1、1.1 工 作 原 理天 文 望 远 镜 是 一 种 令 人 惊 奇 的 仪 器 ， 它 可 以 使 远 处 的目 标 看 起 来 很 近 。 为 了 更 好 地 理 解 天 文 望 远 镜 工 作 原理 ， 我 们 先 考 虑 一 下 这 样 一 个 问 题 ： 为 什 么 用 裸 眼 看不 到 远 方 的 目 标 呢 ？ 例 如 ， 为 什 么 用 裸 眼 看 不 到 50 米处 的 硬 币 呢 ？ 答 案 很 简 单 ： 因 为 远 方 的 目 标 在 视 网 膜上 的 呈 像 没 有 占 据 足 够 的 位 置 。 如 果 您 有 一 双 很 大 的眼 睛 ， 可 以 聚 集 到 更
2、多 由 远 方 目 标 发 出 的 光 并 且 在 您的 视 网 膜 上 形 成 明 亮 的 像 ， 那 么 ， 您 就 可 以 看 到 这 个目 标 。 望 远 镜 的 两 个 光 学 件 就 可 以 帮 助 您 将 这 一 假 设变 为 现 实 ：物 镜 ， 它 可 以 把 远 方 目 标 发 出 的 光 会 聚 到 焦 点 上 （ 在焦 点 上 呈 像 ） ；目 镜 ， 它 把 物 镜 焦 点 上 的 像 放 大 ， 使 之 在 您 的 视 网 膜上 呈 像 。 这 和 放 大 镜 的 原 理 一 样 ， 它 把 小 的 物 体 放 大后 在 您 的 视 网 膜 上 呈 像 ， 这 样
3、小 的 物 体 看 起 来 就 变 大了 。天 文 望 远 镜 的 主 要 部 件 是 ： 主 镜 筒 、 物 镜 、 目 镜 。 主镜 筒 的 作 用 是 ： 固 定 物 镜 ， 使 之 与 目 镜 保 持 恰 当 的 距离 ； 阻 止 灰 尘 、 湿 气 和 干 扰 像 质 的 杂 光 。 物 镜 的 作 用是 聚 光 和 在 焦 点 处 呈 像 。 目 镜 的 作 用 是 把 物 镜 焦 点 处的 像 放 大 后 在 您 的 视 网 膜 上 呈 像 。1.2 天 文 望 远 镜 的 种 类按 照 光 学 结 构 的 不 同 天 文 望 远 镜 可 分 为 许 多 不 同 的 种类 ， 但
4、 比 较 常 用 的 是 两 种 ： 折 射 式 天 文 望 远 镜 （ 用 光学 透 镜 做 物 镜 ） 和 反 射 式 天 文 望 远 镜 （ 用 曲 面 反 光 镜做 物 镜 ） 。 尽 管 两 者 可 以 达 到 一 样 的 效 果 ， 但 它 们 的 光学 结 构 是 完 全 不 同 的 。折 射 式 天 文 望 远 镜 ： 折 射 式 天 文 望 远 镜 通 常 采 用 两 片或 多 片 镀 膜 透 镜 组 合 而 成 的 消 色 差 物 镜 。 一 般 来 讲 ，制 作 大 口 径 （ 100mm 以 上 ） 的 组 合 透 镜 是 非 常 困 难 的 ，所 以 常 见 的 折
5、射 式 天 文 望 远 镜 的 口 径 都 不 超 过 100mm。反 射 式 天 文 望 远 镜 ： 反 射 式 天 文 望 远 镜 的 物 镜 是 一 曲面 反 射 镜 （ 主 镜 ） 。 在 物 镜 的 光 路 上 放 置 了 一 个 呈 45度 倾 斜 的 小 平 面 反 光 镜 （ 副 镜 ） 以 把 物 镜 反 射 的 光 线转 向 镜 筒 一 侧 的 目 镜 。 反 射 式 天 文 望 远 镜 相 对 比 较 容易 做 到 大 的 通 光 口 径 。 所 以 反 和 射 式 的 相 对 口 径 都 比较 大 ， 这 就 意 味 着 反 射 式 天 文 望 远 镜 可 以 有 很
6、强 的 聚光 能 力 ， 可 以 用 以 观 测 昏 暗 的 深 空 目 标 ， 以 及 用 以 天文 拍 照 。1.3 光 学 性 能天 文 观 测 者 应 根 据 观 测 目 的 的 不 同 来 选 用 不 同 的 天 文望 远 镜 。 一 般 说 来 ， 普 及 性 的 天 文 观 测 多 属 于 综 合 性的 ， 要 考 虑 “一 镜 多 用 “。 选 择 天 文 望 远 镜 时 ， 一 定 要充 分 了 解 它 的 基 本 光 学 性 能 。 评 价 一 架 望 远 镜 的 好 坏 ，首 先 要 看 它 的 光 学 性 能 ， 其 次 看 它 的 机 械 性 能 。 天 文望 远 镜
7、 的 光 学 性 能 一 般 用 下 列 指 标 来 衡 量 ：有 效 口 径 （ D） ： 指 物 镜 的 有 效 直 径 ， 常 用 D 来 表 示 ；也 即 望 远 镜 的 通 光 直 径 。 望 远 镜 的 口 径 愈 大 ， 聚 光 本领 就 愈 强 ， 愈 能 观 测 到 更 暗 弱 的 天 体 ， 它 反 映 了 望 远镜 观 测 天 体 的 能 力 ， 因 此 ， 爱 好 者 在 经 济 条 件 许 可 的情 况 下 ， 应 选 择 较 大 口 径 的 望 远 镜 。 在 天 文 望 远 镜 的规 格 描 述 中 ， 通 常 要 标 出 它 。焦 距 （ F） ： 望 远 镜
8、的 焦 距 主 要 是 指 物 镜 的 焦 距 。 同 样 ，在 天 文 望 远 镜 的 规 格 描 述 中 ， 也 要 标 出 它 。相 对 口 径 （ NA） ： 相 对 口 径 又 称 光 力 ， 它 是 望 远 镜 的有 效 口 径 D 与 焦 距 F 之 比 ， 它 的 倒 数 叫 焦 比 （ F/D） 。有 效 口 径 越 大 对 观 测 行 星 、 彗 星 、 星 系 、 星 云 等 延 伸天 体 是 非 常 有 利 的 ， 因 为 它 们 的 成 像 照 度 与 望 远 镜 的口 径 平 方 成 正 比 ； 而 流 星 等 所 谓 线 形 天 体 的 成 像 照 度与 相 对
9、口 径 A 和 有 效 口 径 D 的 积 成 正 比 。 故 此 ， 作 天体 摄 影 时 ， 应 注 意 选 择 合 适 的 有 效 口 径 A 或 焦 比 。 一般 说 来 ， 折 射 望 远 镜 的 相 对 口 径 都 比 较 小 ， 通 常 在1/8 1/20， 而 反 射 望 远 镜 的 相 对 口 径 都 比 较 大 ， 通 常在 1/3.5 1/12。视 场 （ ） ： 天 文 望 远 镜 的 视 场 大 约 是 目 镜 视 场 和 天 文望 远 镜 的 倍 率 的 比 值 。 望 远 镜 的 视 场 与 倍 率 成 反 比 ，倍 率 越 大 ， 视 场 越 小 。 不 同 的
10、 口 径 、 不 同 的 焦 距 、 不同 的 光 学 系 统 ， 决 定 了 望 远 镜 的 视 场 的 大 小 。倍 率 （ M） ： 天 文 望 远 镜 的 倍 率 等 于 物 镜 焦 距 与 目 镜 焦距 之 比 ， 也 等 于 物 镜 入 射 光 瞳 与 出 射 光 瞳 之 比 。 因 此 ，只 要 变 换 不 同 的 目 镜 就 能 改 变 望 远 镜 的 放 大 倍 数 ， 但由 于 受 物 镜 分 辨 本 领 ， 大 气 视 宁 静 度 及 出 瞳 直 径 不 能过 小 等 因 素 的 影 响 ， 望 远 镜 的 放 大 倍 率 也 不 是 可 以 无限 制 的 增 大 ； 一
11、 般 情 况 应 控 制 在 物 镜 口 径 毫 米 数 的 1-2倍 （ 最 大 不 要 超 过 300 倍 ） 。 不 少 人 提 到 天 文 望 远 镜 时 ，首 先 考 虑 的 就 是 放 大 倍 率 。 其 实 ， 天 文 望 远 镜 和 显 微镜 不 一 样 ， 地 面 天 文 观 测 的 效 果 如 何 ， 除 仪 器 的 优 劣外 ， 还 受 地 球 大 气 的 明 晰 度 和 宁 静 度 的 影 响 ， 受 观 测地 的 环 境 等 诸 因 素 的 制 约 。 而 且 ， 一 架 天 文 望 远 镜 有几 个 不 同 焦 距 的 目 镜 ， 也 就 是 有 几 个 不 同 的
12、 放 大 倍 率可 用 。 观 测 时 ， 绝 不 是 以 最 大 倍 率 为 最 佳 ， 而 应 以 观测 目 标 最 清 晰 为 准 。分 辨 本 领 ： 指 望 远 镜 能 够 分 辨 出 的 最 小 角 距 。 目 视观 测 时 ， 望 远 镜 的 分 辨 角 140（ 角 秒 ） /D（ 毫 米 ） ， D为 物 镜 的 有 效 口 径 。 望 远 镜 的 分 辨 本 领 由 望 远 镜 的 分辨 角 的 倒 数 来 衡 量 。 望 远 镜 的 分 辨 率 愈 高 ， 愈 能 观 测到 更 暗 、 更 多 的 天 体 ， 所 以 说 ， 高 分 辨 率 是 望 远 镜 最重 要 的
13、性 能 指 标 之 一 。贯 穿 本 领 ： 指 在 晴 朗 的 夜 晚 ， 望 远 镜 能 看 到 的 最 暗 弱的 恒 星 星 等 。 贯 穿 本 领 主 要 和 望 远 镜 的 有 效 口 径 有 关 。在 无 月 夜 的 晴 朗 夜 空 ， 我 们 人 的 眼 睛 一 般 可 以 看 见 6等 左 右 的 星 ； 一 架 望 远 镜 可 以 看 见 几 等 星 主 要 是 由 望远 镜 的 口 径 大 小 决 定 的 ， 口 径 愈 大 ， 看 见 星 等 也 就 愈高 （ 如 50 毫 米 的 望 远 镜 可 看 见 10 等 星 ， 500 毫 米 的 望远 镜 就 可 看 到 15 等 的 星 ） 。
