天文望远镜的原理

对天文感兴趣的朋友不得不知的常识

折射望远镜是以会聚远方物体的光而现出实象的透镜为物镜的望远镜它会使从远方来的光折射集中在焦点,折射望远镜的好处就是使用方便,稍微忽略了保养也不会看不清楚,因为镜筒内部由物镜和目镜封着,空气不会流动,所以比较安定,此外,由于光轴的错开所引起的像恶化的情形也比反射望远镜好,而口径不大透镜皆为球面,所以可以机械研磨大量生产,故价格较便宜。

(1)伽利略型望远镜人类第一只望远镜,使用凹透镜当目镜,透过望远镜所看到的像与实际用眼睛直接看的一样是正立像,地表观物很方便但不能扩大视野,目前天文观测已不再使用此型设计。(2)开普勒型望远镜使用凸透镜当目镜,现今所有的折射式望远镜皆为此型,成像上下左右巅倒,但这样对我们天体观测是没有影响的,因为目镜是凸透镜可以把两枚以上的透镜放在一起成一组而扩大视野,并且能改善像差除却色差。

反射望远镜不用物镜而用叫主镜的凹面的反射镜。另外有一面叫做次要镜的小镜将主镜所收集的光反射出镜筒外面,由次要镜反射出来的光像再用目镜放大来看,反射式最大的长处是由于主镜是镜子,光不需通过玻璃内,所以完全不会有色差,也不太会吸收紫外光或红光,因此非常适合分光等物理观测,虽无色差但有其它各类的像差。如将反射凹面磨成物线形(Parabolic),则可消除球面差。因为镜筒不能密封,所以主镜很易受烟尘影响,故难于保养,同时受气温与镜筒内气流的影响较大,搬运时又很易移动了主镜与副镜的位置,而校正光轴亦相当繁复,带起来不甚方便。此外副镜座的衍射作用会使较光恒星的星像出现十字或星形的衍射纹,亦使影像反差降低,另外像的稳定度也不及折射式望远镜。目前知名反射望远镜的设计大致分为五种..我只列举两种市售一般中小型的反射望远镜(1)牛顿式 (Newtonian)一六六八年由牛顿发明设计,由抛物面的主镜和平面次要镜所构成,以对着光轴45度的角度将平面次要镜装在从主镜反射过来的光的焦点的稍微前方(如上图)这种结构最为简单,影像反差较高,亦最多人选用,通常焦比在f4至f8之间。(2)卡赛格林式或简称卡式 (Cassegrain)利用一块双曲面凸镜(Convex hyperboloid)作为副镜,在主竞焦点前将光线聚集,穿过主镜一个圆孔而聚焦在主镜之后。因为经过一次反射,所以镜筒可以缩短,但视场较窄,像散较牛顿式严重,同时有少许场曲(Curvature of field)。