天文望远镜基础知识介绍.docx

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天文望远镜基础知识科普

一、望远镜基本原理与天文望远镜

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，是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使人看到远处的物体，并且显得大而近的一种仪器。

所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。

天文望远镜是望远镜的一种，是观测天体的重要工具，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。

二、天文望远镜的结构

下面是天文望远镜的结构图，不是说每一款望远镜都是这样的。

有的天文望远镜没有寻星镜，有的在镜筒上还安装了中垂来调节平衡。

还有会赠送很多其他的天文配件，比如太阳滤镜、增倍镜（巴洛镜）、更多倍数的目镜。

天文望远镜重要部位的作用：

1.主镜筒：

观测星星的主要部件。

2.寻星镜：

快速寻找星星。

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，可没那麼简单，因此我们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。

3.目镜：

人肉眼直接观看的必要部件。

目镜起放大作用。

通常一部望远镜都要配备低、中和高倍率三种目镜。

4.天顶镜：

把光线全反射成90°的角，便于观察。

5.三脚架：

固定望远镜观察时保持稳定。

三、天文望远镜的性能指标

评价一架望远镜的好坏首先看它的光学性能，然后看它的机械性能的指向精度和跟踪精度是否优良。

光学性能主要有以下几个指标：

1．口径：

物镜的有效口径，在理论上决定望远镜的性能。

口径越大，聚光本领越强，分辨率越高，可用放大倍数越大。

2．集光力：

聚光本领，望远镜接收光量与肉眼接收光量的比值。

人的瞳孔在完全开放时，直径约7mm。

70mm口径的望远镜，集光力是70/7=10倍。

3．分辨率：

望远镜分辨影像细节的能力。

分辨率主要和口径有关。

4．放大倍数：

物镜焦距与目镜焦距的比值，如开拓者60/700天文望远镜，使用H10mm目镜，放大倍数=物镜焦距700mm/目镜焦距10mm=70倍；放大倍数变大，看到的影像也越大。

5．视场：

望远镜成像的天空区域在观测者眼中所张的角度，也称视场角。

放大倍数越大，视场越小。

6．极限星等：

是望远镜所能观测到最暗的星等，主要和口径、焦比有关。

正常视力的人，在黑暗、空气透明的场合最暗可看到6等星，而70mm口径望远镜的集光力是肉眼的100倍，能看到比6等星再暗五个星等的11等星。

因此，衡量望远镜的重要参量是口径。

四、天文望远镜的分类

（一）光学望远镜

1609年，伽利略制造出第一架望远镜，至今已有近四百年的历史，其间经历了重大的飞跃，根据物镜的种类可以分为三种：

1.折射望远镜：

物镜为凸透镜，位于镜筒的前端，来自天体的光线经物镜折射后成像在焦面上，故称为折射望远镜。

优点---使用方便，镜体轻巧，便于携带；光轴稳定，维护简单，有利于对地面景物的观测，最适合初学者入门之用。

缺点---跟反射式相比较的话，价格比较高（在口径类似的前提下），有色差。

不适合于观测深空天体比如河外星系、星云等等

2.反射望远镜：

物镜是一个凹的反射镜，位于镜筒的后部，光从镜筒的前端进入镜筒，被反射镜反射后聚焦在镜筒的前端附近。

优点---相对折射式望远镜价格低廉，同样价格口径更大、可以看到更多更暗的天体，成像无色差，性价比高。

常适合观测月亮和行星，以及那些暗弱的河外星系、星云。

缺点---日常维护保养更麻烦，不适合于对地面景观的观测。

3.折反射望远镜：

它的前端是一片改正透镜，光线经主镜和副镜的两次反射后在镜筒的后端成像。

兼有折射式和反射式的优点，体型最紧凑，非常便于收藏。

但是，由于光学系统复杂，各种可能影响观看效果的因素比较多，所以在购买的时候，建议购买信用高的名牌产品。

相比之下，折射天文望远镜用途较广，使用方便，比较适合做天文普及工作。

（二）射电望远镜：

射电望远镜的原理与卫星电视天线接收器的原理大同小异，它通过接收来自遥远天体的电磁辐射信号，分析其强度，频谱和偏振来进行研究，其研究对象主要是对高能天体观测以及对射电天文谱线的分析。

2012年10月28日，亚洲最大的全方位可转动射电望远镜在上海天文台正式落成。

这台射电望远镜的综合性能排名亚洲第一、世界第四，能够观测100多亿光年以外的天体，将参与我国探月工程及各项深空探测。

（三）空间望远镜：

在大气层外进行天文观测而设计制造的光学望远镜。

哈勃空间望远镜是以天文学家爱德温·哈勃为名，在轨道上环绕着地球的望远镜，它的位置在地球的大气层之上，因此影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。

它于1990年成功发射，弥补了地面观测的不足，帮助天文学家解决了许多天文学上的基本问题，使得人类对天文物理有更多的认识。

是天文史上最重要的仪器之一。

哈勃空间望远镜拍到的景象

（四）其他波段望远镜：

红外、紫外、X射线、伽马射线等

五、常见问题

●是不是放大倍数越大越好呢?

不是的。

望远镜的放大倍数要适中才好。

实际上，一架望远镜的合理倍率是与望远镜的口径和观测方式相关的：

口径大的，倍数可以适当高些，带支架的的可以比手持的高些。

一般来讲倍率越大，稳定性也就越差，观察视场就越小、越暗，其带来的抖动也大增加，呼吸的气流和空气的波动对其影响也就越大。

●为什么说问“望远镜能看多远”是错误的？

我们的肉眼就是一台光学仪器，肉眼可以看到220万光年以外的仙女座大星云，但是看不见距离地球最近的太阳系外恒星比邻星（4.2光年）。

相信大家已经体会到了吧，说一个光学仪器能看多远是没有意义的，只能说看多清或能看多暗。

●使用中应该注意哪些问题？

1．绝对不能直接用望远镜观看太阳，观看太阳必须通过投影法或有专门滤光措施；

　　2．不要把望远镜当做玩具，望远镜是精密光学仪器，要细心使用和维护

　　3．不要认为用望远镜什么都能看到，通过望远镜确实能观看到肉眼不能分辨的天体和天体上的细节，但观看效果越好，价格也越高，没有十全十美的望远镜，选择适合自己的最重要；

　　4．对于每一台望远镜，都有它合适的放大倍数。

超过这个倍数并不能增强分辨能力，反而会使物体变得很暗，难以看清。

60～80口径的望远镜，合适的放大倍数应小于100倍，200倍的放大倍率几乎什么都看不到。

　　5．如果无法在夜空中识别五个以上的星座，就不要着急使用望远镜，因为无法寻找可观测的星星，就只能看月亮；

　　6．天文望远镜通常也可以观看风景或动植物，可以很容易得到比双筒望远镜更高的放大倍率。

不过使用倍率应在100倍以下，20-50倍最合适。