第三章天文望遠(yuǎn)鏡簡(jiǎn)介 課件

1、第四章,天文望遠(yuǎn)鏡,4.1,光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,的分類,1,折射望遠(yuǎn)鏡,利用光線通過凸透鏡的折射聚光形成光,路,2,反射望遠(yuǎn)鏡,利用曲面反射鏡聚光形成光路,3,折反射望遠(yuǎn)鏡,用球面反射鏡為聚光主鏡，在主鏡前加,一特殊形狀的改正透鏡,用來(lái)改進(jìn)球面鏡,的成象條件,1,折射望遠(yuǎn)鏡,1,伽利略式,正像，視場(chǎng)小，不能安裝叉絲,2,開普勒式,視場(chǎng)大，便于安叉絲，反像,物鏡、目鏡由不同折射率的光學(xué)玻璃復(fù)合成的,折射望遠(yuǎn)鏡,用透鏡作物鏡的望遠(yuǎn)鏡,伽利略望遠(yuǎn)鏡光路圖,開普勒望遠(yuǎn)鏡光路圖,1897,年制造的,1.02,米（美國(guó)葉凱士天文,臺(tái)）的折射鏡仍是世,界之最,2,反射望遠(yuǎn)鏡,1,主焦點(diǎn)式,反射鏡為拋物面,2,牛頓式

2、,反射鏡為球面鏡，加上平面鏡,3,卡賽格林式,主鏡為拋物面鏡，副鏡為凸的,雙曲面鏡,4,R,C,系統(tǒng),凹雙曲,凸雙曲（改進(jìn)型,5,折軸式,加入幾塊平面鏡使光束從極軸方向,射出,反射望遠(yuǎn)鏡的,主焦點(diǎn)式,反射鏡為拋物面,牛頓式,反射鏡,為球面鏡,卡塞格林式,拋物面、凸的雙曲面鏡,折軸式,3,折反望遠(yuǎn)鏡,1,施密特式,球面反射鏡,復(fù)雜的折射改正透鏡,2,馬克蘇托夫式,球面反射鏡,彎月形折射改正透鏡,為了使視場(chǎng)邊緣的星象沒有漸暈，一般,反射鏡為改正鏡口徑的,1.5,倍,施密特望遠(yuǎn)鏡是折反射系統(tǒng)，系統(tǒng)中的主鏡為一個(gè),球面反射鏡，在球心處，物鏡的前面還配置了一個(gè)改,正透鏡，用以改正反射鏡的像差。這種系統(tǒng)是

3、一個(gè)可,以得到大視場(chǎng)的優(yōu)質(zhì)成像系統(tǒng)。一般施密特望遠(yuǎn)鏡有,效視場(chǎng)可達(dá),5,度,位于智利的歐洲南方天文臺(tái)的施密特照,相儀,1000/1620,1972,年,Meade LX200,望遠(yuǎn)鏡即為施密特,卡塞格林望遠(yuǎn)鏡,4.2,望遠(yuǎn)鏡的性能,天文光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的性能指標(biāo),評(píng)價(jià)一架望遠(yuǎn)鏡的好壞首先要看望遠(yuǎn)鏡的,光學(xué)性能,然后看它的,機(jī)械性能,的,指向,精度和,跟蹤,精度是否優(yōu),良,望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能指標(biāo)，主要有六個(gè)參量,有效口徑,相對(duì)口徑,光力,放大率,貫穿本領(lǐng),極限星等,分辨本領(lǐng),視場(chǎng),1,口徑,D,I,D,2,物鏡起集光作用的直徑，口徑越大收集的輻射越,多越能觀測(cè)到暗弱的天體,口徑愈大能收集的光量愈多，即聚

4、光本領(lǐng)就愈,強(qiáng)，口徑愈大愈能觀測(cè)到更暗弱的天體。因而，大,口徑顯示著探測(cè)暗弱天體的威力大，這是因?yàn)橥h(yuǎn),鏡接收到天體的光流量與物鏡的有效面積,r,2,成正比,此,兩,幅,照,片,曝,光,時(shí),間,相,同,但,下,面,的,照,片,所,用,望,遠(yuǎn),鏡,的,口,徑,大,兩,倍,2,相對(duì)口徑,A,A = D,F,望遠(yuǎn)鏡的光力也叫相對(duì)口徑，即口,徑,D,和焦距,F,之比,A=D/F,光力的倒,數(shù)叫焦比,1/A= F/D,A,的倒數(shù)叫焦比,F/D,師大科技樓望遠(yuǎn)鏡的口徑,D=40cm,焦距,F=4m,焦比為,F/10,則其,光力,A=1/10,3,分辨角,1.22,D,140,D mm,550nm,分辨角：

5、兩天體的像剛剛能被分開,時(shí)，它們所對(duì)應(yīng)的天球上兩點(diǎn)的角距,離,根據(jù)光的衍射原理,在望遠(yuǎn)鏡通光孔,徑為圓孔的情況下,分辨角由如下公式,確定,1.22/D,目視望遠(yuǎn)鏡最敏感的波長(zhǎng),550nm,望遠(yuǎn)鏡的物鏡口徑,D,mm,來(lái)計(jì)算，則,有如下簡(jiǎn)化公式,= 140/ D(mm,科技樓望遠(yuǎn)鏡,D=400mm,140,400=0.35(理論值,興隆,2.16m,望遠(yuǎn)鏡,D=2160mm,140,2160=0.06(理論值,由于地球大氣存在湍流影響加上望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)鏡面,會(huì)有像差，所以實(shí)際的分辨本領(lǐng)遠(yuǎn)低于理論值,望遠(yuǎn)鏡的口徑越大,分辨本領(lǐng)越高,越能分辨天體,的更細(xì)結(jié)構(gòu)，則能觀測(cè)更暗、更多的天體,Two comp

6、arably bright,light sources become,progressively clearer when,viewed at finer and finer,angular resolution,Detail becomes clearer in the,Andromeda Galaxy(M31) as the,angular resolution is improved some,600 times, from (a) 10, to (b) 1, (c,5, and (d) 1,4,放大率,G,目視望遠(yuǎn)鏡的放大率等于物鏡的焦距,F,1,與目鏡,的焦距,F,2,之比，即,G=

7、 F,1,F,2,一架望遠(yuǎn)鏡配備多個(gè)目鏡，就可以獲得不同的放,大率。顯然目鏡的焦距越短可以獲得越大的放大率,但這樣并不好，小望遠(yuǎn)鏡用過大的放大率，會(huì)使觀,測(cè)天體變得很暗,像變得模糊,常用的目鏡的焦距為,10mm,左右，用它配在焦距,800,mm,的望遠(yuǎn)鏡物鏡后面，就可獲得,80,倍的放,大率,5,視場(chǎng),tan,2)= D/F,望遠(yuǎn)鏡的成像良好區(qū)域所對(duì)應(yīng)的天空角直徑的范圍叫望,遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)，用角度,表示，與放大率,G,成反比,tan,tan,G,目鏡望遠(yuǎn)鏡,為,目鏡對(duì)應(yīng)的角直徑,稱為,目鏡視場(chǎng),G,為,放大率,不同的目鏡有不同的,如科技樓望遠(yuǎn)鏡配有三種目鏡,為,52,為,67,為,84,若采用常用

8、,為,52,f = 20mm,的,目鏡,則,G=4000/20=200,arctan(tan 52/200 )= 22,若采用,為,67,的目鏡,f = 9mm,若采用,為,84,的目鏡,f=4.7mm,視場(chǎng),望遠(yuǎn)鏡若存在大的像差，視場(chǎng)邊上的像很差,成像的良好區(qū)小，自然視場(chǎng)就小。對(duì)于星系或,特殊天體的巡天觀測(cè)必須要有大視場(chǎng)的望遠(yuǎn)鏡,這樣，一次觀測(cè)就可以覆蓋比較大的天區(qū),施米特望遠(yuǎn)鏡的焦距比較短，更主要的是它,的光學(xué)系統(tǒng)的像差消得比較好，故它的視場(chǎng),可達(dá)十幾度。一般反射望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng),小于,1,度,The Keck Telescopes,拍攝的圖像,6,極限星等,貫穿本領(lǐng),m,m = 2.1 +

9、5log D,理想條件下，望遠(yuǎn)鏡指向天頂能看到的最暗弱星的星等值,它反,映了望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)恒星方面的能力。當(dāng)然，望遠(yuǎn)鏡的口徑越大，能觀,測(cè)越暗的天體。此外也與望遠(yuǎn)鏡后接的探測(cè)器有關(guān),對(duì)于照相觀,測(cè)或用電荷藕合器件,CCD,觀測(cè)，由于有累積效應(yīng)，在一定的時(shí)間范,圍內(nèi)露光時(shí)間越長(zhǎng)就能觀測(cè)到越暗的星，望遠(yuǎn)鏡的貫穿本領(lǐng)也越高,當(dāng)然不能任意延長(zhǎng)露光時(shí)間，因?yàn)檠娱L(zhǎng)到一定程度后，由于夜天光,的作用也會(huì)導(dǎo)致貫穿本領(lǐng)的降低。所以配有照相機(jī)，光電倍增管,光電成像器件和,CCD,等探測(cè)器的天文望遠(yuǎn)鏡，其貫穿本領(lǐng)不僅決定,于天文望遠(yuǎn)鏡本身，而且也和這些探測(cè)器的靈敏度有關(guān)。其貫穿本,領(lǐng)必須根據(jù)望遠(yuǎn)鏡和探測(cè)器的特性進(jìn)行具體實(shí)測(cè)而定,對(duì)于目視望遠(yuǎn)鏡,它的極限星等可以經(jīng)驗(yàn)