折射望远镜

维基百科,自由的百科全书
跳转至: 导航搜索
1848年建成的辛辛那提天文台折射望遠鏡影像。

折射望遠鏡是一種使用透鏡物鏡,利用屈光成像的望遠鏡。折射望遠鏡最初的設計是用於偵查天文觀測,但也用於其他設備上,例如雙筒望遠鏡、長焦距的遠距照像攝影機鏡頭。较常用的折射望远镜的光学系统有两种形式:即伽利略望远镜和开普勒望远镜,其优点是成像比较鲜明、锐利;缺点是有色差[1]

Apochromatic refractor

發明[编辑]

折射鏡是光學望遠鏡最早的形式,第一架實用的折射望遠鏡大約在1608年出現在荷蘭,由三個不同的人,密德堡的眼鏡製造者漢斯·李普希Hans Lippershey)和查哈里亞斯·楊森Zacharias Janssen)、阿克馬雅各·梅提斯Jacob Metius),各自獨立發明的。伽利略在1609年5月左右在威尼斯偶然聽說了這個發明,就依據自己對折射作用的理解,改進並做出了自己的望遠鏡。然後伽利略將他的發明細節公諸於世,並且在全體的議會中將儀器向當時的威尼斯大公多納托展示。伽利略也許聲稱獨立地發明了折射望遠鏡,而沒有聽到別人也做了相同的儀器。

折射望遠鏡的設計[编辑]

一架折射望遠鏡有兩個基本的元件,做為物鏡凸透鏡目鏡,折射望遠鏡中的物鏡,將光線折射或偏折到鏡子的後端。折射可以將平行于主光轴的光線匯聚在焦點上,不是平行的光線則匯聚到焦平面上。這樣可以使遠方的物體看得更亮、更清晰和更大。折射望遠鏡有許多不同的像差和變形需要進行不同類型的修正。

伽利略望遠鏡[编辑]

與伽利略設計出來的原始形式相同的望遠鏡都稱為伽利略望遠鏡。他使用凸透鏡做物鏡,和使用凹透鏡的目鏡。伽利略望遠鏡的影像是正立的,但視野受到限制,有球面像差色差適眼距也不佳。

开普勒望遠鏡[编辑]

开普勒望遠鏡开普勒改善了伽利略的設計,在1611年發明的。他改使用一個凸透鏡作為目鏡而不是伽利略原來用的一個凹透鏡。這樣安排的好處是從目鏡射出的光線是匯聚的,可以有較大的視野和更大的適眼距,但是看見的影像是倒轉的。這種設計可以達到更高的倍率,但需要很高的焦比才能克服單純由物鏡造成的畸變。(約翰·赫維留建造焦長45公尺的折射鏡。)這種設計也使用在顯微鏡在焦平面上(用於測量被觀測的兩個物體之間角距離的大小)。

消色差折射鏡[编辑]

消色差的折射鏡是在1733年由一位英國律師切斯特·穆爾·霍爾發明的,雖然專利權給了另一位獨立發明的約翰·多倫德。這項設計使用兩片玻璃 (有不同色散度的冕牌玻璃燧石玻璃) 做物鏡,降低了色差球面像差。兩兩片玻璃的每一個面都要拋光,然後組合在一起。消色差透鏡可以讓兩種不同波長(通常是紅色和藍色)的光,都能聚焦在相同的焦平面上。

高度消色差折射鏡[编辑]

高度消色差折射鏡使用特別的材料,特別低色散度的材料,來製造物鏡。他的設計能讓三種不同的顏色(通常是紅色、綠色和藍色)匯聚在相同的焦平面上,顏色的殘差錯誤(二級光譜)比消色差透鏡少了一個數量級。這種望遠鏡的主鏡是螢石或超低色散(ED)玻璃的透鏡,產生非常清晰沒有色差的影像。這種望遠鏡在業餘天文望遠鏡的市場中是非常高價值的產品。高度消色差折光鏡的口徑已經可以做到553毫米的直徑,但多數仍在80~152毫米之間。

技術的考量[编辑]

折射望遠鏡曾經因為高度殘餘的色差球面像差而飽受責難,短焦的情況比長焦的更為嚴重。一架4英吋F/6的消色差折光鏡,仍可能出現不能忽視的彩色的散述現象(通常會有紫色的光暈在明亮的天體附近),而4英吋F/16的就只會有少許的色散。

在非常大口徑的折光鏡,還有鏡片沉陷的問題,這是重力使玻璃變形的結果。玻璃的瑕疵是更進一步的問題,被困在玻璃內的空氣氣泡或條纹。另外,玻璃對某些波長是不透明的,即使是可見光也會在進出介面與穿透時因吸收和折射而黯淡。這些問題大多數都可以因為改用反射鏡而消除或降低,而且還可以製造更大的口徑。

值得推崇的折射望遠鏡[编辑]

相關條目[编辑]

参考来源[编辑]

  1. ^ 天文望远镜的种类