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阅读 14236 次 历史版本 1个 创建者:top (2011/3/15 0:11:43)  最新编辑:冰菊物语 (2013/5/24 17:26:08)
望远镜
拼音:Wàngyuǎn Jìng (Wangyuan Jing)
英文:telescope,binoculars
军用望远镜
          军用望远镜
 
  望远镜是一种利用凹透镜凸透镜观测遥远物体的光学仪器。利用通过透镜的光线折射光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像,再经过一个放大目镜而被看到。又称“千里镜”.望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角,使人眼能看清角距更小的细节。望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径(最大8毫米)粗得多的光束,送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。1608年荷兰人汉斯·利伯希发明了第一部望远镜。1609年意大利佛罗伦萨人伽利略·伽利雷发明了40倍双镜望远镜,这是第一部投入科学应用的实用望远镜。
 
 

望远镜的基本原理


  望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器,能把远物很小的张角按一定倍率放大,使之在像空间具有较大的张角,使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。所以,望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。根据望远镜原理一般分为三种。 一种通过收集电磁波来观察遥远物体的仪器。在日常生活中,望远镜主要指光学望远镜。但是在现代天文学中,天文望远镜包括了射电望远镜红外望远镜X射线伽吗射线望远镜。近年来天文望远镜的概念又进一步地延伸到了引力波宇宙射线暗物质的领域。

  

简介


  常用的双筒望远镜还为减小体积和翻转倒像的目的,需要增加棱镜系统,棱镜系统按形式不同可分为别汉棱镜系统(RoofPrism)(也就是斯密特。别汉屋脊棱镜系统)和保罗棱镜系统(PorroPrism)(也称普罗棱镜系统),两种系统的原理及应用是相似的。

  个人使用的小型手持式望远镜不宜使用过大放大倍率,一般以3~12倍为宜,倍数过大时,成像清晰度就会变差,同时抖动严重,超过12倍的望远镜一般使用三角架等方式加以固定。

  

历史


 
望远镜设想
望远镜设想
    17世纪初的一天,荷兰小镇的一家眼镜店的主人利伯希(Hans Lippershey),为检查磨制出来的透镜质量,把一块凸透镜和一块凹镜排成一条线,通过透镜看过去,发现远处的教堂塔尖好象变大拉近了,于是在无意中发现了望远镜的秘密。1608年他为自引己制作的望远镜申请专利,并遵从当局的要求,造了一个双筒望远镜。据说小镇好几十个眼镜匠都声称发明了望远镜。与此同时,德国的天文学家开普勒也开始研究望远镜,他在《屈光学》里提出了另一种天文望远镜,这种望远镜由两个凸透镜组成,与伽利略的望远镜不同,比伽利略望远镜视野宽阔。但开普勒没有制造他所介绍的望远镜。沙伊纳于1613年─1617年间首次制作出了这种望远镜,他还遵照开普勒的建议制造了有第三个凸透镜的望远镜,把二个凸透镜做的望远镜的倒像变成了正像。沙伊纳做了8台望远镜,一台一台地观察太阳,无论哪一台都能看到相同形状的太阳黑子。因此,他打消了不少人认为黑子可能是透镜上的尘埃引起的错觉,证明了黑子确实是观察到的真实存在。在观察太阳时沙伊纳装上特殊遮光玻璃,伽利略则没有加此保护装置,结果伤了眼睛,最后几乎失明。荷兰的惠更斯为了减少折射望远镜的色差在1665年做了一台筒长近6米的望远镜,来探查土星的光环,后来又做了一台将近41米长的望远镜。

  使用透镜作物镜的望远镜称为折射望远镜,即使加长镜筒,精密加工透镜,也不能消除色象差,牛顿曾认为折射望远镜的色差是不可救药的,后来证明是过分悲观的。1668年他发明了反射式望远镜,解决了色差的问题。第一台反射式望远镜非常小,望远镜内的反射镜口径只有2.5厘米,但是已经能清楚地看到木星的卫星、金星的盈亏等。1672年牛顿做了一台更大的反射望远镜,送给了英国皇家学会,至今还保存在皇家学会的图书馆里。1733年英国人哈尔制成第一台消色差折射望远镜。1758年伦敦的宝兰德也制成同样的望远镜,他采用了折射率不同的玻璃分别制造凸透镜和凹透镜,把各自形成的有色边缘相互抵消。但是要制造很大透镜不容易,目前世界上最大的一台折射式望远镜直径为102厘米,安装在雅弟斯天文台。

  1793年英国赫瑟尔(William Herschel),制做了反射式望远镜,反射镜直径为130厘米,用铜锡合金制成,重达1吨。1845年英国的帕森(William Parsons)制造的反射望远镜,反射镜直径为1.82米。1917年,胡克望远镜(Hooker Telescope)在美国加利福尼亚的威尔逊山天文台建成。它的主反射镜口径为100英寸。正是使用这座望远镜,哈勃(Edwin Hubble)发现了宇宙正在膨胀的惊人事实。1930年,德国人施密特(BernhardSchmidt)将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而且尺寸越大越昂贵,反射望远镜没有色差、造价低廉且反射镜可以造得很大,但存在像差)结合起来,制成了第一台折反射望远镜。

  战后,反射式望远镜在天文观测中发展很快,1950年在帕洛玛山上安装了一台直径5.08米的海尔(Hale)反射式望远镜。1969年在前苏联高加索北部的帕斯土霍夫山上安装了直径6米的反射镜。1990年,NASA将哈勃太空望远镜送入轨道,然而,由于镜面故障,直到1993年宇航员完成太空修复并更换了透镜后,哈勃望远镜才开始全面发挥作用。由于可以不受地球大气的干扰,哈勃望远镜的图像清晰度是地球上同类望远镜拍下图像的10倍。1993年,美国在夏威夷莫纳克亚山上建成了口径10米的“凯克望远镜”,其镜面由36块1.8米的反射镜拼合而成。2001设在智利的欧洲南方天文台研制完成了“超大望远镜”(VLT),它由4架口径8米的望远镜组成,其聚光能力与一架16米的反射望远镜相当。现在,一批正在筹建中的望远镜又开始对莫纳克亚山上的白色巨人兄弟发起了冲击。这些新的竞争参与者包括30米口径的“加利福尼亚极大望远镜”(California ExtremelyLarge Telescope,简称CELT),20米口径的大麦哲伦望远镜(Giant Magellan Telescope,简称GMT)和100米口径的绝大望远镜(Overwhelming Large Telescope,简称OWL)。它们的倡议者指出,这些新的望远镜不仅可以提供像质远胜于哈勃望远镜照片的太空图片,而且能收集到更多的光,对100亿年前星系形成时初态恒星和宇宙气体的情况有更多的了解,并看清楚遥远恒星周围的行星

  

哈勃空间望远镜


 
哈勃太空望远镜
哈勃太空望远镜
  哈勃空间望远镜(Hubble Space Telescope,HST),是人类第一座太空望远镜,总长度超过13米,质量为11吨多,运行在地球大气层外缘离地面约600公里的轨道上。它大约每100分钟环绕地球一周。哈勃望远镜是由美国国家航空航天局和欧洲航天局合作,于1990年发射入轨的。哈勃望远镜是以天文学家爱德文·哈勃的名字命名的。按计划,它将在2013年被詹姆斯韦伯太空望远镜所取代。哈勃望远镜的角分辨率达到小于0.1秒,每天可以获取3到5G字节的数据。

  由于运行在外层空间,哈勃望远镜获得的图像不受大气层扰动折射的影响,并且可以获得通常被大气层吸收的红外光谱的图像。

  哈勃望远镜的数据由太空望远镜研究所的天文学家和科学家分析处理。该研究所属于位于美国马里兰州巴尔第摩市的约翰霍普金斯大学

  

历史


  哈勃太空望远镜的构想可追溯到1946年。该望远镜于1970年代设计,建造及发射共耗资20亿美元。NASA马歇尔空间飞行中心负责设计,开发和建造哈勃空间望远镜。NASA高达德空间飞行中心负责科学设备和地面控制。珀金埃尔默负责制造镜片。洛克希德负责建造望远镜镜体。

  

升空


  该望远镜随发现号航天飞机,于1990年4月24日发射升空。原定于1986年升空,但自从该年一月发生的挑战者号爆炸事件后,升空的日期被后延。

  首批传回地球的影像令天文学家等不少人大为失望,由于珀金埃尔默制造的镜片的厚度有误,产生了严重的球差,因此影像比较朦胧。

  

维护任务(1)


  更换设备后所拍摄的清晰影像,远比更换前清楚许多。第一个任务名为STS-61,它于1993年12月增添了不少新仪器,包括:

  以COSTAR取代高速光度计(HSP)。

  以WFPC2相机取代WFPC相机。

  更换太阳能集光板。

  更换两个RSU,包括四个陀螺仪。

  改变轨道

  该任务于1994年1月13日宣告完成,拍得首批清晰影像并传回地球。

 

 维护任务(2)


  第二个任务名为STS-81,于1997年2月开始,望远镜有两个仪器和多个硬件被更换。

  

维护任务(3)A


  任务3A名为STS-103,于1999年12月开始。

  

维护任务(3)B


  任务3B名为STS-109,于2002年3月开始。

  

分类


  

折射望远镜


  折射式望远镜,是用透镜作物镜的望远镜。分为两种类型:由凹透镜作目镜的称伽利略望远镜;由凸透镜作目镜的称开普勒望远镜。因单透镜物镜色差和球差都相当严重,现代的折射望远镜常用两块或两块以上的透镜组作物镜。其中以双透镜物镜应用最普遍。它由相距很近的一块冕牌玻璃制成的凸透镜和一块火石玻璃制成的凹透镜组成,对两个特定的波长完全消除位置色差,对其余波长的位置色差也可相应减弱
望远镜原理
望远镜原理

  在满足一定设计条件时,还可消去球差和彗差。由于剩余色差和其他像差的影响,双透镜物镜的相对口径较小,一般为1/15-1/20,很少大于1/7,可用视场也不大。口径小于8厘米的双透镜物镜可将两块透镜胶合在一起,称双胶合物镜 ,留有一定间隙未胶合的称双分离物镜 .为了增大相对口径和视场,可采用多透镜物镜组。对于伽利略望远镜来说,结构非常简单,光能损失少。镜筒短,很轻便。而且成正像,但倍数小视野窄,一般用于观剧镜和玩具望远镜。对于开普勒望远镜来说,需要在物镜后面添加棱镜组或透镜组来转像,使眼睛观察到的是正像。一般的折射望远镜都是采用开普勒结构。由于折射望远镜的成像质量比反射望远镜好,视场大,使用方便,易于维护,中小型天文望远镜及许多专用仪器多采用折射系统,但大型折射望远镜制造起来比反射望远镜困难得多,因为冶炼大口径的优质透镜非常困难,且存在玻璃对光线的吸收问题,所以大口径望远镜都采用反射式

  ( 以下为详细介绍)

  伽利略望远镜

  物镜是会聚透镜而目镜是发散透镜的望远镜。光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方(靠近人目的后方)焦点上,这像对目镜是一个虚像,因此经它折射后成一放大的正立虚像。伽利略望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。其优点是镜筒短而能成正像,但它的视野比较小。把两个放大倍数不高的伽利略望远镜并列一起、中间用一个螺栓钮可以同时调节其清晰程度的装置,称为“观剧镜”;因携带方便,常用以观看表演等。伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。它由一个凹透镜(目镜)和一个凸透镜(物镜)构成。其优点是结构简单,能直接成正像。

  开普勒望远镜

  原理由两个凸透镜构成。由于两者之间有一个实像,可方便的安装分划板,并且各种性能优良,所以目前军用望远镜,小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的,所以要在中间增加正像系统。

  正像系统分为两类:棱镜正像系统和透镜正像系统。我们常见的前宽后