望远镜的综述.doc

1、望远镜第 1 页 共 14 页目录摘要2关键词2前言21 望远镜的诞生21.1 望远镜的由来 21.2望远镜的定义及作用 2 1.2.1 望远镜的定义 21.2.2 望远镜的作用 21.3望远镜的常见参数 21.3.1 放大倍数 21.3.2 视 场角 21.3.3 入 瞳 直径 31.3.4 出 瞳 直径 3望远镜第 2 页 共 14 页1.3.5 分 辨率 31.3.6 黄 昏 系数 32. 望 远 镜 的 发展 32.1 反 射 望 远 镜 32.1.2 用途 32.1.1 反 射 望 远 镜 的 优点 32.1.3 反 射 望 远 镜 的 光 路图 42.2 折 射 望 远镜 42.2

2、.1 开 普 勒 望 远镜 42.3 折 反 射 望 远镜 52.3.1 折 反 射 式 望 远 镜 的 历史 5 3 伽 利 略望 远镜 63.1 简介 63.2 历史 63.3 原理 望远镜第 3 页 共 14 页83.4 光 路 图 与 放 大 倍数 84 望 远 镜 的 发 展 前景 94.1 射 电 望 远镜 94.1.2 基本原理 94.1.1 简介 94.1.3. 主要的射电望远镜 104.2 红 外 望 远镜 104.2.1 大天区面积多目标光纤光谱望远镜的简介104.3 X 射 线 和 伽 吗 射 线 望 远镜 114.3.1X射线望远镜 114.3.2. 射线望远镜 12参

3、考文献12望远镜的综述及伽利略望远镜的研究论文摘要：就望远镜的诞生，折射式、反射式、折反射式望远镜的发展及基本原理的概述。对伽利略望远镜的发展历史，光学放大原理的研究以及对现代天文望远镜的介绍关键词：望远镜；发展 ；综述Abstract: In connection with the birth of the telescope, refractive, reflective,catadioptric telescope development and an overview of basic principles. The history of the telescope of Galile

4、o, the principle of optical amplification and introduction of modern astronomical telescopeKey words: telescope; development; Summary前言望远镜第 4 页 共 14 页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。1. 望远镜的诞生11 望远镜的由来1

5、7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。1.2望远镜的定义及作用 1.2.1 望远镜的定义望远镜是一种利用凹透镜和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或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”。1.2.2 望远镜的作用 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

6、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。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。1.3望远镜的常见参数1.3.1 放大倍数一 般 用 目 镜 视 角 与 物 镜 入 射 角 之 比 作 为 望 远 镜 放 大 倍 数 的 标 示 ， 但 通 常 用 物 镜 焦 距与 目 镜 焦 距 之 比 计 算 ， 表 示 景 物 被 望 远 镜 拉 近 的 程 度 ， 比 如 一 具 10 倍 放 大 倍 数 的 望远 镜 表 示 用 此 望 远 镜 观

7、察 距 观 察 者 1000 米 处 的 景 物 的 效 果 ， 距 观 察 者 不 使 用 望 远 镜而 直 接 在 100 米 处 肉 眼 观 察 该 景 物 的 效 果 是 一 样 的 。 1.3.2 视 场 角（ 视 场 范 围 ） 用 1000 米 处 产 品 可 视 景 物 范 围 标 示 ， 如 126M/1000M， 表 示 距 观 察者 1000 米 处 ， 望 远 镜 可 观 察 到 126 米 范 围 的 视 场 。1.3.3 入 瞳 直 径1.3.4 出 瞳 直 径 是 粗 略 描 述 成 像 亮 度 的 参 数 。 在 弱 光 环 境 下 ， 越 大 的 出 瞳 直

8、径 ， 可 以 带 来 更 清 晰 的图 像 。 对 于 一 般 的 日 间 观 察 ， 2.5mm 或 3.0mm 的 出 瞳 直 径 效 果 就 很 理 想 了 ； 如 果 要 用于 更 好 地 “天 文 观 测 ”， 就 需 要 选 择 5 7mm 的 出 瞳 直 径 。 人 类 的 瞳 孔 ， 在 正 常 生 理情 况 下 ， 最 大 不 会 超 过 7mm， 所 以 大 于 7mm 的 出 瞳 直 径 ， 无 意 就 是 一 种 光 线 上 的 浪 费 。这 一 参 数 ， 不 能 完 全 反 应 望 远 镜 的 好 坏 ， 因 为 这 个 参 数 ， 只 要 符 合 制 造 规 格

9、 ， 即 可 达 到数 值 上 的 要 求 。 出 瞳 直 径 越 大 却 有 另 一 番 好 处 ： 越 大 的 出 瞳 直 径 ， 越 适 宜 在 颠 簸 地 环 境下 使 用 ， 观 测 画 面 会 比 较 稳 定 ， 所 以 像 7X50 这 类 规 格 的 望 远 镜 ， 多 适 用 于 海 上 使 用 。该 数 值 可 以 用 物 镜 直 径 除 以 放 大 倍 率 得 出 。1.3.5 分 辨 率望远镜第 5 页 共 14 页分 辨 率 （ resolution， 港 台 称 之 为 解 释 度 ） 就 是 屏 幕 图 像 的 精 密 度 ， 是 指 显 示 器所 能 显 示 的

10、 像 素 的 多 少 。 由 于 屏 幕 上 的 点 、 线 和 面 都 是 由 像 素 组 成 的 ， 显 示 器 可 显 示 的像 素 越 多 ， 画 面 就 越 精 细 ， 同 样 的 屏 幕 区 域 内 能 显 示 的 信 息 也 越 多 ， 所 以 分 辨 率 是 个 非常 重 要 的 性 能 指 标 之 一 。 1.3.6 黄 昏 系 数反 映 了 不 同 口 径 和 放 大 倍 率 的 望 远 镜 在 暗 光 条 件 下 的 观 察 效 能 。 计 算 方 法 ： 望 远 镜的 倍 率 和 口 径 的 乘 积 求 开 平 方 。2. 望 远 镜 的 发 展 望远镜根据原理一般分为

11、反射式、折射式、折反射望远镜三种。 在日常生活中，望远镜主要指光学望远镜。2.1 反 射 望 远 镜是 用 凹 面 反 射 镜 作 物 镜 的 望 远 镜 。 2.1.1 反 射 望 远 镜 的 优 点反 射 望 远 镜 的 主 要 优 点 是 不 存 在 色 差 ； 对 制 造 反 射 镜 的 材 料 只 要 求 膨 胀 系 数 较小 、 应 力 小 和 便 于 磨 制 ； 除 光 学 波 段 外 ， 反 射 望 远 镜 还 适 于 对 近 红 外 和 近 紫 外 波 段 进行 研 究 ； 反 射 望 远 镜 的 相 对 口 径 可 以 做 得 较 大 ， 而 且 除 牛 顿 望 远 镜 外

12、 ， 镜 筒 的 长 度比 系 统 的 焦 距 要 短 得 多 ， 加 上 主 镜 只 有 一 个 表 面 需 要 加 工 ， 这 就 大 大 降 低 了 造 价 和 制 造的 困 难 ， 因 此 目 前 口 径 大 于 1.34 米 的 光 学 望 远 镜 全 部 是 反 射 望 远 镜 ； 一 架 较 大 口 径的 反 射 望 远 镜 ， 通 过 变 换 不 同 的 副 镜 ， 可 获 得 主 焦 点 系 统 (或 牛 顿 系 统 )、 卡 塞 格 林系 统 和 折 轴 系 统 。 这 样 ， 一 架 望 远 镜 便 可 获 得 几 种 不 同 的 相 对 口 径 和 视 场 。2.1.2

13、 用 途反 射 望 远 镜 主 要 用 于 天 体 物 理 方 面 的 工 作 。 2.1.3 反 射 望 远 镜 的 光 路 图 2.2 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 用望远镜第

14、 6 页 共 14 页最 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 2.2.1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，所以目前的军用望远镜，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

15、前宽后窄的典型双筒望远镜既采用了双直角棱镜正像系统。这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠，从而大大减小了望远镜的体积和重量。透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转，成本较高，但俄罗斯 2050三节伸缩古典型单筒望远镜既采用设计精良的透镜正像系统。1611年，德国天文学家开普勒用两片双凸透镜分别作为物镜和目镜，使放大倍数有了明显的提高，以后人们将这种光学系统称为开普勒式望远镜。现在人们用的折射式望远镜还是这两种形式，天文望远镜是采用开普勒式。 需要指出的是，由于当时的望远镜采用单个透镜作为物镜，存在严重的色差，为了获得好的观测效果，需要用曲率非常小的透镜，这势必会造成镜身的加长。所以在很

16、长的一段时间内，天文学家一直在梦想制作更长的望远镜，许多尝试均以失败告终。 1757 年，杜隆通过研究玻璃和水的折射和色散，建立了消色差透镜的理论基础，并用冕牌玻璃和火石玻璃制造了消色差透镜。从此，消色差折射望远镜完全取代了长镜身望远镜。但是，由于技术方面的限制，很难铸造较大的火石玻璃，在消色差望远镜的初期，最多只能磨制出 10厘米的透镜。 十 九 世 纪 末 ， 随 着 制 造 技 术 的 提 高 ， 制 造 较 大 口 径 的 折 射 望 远 镜 成 为 可 能 ， 随 之 就出 现 了 一 个 制 造 大 口 径 折 射 望 远 镜 的 高 潮 。 世 界 上 现 有 的 8 架 70

17、厘 米 以 上 的 折 射 望远 镜 有 7 架 是 在 1885 年 到 1897 年 期 间 建 成 的 ， 其 中 最 有 代 表 性 的 是 1897 年 建 成 的口 径 102 厘 米 的 叶 凯 士 望 远 镜 和 1886 年 建 成 的 口 径 91 厘 米 的 里 克 望 远 镜 。 折 射 望 远 镜 的 优 点 是 焦 距 长 ， 底 片 比 例 尺 大 ， 对 镜 筒 弯 曲 不 敏 感 ， 最 适 合 于 做 天体 测 量 方 面 的 工 作 。 但 是 它 总 是 有 残 余 的 色 差 ， 同 时 对 紫 外 、 红 外 波 段 的 辐 射 吸 收 很 厉害 。

18、 而 巨 大 的 光 学 玻 璃 浇 制 也 十 分 困 难 ， 到 1897 年 叶 凯 士 望 远 镜 建 成 ， 折 射 望 远 镜的 发 展 达 到 了 顶 点 ， 此 后 的 这 一 百 年 中 再 也 没 有 更 大 的 折 射 望 远 镜 出 现 。 这 主 要 是 因 为从 技 术 上 无 法 铸 造 出 大 块 完 美 无 缺 的 玻 璃 做 透 镜 ， 并 且 ， 由 于 重 力 使 大 尺 寸 透 镜 的 变 形会 非 常 明 显 ， 因 而 丧 失 明 锐 的 焦 点 。2.3 折 反 射 望 远 镜折 反 射 望 远 镜 是 在 球 面 反 射 镜 的 基 础 上 ，

19、 再 加 入 用 于 校 正 像 差 的 折 射 元 件 ， 可 以避 免 困 难 的 大 型 非 球 面 加 工 ， 又 能 获 得 良 好 的 像 质 量 。 比 较 著 名 的 有 施 密 特 望 远 镜 它 在 球 面 反 射 镜 的 球 心 位 置 处 放 置 一 施 密 特 校 正 板 。 它 是 一 个 面 是 平 面 ， 另 一 个 面是 轻 度 变 形 的 非 球 面 ， 使 光 束 的 中 心 部 分 略 有 会 聚 ， 而 外 围 部 分 略 有 发 散 ， 正 好 矫 正 球差 和 彗 差 。 还 有 一 种 马 克 苏 托 夫 望 远 镜 在 球 面 反 射 镜 前

20、面 加 一 个 弯 月 型 透 镜 ， 选 择 合 适 的 弯 月 透 镜 的 参 数 和 位 置 ， 可 以 同时 校 正 球 差 和 彗 差 。 及 这 两 种 望 远 镜 的 衍 生 型 ， 如 超 施 密 特 望 远 镜 ， 贝 克 努 恩 照相 机 等 。 在 折 反 射 望 远 镜 中 ， 由 反 射 镜 成 像 ， 折 射 镜 用 于 校 正 像 差 。 它 的 特 点 是 相 对 口径 很 大 (甚 至 可 大 于 1)， 光 力 强 ， 视 场 广 阔 ， 像 质 优 良 。 适 于 巡 天 摄 影 和 观 测 星 云 、彗 星 、 流 星 等 天 体 。 小 型 目 视 望

21、 远 镜 若 采 用 折 反 射 卡 塞 格 林 系 统 ， 镜 筒 可 非 常 短 小 。2.3.1 折 反 射 式 望 远 镜 的 历 史 望远镜第 7 页 共 14 页折 反 射 式 望 远 镜 最 早 出 现 于 1814 年 。 1931 年 ， 德 国 光 学 家 施 密 特 用 一 块 别 具 一格 的 接 近 于 平 行 板 的 非 球 面 薄 透 镜 作 为 改 正 镜 ， 与 球 面 反 射 镜 配 合 ， 制 成 了 可 以 消 除 球差 和 轴 外 象 差 的 施 密 特 式 折 反 射 望 远 镜 ， 这 种 望 远 镜 光 力 强 、 视 场 大 、 像 差 小 ，

22、 适合 于 拍 摄 大 面 积 的 天 区 照 片 ， 尤 其 是 对 暗 弱 星 云 的 拍 照 效 果 非 常 突 出 。 施 密 特 望 远 镜 已经 成 了 天 文 观 测 的 重 要 工 具 。 1940 年 马 克 苏 托 夫 用 一 个 弯 月 形 状 透 镜 作 为 改 正 透 镜 ， 制 造 出 另 一 种 类 型 的 折 反射 望 远 镜 ， 它 的 两 个 表 面 是 两 个 曲 率 不 同 的 球 面 ， 相 差 不 大 ， 但 曲 率 和 厚 度 都 很 大 。 它的 所 有 表 面 均 为 球 面 ， 比 施 密 特 式 望 远 镜 的 改 正 板 容 易 磨 制

23、， 镜 筒 也 比 较 短 ， 但 视 场 比施 密 特 式 望 远 镜 小 ， 对 玻 璃 的 要 求 也 高 一 些 。 由 于 折 反 射 式 望 远 镜 能 兼 顾 折 射 和 反 射 两 种 望 远 镜 的 优 点 ， 非 常 适 合 业 余 的 天 文 观测 和 天 文 摄 影 ， 并 且 得 到 了 广 大 天 文 爱 好 者 的 喜 爱 。3 伽 利 略 望 远 镜伽利略望远镜（Galileo telescope）是指物镜是会聚透镜而目镜是发散透镜的望远镜。3.1 简 介据 美 国 科 学 人 网 站 报 道 ， 意 大 利 天 文 学 家 、 物 理 学 家 伽 利 略 16

24、09 年 发 明了 人 类 历 史 上 第 一 台 天 文 望 远 镜 。 他 先 观 测 到 了 月 球 的 高 地 和 环 形 山 投 下 的 阴 影 ，接 着 又 发 现 了 太 阳 黑 子 ， 此 外 还 发 现 了 木 星 的 4 个 最 大 的 卫 星 。 伽 利 略 望 远 镜自 那 以 后 ， 科 学 技 术 已 经 获 得 了 长 足 进 步 ， 光 学 技 术 的 腾 飞 促 使 科 学 仪 器 不 断 更 新 。 当今 最 先 进 的 地 面 望 远 镜 具 有 庞 大 的 结 构 ， 长 达 10 米 的 灵 活 转 动 镜 片 。 然 而 ， 现 代 高级 的 天 文

25、 望 远 镜 都 是 在 前 人 基 础 上 发 展 起 来 的 。3.2 历 史1609 年 5 月 ， 正 在 威 尼 斯 作 学 术 访 问 的 伽 利 略 偶 然 间 听 到 一 则 消 息 ： 荷 兰 人发 明 了 一 种 能 望 见 远 景 的 “幻 镜 ”， 这 使 他 怦 然 心 动 ， 他 很 快 找 了 个 借 口 匆 匆 结 束 行程 ， 回 到 大 学 ， 一 头 钻 进 了 实 验 室 不 到 3 个 月 的 时 间 ， 这 位 45 岁 的 教 授 已 经 仿 造 出 了 两 架 仪 器 ， 更 不 同 寻 常 的 是 ，他 不 光 是 把 它 们 当 作 文 人

26、墨 客 、 富 商 巨 贾 们 寻 欢 作 乐 的 玩 具 ， 只 是 看 看 远 山 风 景 ， 而 是把 它 指 向 了 星 空 ！ 望远镜第 8 页 共 14 页伽 利 略 手 绘 的 月 面 图8 月 ， 他 首 先 用 它 观 察 了 月 球 。 不 想 ， 人 们 眼 中 的 那 个 千 娇 百 媚 、 美 轮 美 奂 的 银 盘 ， 在他 的 望 远 镜 中 却 成 了 一 张 千 疮 百 孔 、 丑 陋 不 堪 的 “大 麻 脸 ”！ 于 是 他 把 那 些 四 周 边 缘高 耸 突 出 的 圆 状 命 名 为 “环 形 山 ”， 而 管 较 平 坦 的 暗 黑 区 域 称 之

27、 为 “海 ”。 更 重 要 的是 ， 他 由 此 知 道 ， 月 球 并 非 是 上 帝 创 造 的 尤 物 ， 天 堂 中 的 东 西 也 不 一 定 是 尽 善 尽 美 的 ，他 相 信 月 球 和 地 球 一 样 ， 是 个 有 着 实 地 的 世 界 ， 说 不 定 ， 在 那 些 山 洞 内 还 可 能 栖 息 着 神秘 的 “月 球 人 ”呢 。 接 着 ， 伽 利 略 又 把 目 标 指 向 了 灿 烂 的 星 星 ， 尽 管 在 望 远 镜 内 “星 星 还 是 那 个 星 星 ”， 但 明 显 地 变 得 更 加 明 亮 了 ， 而 且 还 出 现 了 众 多 原 先 肉

28、眼 无 法 见 到 的 小 星 ， 由 此 他 也 成为 世 界 上 最 早 识 破 漫 漫 银 河 奥 秘 的 人 这 不 是 “牛 奶 路 ”， 而 是 无 数 星 体 交 织 在 一起 的 光 辉 ！ 这 一 切 也 使 他 相 信 ， 哥 白 尼 说 的 “恒 星 离 我 们 极 其 遥 远 ”可 能 是 句 至 理 名言 ， 不 然 为 什 么 望 远 镜 无 法 把 它 们 放 大 呢 。 望远镜第 9 页 共 14 页伽 利 略 望 远 镜 原 理从 那 年 年 底 起 ， 伽 利 略 的 目 光 又 投 向 了 行 星 。 1 月 7 日 ， 他 已 见 到 了 木 星 那 淡

29、 黄 色 的小 小 圆 面 ， 这 说 明 行 星 确 实 比 恒 星 近 得 多 。 同 时 他 马 上 又 发 现 木 星 旁 边 始 终 有 4 个更 小 的 光 点 ， 它 们 几 乎 排 成 一 条 直 线 ， 连 续 几 个 月 的 跟 踪 使 他 确 信 ， 像 月 亮 绕 地 球 那 样 ，它 们 都 在 绕 木 星 转 动 ， 应 当 是 木 星 的 卫 星 。 这 说 明 ， 不 是 所 有 天 体 都 在 绕 地 球 ！ 所 以也 就 成 为 哥 白 尼 日 心 说 的 第 一 个 观 测 依 据 。 望远镜第 10 页 共 14 页为 了 纪 念 伽 利 略 这 个 发

30、 现 ， 后 人 还 把 这 4 个 比 较 大 的 木 星 卫 星 称 为 “伽 利 略 卫 星 ”。 现 在 知 道 ， 除 了 略 小 木 卫 二 于 月 球 外 ， 其 他 3 颗 都 比 月 亮 还 大 ， 而 木 卫 二 则 是 目 前天 文 学 家 的 掌 上 明 珠 ， 因 为 它 上 面 有 着 真 正 的 水 的 海 洋 ， 许 多 迹 象 表 明 ， 木 卫 二 上 很 可能 是 太 阳 系 中 第 二 个 存 在 生 命 的 星 球 ！ 所 以 当 年 野 蛮 审 讯 伽 利 略 的 教 皇 后 来 发 出“只 要 木 星 的 光 芒 还 在 天 空 中 闪 耀 ， 人

31、 们 就 不 会 忘 记 伽 利 略 ”的 哀 叹 ， 成 了 对 他 最 好的 评 价 。 1610 年 8 月 ， 伽 利 略 对 金 星 的 兴 趣 大 增 ， 因 为 他 在 望 远 镜 内 见 到 了 它 呈 弯 月 般 的形 状 ， 为 了 探 明 究 竟 ， 做 进 一 步 的 研 究 ， 但 他 又 怕 被 别 人 抢 先 发 表 出 来 ， 所 以 他 把 观测 结 果 的 那 句 话 ， 重 新 排 列 成 一 组 字 谜 公 开 （ 当 时 这 也 是 一 种 保 护 发 明 权 的 时 尚 做 法 ） 。“Hace immature a me iam frustra l

32、eguntur, O.Y.”直 译 的 意 思 是 “枉 然 ，这 些 东 西 被 我 今 天 不 成 熟 地 收 获 了 。 ”这 35 个 字 母 的 古 怪 句 子 究 竟 意 味 着 什 么 ？ 伽利 略 到 底 “收 获 ”了 什 么 ？ 局 外 人 是 很 难 从 中 猜 出 端 倪 的 。 直 到 当 年 12 月 ， 伽 利 略才 公 布 了 他 的 谜 底 ： “Cynthiae figures aemulatur mater amorum.”“爱 神 的 母 亲 仿 效 狄 安 娜的 位 相 ”。 熟 悉 希 腊 神 话 的 人 都 知 道 ， 爱 神 的 母 亲 正 是

33、维 纳 斯 ， 也 就 是 金 星 ， 而 狄 安娜 又 正 是 月 神 的 罗 马 名 。 为 什 么 金 星 会 如 月 球 那 样 有 位 相 变 化 ？ 这 只 能 说 明 ， 金 星 不 是 在 绕 地 球 运 动 ， 只 有它 在 绕 太 阳 运 转 ， 而 且 距 太 阳 比 地 球 更 近 才 能 解 释 这 一 奇 怪 的 天 象 。 此 外 他 还 发 现 了 太 阳 表 面 上 的 黑 子 ， 证 明 太 阳 本 身 在 自 转 着 这 一 切 ， 都 为 埋 葬 “地 心 说 ”奠 定 了 基 础 。 而 当 时 人 们 盛 行 的 话 是 ： “哥 伦 布 发现 了

34、新 大 陆 ， 伽 利 略 发 现 了 新 宇 宙 。 ” 伽 利 略 使 用 的 这 种 望 远 镜 比 较 简 单 ， 属 于 折 射 望 远 镜 ， 管 子 两 端 放 置 两 个 透 镜 。 伽利 略 在 1609 年 秋 天 首 次 使 用 它 来 观 测 月 球 ， 然 后 观 察 木 星 的 卫 星 以 及 太 阳 的 黑 子 等 。随 后 ， 伽 利 略 将 他 的 发 现 写 成 24 页 的 星 座 信 使 (Sidereus Nuncius)， 并 公 之 于众 ， 但 当 时 并 未 被 迅 速 接 受 ， 因 为 当 时 望 远 镜 的 原 理 尚 未 明 确 ， 伽

35、 利 略 也 无 法 详 细 说明 自 己 的 科 研 成 果 。 一 部 分 学 者 和 教 会 人 士 认 为 望 远 镜 里 的 景 象 不 过 是 光 影 上 的 幻 觉 ，是 望 远 镜 的 瑕 疵 造 成 的 。 到 了 1611 年 ， 德 国 天 文 学 家 开 普 勒 出 版 了 天 文 光 学 ，阐 述 了 望 远 镜 的 原 理 ， “幻 觉 说 ”才 渐 渐 消 失 。 伽 利 略 的 发 现 也 得 到 了 证 实 。3.3 原 理物 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

36、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

37、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 。 望远镜第 11 页 共 14 页3.4 光 路 图 与 放 大 倍 数 M ： 不 用 与 用 望 远 镜 时 的 视 角 分 别 为 1111 fyfQPOQPU 22“f 2121ffUM4 望 远 镜 的 发 展 前 景 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，射线和伽吗射线望远镜。近

38、年来天文望远镜的概念又进一步地延伸到了引力波，宇宙射线和暗物质的领域。4.1 射 电 望 远 镜 4.1.1 简介射电望远镜（radio telescope）是指观测和研究来自天体的射电波的基本设备，可以测量天体射电的强度、频谱及偏振等量。包括收集射电波的定向天线，放大射电信号的高灵敏度接收机，信息记录、处理和显示系统等。4.1.2 基本原理经典射电望远镜的基本原理和光学反射望远镜相似，投射来的电磁波被一精确镜面反射后，同相到达公共焦点。用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦，因此，射电望远镜天线大多是抛物面。射电望远镜表面和一理想抛物面的均方误差如不大于 /16/10 ，该望远镜一般就能在波长大

39、于 的射电波段上有效地工作。对米波或长分米波观测，可以用金属网作镜面；而对厘米波和毫米波观测，则需用光滑精确的金属板(或镀膜) 作镜面。从天体投射来并汇集到望远镜焦点的射电波，必须达到一定的功率电平，才能为接收机所检测。望远镜第 12 页 共 14 页目前的检测技术水平要求最弱的电平一般应达 10 20 瓦。射频信号功率首先在焦点处放大 101，000 倍，并变换成较低频率( 中频)，然后用电缆将其传送至控制室，在那里再进一步放大、检波，最后以适于特定研究的方式进行记录、处理和显示。天线收集天体的射电辐射，接收机将这些信号加工、转化成可供记录、显示的形式，终端设备把信号记录下来，并按特定的要求

40、进行某些处理然后显示出来。表征射电望远镜性能的基本指标是空间分辨率和灵敏度，前者反映区分两个天球上彼此靠近的射电点源的能力，后者反映探测微弱射电源的能力。射电望远镜通常要求具有高空间分辨率和高灵敏度。特点优势射电望远镜与光学望远镜不同,它既没有高高竖起的望远镜镜简，也没有物镜，目镜，它由天线和接收系统两大部分组成。巨大的天线是射电望远镜最显著的标志，它的种类很多，有抛物面天线，球面天线，半波偶极子天线，螺旋天线等。最常用的是抛物面天线。天线对射电望远镜来说，就好比是它的眼睛，它的作用相当于光学望远镜中的物镜。它要把微弱的宇宙无线电信号收集起来，然后通过一根特制的管子(波导 )把收集到的信号传送

41、到接收机中去放大。接收系统的工作原理和普通收音机差不多，但它具有极高的灵敏度和稳定性。接收系统将信号放大，从噪音中分离出有用的信号，并传给后端的计算机记录下来。记录的结果为许多弯曲的曲线，天文学家分析这些曲线，得到天体送来的各种宇宙信息。4.1.3. 主要的射电望远镜当代先进射电望远镜有：以德意志联邦共和国 100 米望远镜为代表的大、中型厘米波可跟踪抛物面射电望远镜；以美国国立射电天文台、瑞典翁萨拉天文台和日本东京天文台的设备为代表的毫米波射电望远镜；以即将完成的美国甚大天线阵。4.2 红 外 望 远 镜目 前 主 要 为 大天区面积多目标光纤光谱望远镜 (LAMOST)的4.2.1 大天区

42、面积多目标光纤光谱望远镜的简介LAMOST项目的基本思想是要作空前的大规模光谱观测，改变国际上获得有缝光谱的天体数目实在太少的状态。这是一架视场为 5度横卧于南北方向的中星仪式的主动光学反射施密特望远镜，它的光学系统包括：5.72 米4.4 米的反射施密特改正镜 MA（由 24块六角形平面子镜拼接而成），6.67 米6.05 米的球面主镜 MB（由 37块球面子镜拼接而成）和焦面三大部分。其中 MA在观测天体的过程中随着时间的改变可实时地变化成需要的非球面面形。随观测天区变化的等效圆通光口径是 3.6米-4.9 米，焦面上有可自动定位的 4000根光纤，连接 16台光谱仪，可同时观测多至 40

43、00个天体的光谱。LAMOST 通过采用中星仪式主动光学反射施密特系统，特别是首先在国际上将主动光学用来产生一个传统方法不能得到的光学系统，解决了世界上大视场望远镜不能同时兼有大口径的难题。LAMOST 项目于 1997年 4月由国家计委批准项目建议书，计划投资 2.35亿元，2001年 8月正式开工建设。历经科研团队 10多年的艰辛努力，2008 年 10月，LAMOST 项目在国家天文台兴隆观测基地胜利落成，并于 2009年 6月通过了国家竣工验收，现已进入调试运行阶段。LAMOST是我国最大的光学望远镜，世界上最大口径的大视场望远镜、也是世界上光谱获取率最高的望远镜。其研制成功使我国的主动光学技术和大规模谱观测技术处于世界望远镜第 13 页 共 14 页领先地位。4.3 X 射 线 和 伽 吗 射 线 望 远 镜4.3.1X射线望远镜X 射线辐射的波段范围是 0.01-10纳米，其中波长较短（能量较高）的称为硬 X射线，波长较长的称为软 X射线。天体的 X射线是根本无法到达地面的，因此只有在六十年代人造地球卫星上天后，天文学家才获得了重要的观测成果， X射线天文学才发展起来。早期主要是对太阳的 X射线进行观测。 1962 年 6月，美国麻省理工学院的