望远镜光学

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。这篇文章我们主要讲一下望远镜光学。

根据望远镜原理一般分为三种。一种通过收集电磁波来观察遥远物体的电磁辐射的仪器,称之为射电望远镜,在日常生活中,望远镜主要指光学望远镜,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,X射线和伽马射线望远镜。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。日常生活中的光学望远镜又称“千里镜”。它主要包括业余天文望远镜,观剧望远镜和军用双筒望远镜。

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一、谁发明了光学望远镜?

我们所知道的最早的光学望远镜是在1608年制造的。它们是由各种光学工匠在荷兰制造的。其中一位汉斯·利珀希很好地宣传了他的设计,以至于消息在 1609 年传到了意大利的伽利略·伽利莱。当伽利略听说望远镜时,他建造了自己的望远镜。 

二、望远镜光学

1. 目镜和放大镜

要制作一个可以实际透视的望远镜,您需要添加另一个镜头。这个目镜放大由大物镜形成的图像并将光线引导到您的眼睛。基本上,目镜的工作原理很像放大镜。它使您的眼睛能够比平时更密切地集中注意力。典型望远镜上的目镜允许您从一英寸或更短的距离检查物镜形成的图像。

在您的望远镜套件中安装目镜之前,您应该首先测量它的焦距f。将镜头从泡沫支架上取下并握住边缘。将镜头的平面指向远处的光源,并在镜头后面放置一张纸,并与镜头平行。将纸张靠近或远离镜头,直到您看到清晰的光源图像,然后测量从镜头的曲面到纸张的距离。在您的实验室笔记本中记录焦距f 。

您现在已准备好将望远镜套件放在一起。更换泡沫安装中的目镜。取下描图纸,然后将泡沫支架插入较小的管中。将望远镜对准远处的目标,然后将镜筒滑入滑出,直到获得良好的焦点。

图像的方向是什么?与您的双筒望远镜或真实望远镜中的图像相比,您使用这个简单的望远镜看到的图像可能有点模糊;您可能还会注意到明亮物体周围的色带。这些效果是由于这个望远镜套件中使用的简单镜头的限制。您可以通过在物镜前安装洗纸器使图像更清晰,但这也会使图像变暗,因为望远镜会聚集更少的光。

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2. 聚光能力

聚光能力通常是望远镜最重要的功能。望远镜的聚光能力与物镜直径的平方成正比。圆的面积与半径的平方成正比。带有直径三倍于另一个透镜的望远镜将具有九倍的聚光能力。更大的物镜聚集更多的光,更灵敏的成像设备可以用更少的光产生更好的图像。

3. 放大

一旦知道了物镜和目镜的焦距F和f ,就可以很容易地计算出望远镜的放大倍率。放大倍数M的公式为M = F ÷ f  。

在这里,您可以对F和f使用任何单位,只要您对两者使用相同的单位即可。例如,如果您以毫米为单位测量F,那么您也应该以毫米为单位测量f。使用上面测量的F和f值,计算望远镜的预期放大倍率。

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