天文望远镜，它通过接受星体发出的射电波，然后记录下关键的数据，包括天体射电的强度、频谱、偏振等，同时还配备有专业的信息处理系统对收集的信息进行处理。在这样的条件下，可以观测到普通光学望远镜观测不到的星体，比如脉冲星、类星体、星际有机分子等等。

　　主镜筒：

　　天文望远镜主镜筒是观测星星的主角，藉着不同的目镜，我们可以尽情将星星看个够。

　　寻星镜：

　　天文望远镜主镜筒通常都以数十倍以上的倍率观测星体。在找星星时，如果使用数十倍来找，因为视野小，要用主镜筒将星星找出来，可没那么简单，因此就使用一支只有放大数倍的小望远镜，利用它具有较大视野的功能，先将要观测的星星位置找出来，如此就可以在主镜筒，以中低倍率直接观测到该星星。

　　目镜：

　　如果一部天文望远镜缺少了目镜，就没有办法看星星。目镜的功用在于放大之用。通常一部望远镜都要配备低，中和高倍率奇观三种目镜。

　　赤道仪：

　　赤道仪是一种可以跟踪星星，长

　　天文望远镜由物镜和目镜组成，接近景物的凸形透镜或凹形反射镜叫做物镜，靠近眼睛那块叫做目镜。天文望远镜可分为：折射望远镜、反射望远镜、折反射望远镜、射电望远镜和空间望远镜。

　　折射天文望远镜是望远镜Z早的形式。折射望远镜的物镜端为凸透镜，目镜端为凹透镜(伽利略式)或凸透镜(开普勒式)。相对伽利略式望远镜，开普勒式望远镜的视场更大，光学性能优良，成像效果更好，因此自发明以后成为折射望远镜主要采用的光路系统。开普勒折射望远镜的主要缺点是成像为倒像，因此有些便携式望远镜需要加装正像光路系统。

　　折射望远镜主要有两个制约其发展的问题：

　　1、折射光路存在色差问题

　　不同波长的光(不同颜色)通过同样材质的透镜时折射率是不同的，因此通过折射天文望远镜后不同颜色光的焦点位置是不同的。这就导致在实际的观测中，星体的像周围会存在一圈彩色的光晕，影响观测质量。尽管后来工程师利用不同材质透镜作为消除色差的消色差镜片，但是仍然无法完全消除折射望远镜的色差问题。

　　2、折射望远镜的物镜受成本和制造工艺的限制，无法造出大口径望远镜

　　由于透镜的口径与厚度成比例，大口径的镜片制作成本与难度会急剧增加。而且随着折射望远镜口径的增大，镜筒长度也会大大增加望远镜的支撑强度。目前世界上Zda的折射天文望远镜为1897年在美国叶凯士天文台建的40英寸(1016毫米)折射望远镜，该望远镜至今仍在使用。

　　相较于折射天文望远镜，反射天文望远镜主要采用一块抛物面反射镜作为主镜，望远镜的焦点位于主镜前方。牛顿采用反射镜来替代透镜作为望远镜的主镜，并使用一个平面镜将光线从侧面引出镜筒，发明了牛顿式反射望远镜。卡塞格林则修改了牛顿式反射望远镜的光路，将镜筒中的平面镜改为双曲面镜，并从主镜后方将光路引出镜筒。卡塞格林式反射望远镜提高了主镜的焦长，进而提升了望远镜的放大倍率。

　　天文望远镜的放大倍率指望远镜

　　天文望远镜是观测天体的重要手段，可以毫不夸大地说，没有望远镜的诞生和发展，就没有现代天文学。随着望远镜在各方面性能的改进和提高，天文学也正经历着巨大的飞跃，迅速推进着人类对宇宙的认识。

　　天文望远镜倍数的意义：

　　天文望远镜的倍数是指其对被观测物体图像放大的能力，或者也可以理解为将物体拉近的能力。例如，我们用100倍的天文望远镜去观测距离我们大约38000公里的月球，这就相当于将月球拉近100倍，等于是将月球拉近到大约380000/100=3800公里远的地方并用肉眼进行观察时的效果。

　　天文望远镜倍数越大视野越小：

　　天文望远镜视野的大小与其口径、焦距、倍数都有关系。在观测相同距离的物体时，望远镜的倍数越大，其视野就会越小。由此来看，不同倍数的目镜各有用处。当我们需要对较近物体进行观测时，小倍数、大视野的低倍目镜用起来反而更加方便。

　　天文望远镜的倍数越大越好吗：

　　理论上来讲，如果用来观测遥远的天体，天文望远镜的倍数肯定是越大越好。但是考虑到天文望远镜的口径尺寸有限，如果望远镜的口径很小，即使倍数再大，其成像效果也可能会比较模糊或难以捕捉。

　　一般情况下，天文望远镜的Zda倍数不宜超过其口径数值(以毫米为单位)的2倍。否则，超出的越多，图像就会越模糊、越难以捕捉，在这种情况下，再大的倍数也毫无用处。

　　天文望远镜增倍镜多大倍数好：

　　在购买天文望远镜时附带几个不同焦距的目镜以外，还常常会附带1个增倍镜。用增倍镜搭配不同焦距的目镜使用时，就会使天文望远镜的倍数倍增。

　　常见的增倍镜倍数有2倍、3倍、5倍等。增倍镜可让原有倍数成倍增加(例如天文望远镜原来的倍数是30倍，使用倍增倍镜后倍数就变成倍，使用5倍増愔镜后倍数就会变成150倍)，毎个不同倍数的增愔镜都可让望远镜的可观测倍数增加相应的倍数。

　　使用增倍镜后的倍数也不是越大越好，同样也要遵守口径数值(

　　天文望远镜是当前探究外空间Z直接工具，具有GX、迅速、便捷等特点，是现在天文学Z基本的仪器，也是广大天文普及工作者和天文爱好者必备的观测工具。随着科学技术不断发展，未来天文望远镜技术必将在空间探究中占据更重要地位。

　　人用眼睛观看天上的星时，因为眼睛的瞳孔Zda只有8mm，能被瞳孔收集进入眼睛的光很少，只有很亮的星才能看到。另外，眼睛的分辨角约为1'，即只有角距离对眼睛的张角大于1'的点才能被眼睛区分开来。所以用眼睛观测天体时，只能看到亮星，而且看不清其细节。发明了望远镜以后，人可以通过天文望远镜观测天体。

　　目视望远镜由物镜和目镜组成，它们的焦点重合在一起。物镜收集到的光线聚焦在焦点处，通过目镜后，又变成平行光，进入观测者的眼睛。望远镜的物镜比人眼的瞳孔大，可以收集较多的光，适当选取物镜和目镜的比例(放大率)，使从目镜出来的光线都能进入眼睛的瞳孔，就可以看到比较暗一些的星。同时从目镜出来进入眼睛的光束张角也比进人物镜之前放大了，这样就可以分辨比1'更小的细节。

　　随着科学技术的发展。在大部分天文工作中天文望远镜用的不是目镜，而是其他接收器。例如，将照相底片(现在用CCD)直接放在物镜的焦面上，拍摄天体的像，然后对天体的像进行测量、分析。还可以使物镜的焦面与光谱仪的狭缝重合(或用别的方法将焦面上的星像引到光谱仪的狭缝上)，通过光谱仪进行光谱观测等。天文望远镜是天文学研究必需的仪器，天文学的发展全靠望远镜的不断发展。

　　由上述可知，天文望远镜的功能是将遥远的天体清楚地成像在焦面上，用不同的接收器接收，供分析研究使用。天文学研究中希望能观测到尽可能暗的天体，离地球尽可能远的天体，同时希望在焦面上能分辨尽可能小的细节，因此，对天文望远镜的主要要求是具有尽量大的集光能力和尽可能高的分辨率。

　　口径：

　　口径是天文望远镜

　　天文望远镜的保养非常容易，只要使用者稍加爱护，一台天文望远镜就可以成为与它的主人相伴终生的观天工具。但是如果使用和保养不得法，望远镜的损坏也是轻而易举的事情。

　　防生霉：

　　用恰当的方法放置和储存天文望远镜对延长望远镜的使用寿命非常重要。天文望远镜应当储存在干燥通风、灰尘少的地方，这样做主要是为了防止镜片的表面生霉。霉菌是望远镜的大敌。通常我们对于天文望远镜的使用和保养都会非常细心，所以镜片长霉超过机械损伤成为导致望远镜性能下降甚至报废的Z主要的原因。

　　环境温度在12℃-38℃，相对湿度在60%以上，是霉菌滋生的Z佳条件，而保持储存环境的干燥通风是避免霉菌侵扰天文望远镜的Z佳办法。在南方的梅雨季节，应该尽量将望远镜的光学元件放置在干燥箱中。目前常用的干燥箱有两种，在较大的摄影器材商店或者某宝都可以买到。一种是密封箱，通常是塑料的。

　　避免温度骤变：

　　如果有可能，应尽量把经常使用的天文望远镜放置在与环境温度接近的地方，这样在使用时望远镜的温度可以尽快与环境温度达到平衡。在天文望远镜的使用过程中，应该避免温度的剧烈变化。

　　把天文望远镜从有空调的室内搬到室外时，镜片和镜体的表面都有可能结露，这不但可能损坏望远镜的电气部分，而且如果没等露水干透就储存在密闭的地方，还有可能使望远镜长霉。正确的方法是先将望远镜放入包装箱中再搬到温度相差很大的地方，包装箱可以减缓望远镜本身的温度变化，待静放一段时间后再取出，天文望远镜就不会结露了。

　　如果没有合适的包装箱，天文望远镜在不用时要注意防尘。除了应该盖上镜头盖以外，Z好用塑料袋或干净的布罩住镜身。

　　清洁镜面：

　　少量的灰尘对于天文望远镜Z终成像的影响肉眼难以察觉，也无须经常清洁。但是如果物镜的表面落了较厚的一层灰尘，则会降低成像的亮度和反差，需要及时清理。目镜的外表面比物镜更容易被弄脏，而且对观测效果的影响也

　　天文望远镜是人类观测和认识宇宙的“眼睛”，是使用Z多、Z具标志性的天文观测器材;然而对于许多天文爱好者来讲，如何选择一款适合自己的天文望远镜，是一件让人头疼的事。

　　①折射式天文望远镜使用起来比较方便，视野较大，星像明亮，但是有色差，从而降低了分辨率。优质折射镜的物镜是两片双分离消色差物镜或3片复消色差物镜。不过，消色差或复消色差并不能完全消除色差。

　　②反射镜天文望远镜的优点是没有色差，但是，反射镜的彗差和像散较大，使得视野边缘像质变差。常用的反射镜有牛顿式和卡塞格林式两种。前者光学系统简单、价格便宜，球面反射镜在后端，目镜在前端侧面;后者光学系统的主、副镜为非球面，主镜和目镜都在后面，成像质量较好，价格也较贵。

　　③折反射天文望远镜镜兼顾了折射镜天文望远镜和反射镜天文望远镜的优点：视野大、像质好、镜筒短、携带方便。与等焦距和同等口径的折射望远镜相比，价格还不及三分之一。折反射镜有施密特-卡塞格林式和马克苏托夫-卡塞格林式两种，后者又称马-卡镜。马-卡镜有两片式和三片式两种。

　　选择天文望远镜的焦距，与你想要观测的天体有关。如果你想观测星云、寻找彗星，要选择短焦距天文望远镜;如果你想观测月亮和行星，要选择长焦天文望远镜;如果你想观双星、聚星、变星和星团，Z好选择中焦距天文望远镜。中焦距镜可以两头兼顾，比较受欢迎。通常短镜是指焦距与口径之比小于或等于6，长镜是指焦距与口径之比大于15，介于两者之间称之为中焦距镜。

　　跟据天文学家长期观测的经验，天文望远镜Zda放大倍数不得大于1.5倍物镜的口径(以毫米数表示)，用口径100毫米的望远镜，在大气条件为中等宁静度的情况下观测，不得大于125倍。Z佳宁静度时可达190倍;口径200毫米时，在大气宁静度为中等的情况下观测，不得大于170倍。Z佳宁静度时，可达340倍;实