天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)指標(biāo)

1、天文望遠(yuǎn)鏡的根本光學(xué)性能指標(biāo)評(píng)價(jià)一架望遠(yuǎn)鏡的好壞,首先要看它的光學(xué)性能,其次看它的機(jī)械性能 指向精度與跟蹤精度.光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能一般用以下指標(biāo)來(lái)衡量：1 .物鏡口徑D望遠(yuǎn)鏡的物鏡口徑一般指有效口徑,也就是通光口徑不是簡(jiǎn)單指鏡頭的直徑大小,是望遠(yuǎn)鏡聚光本領(lǐng)的主要標(biāo)志,也決定了望遠(yuǎn)鏡的分辨率通俗地說(shuō),就是看得清看不清.它是望遠(yuǎn)鏡所有性能參數(shù)中的第一要素.望遠(yuǎn)鏡的口徑愈大, 聚光本領(lǐng)就愈強(qiáng),愈能觀測(cè)到更暗弱的天體,看亮天體也更清楚, 它反映了望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天體的水平,因此,愛(ài)好者在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下,應(yīng)盡量選擇口徑較大的望遠(yuǎn)鏡.2 .焦距f望遠(yuǎn)鏡的焦距主要是指物鏡的焦距.望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)往往由兩個(gè)有

2、限焦距的系統(tǒng)組成,其中第一個(gè)系統(tǒng)物鏡的像方焦點(diǎn)與第二個(gè)系統(tǒng)目鏡的物方焦點(diǎn)相重合.物鏡焦距常用f表示,而目鏡焦距常用f表示.比方F700´60天文望遠(yuǎn)鏡的物鏡焦距 為700mm.目鏡PL9的焦距f為9mm.物鏡焦距f是天體攝影時(shí)底片比例尺的主要標(biāo)志.對(duì)于同一天體而言,焦距越長(zhǎng),天體在底 片上成的像就越大.3 .相對(duì)口徑A與焦比1/A相對(duì)口徑A又稱光力,它是望遠(yuǎn)鏡的有效口徑 D與焦距f之比,即A=D/f.它的倒數(shù)1/A 叫焦比即A(=60/700) 1/121 比 f/Df/D ,照相機(jī)上稱為光圈數(shù).例如70060天文望遠(yuǎn)鏡的相對(duì)口徑(=700/60) 11.67相對(duì)口徑越大對(duì)

3、觀測(cè)行星、彗星、星系、星云等延伸天體越有利,由于它們的成像照度與望遠(yuǎn)鏡的相對(duì)口徑的平方A2成正比；而流星或人造衛(wèi)星等所謂線形天體的成像照度與相對(duì) 口徑A和有效口徑D的積D2/f成正比.因此,作天體攝影時(shí),要注意選擇適宜的A或焦比.一般說(shuō)來(lái),折射望遠(yuǎn)鏡的相對(duì)口徑都比擬小,通常在 1/151/20,而反射望遠(yuǎn)鏡的相對(duì) 口徑都比擬大,常在1/3.51/5.觀測(cè)有一定視面的天體時(shí),其視面的線大小和f成正比,其面積與f2成正比.象的亮度與收集到的光量成正比,即與 D2成正比,和象的面積成反比,即與 f2成反 比.4 .放大率或倍數(shù)G對(duì)目視望遠(yuǎn)鏡而言, 放大率倍數(shù)是觀測(cè)目標(biāo)的角度放大率相當(dāng)于將目標(biāo)拉近到倍

4、數(shù)分之一.它等于物鏡焦距 f和目鏡焦距f之比,即放大率G =f/f.如70060天文望遠(yuǎn) 鏡假設(shè)使用H20目鏡,那么放大率為 700/20=56´倍,只要變換目鏡,對(duì)同一物鏡就可 以改變望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù),目鏡焦距越短,得到的放大倍數(shù)就越大,所以我們看到,要提升 放大倍數(shù)其實(shí)并不困難.但是正如我們?cè)?怎樣選擇雙筒望遠(yuǎn)鏡一章中已經(jīng)介紹的那樣, 放大倍數(shù)越高,成的像就越模糊而且越不穩(wěn)定.由于天文望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡不一樣,地面天文觀測(cè)的效果如何,除儀器的優(yōu)劣外,還受地球大氣的明晰度和寧?kù)o度的影響,受觀測(cè)地的環(huán)境等諸多因素的制約. 一般每架天文望遠(yuǎn)鏡都配有幾個(gè)不同焦距的目鏡,也就是有幾個(gè)

5、不同的放大倍率可選用.觀測(cè)時(shí),絕不是以最大倍率為最正確,而應(yīng)以觀測(cè)目標(biāo)最清楚為準(zhǔn).而且, 一架天文望遠(yuǎn)鏡的最大放大倍數(shù)也不是可以隨意增大的,由于受物鏡分辨本領(lǐng),大氣明晰度、寧?kù)o度及望遠(yuǎn)鏡出瞳直徑不能過(guò)小等因素的制約,根據(jù)觀測(cè)目標(biāo)及大氣的實(shí)際情況,最大放大率一般限制在物鏡口徑毫米數(shù)的12倍.比方70060天文望遠(yuǎn)鏡在大氣寧?kù)o度極好的情況下,其最大有效放大倍率不應(yīng)超過(guò)2´60 = 120´倍,在一般情況下,當(dāng)放大率超過(guò)物鏡口徑毫米數(shù)的1倍時(shí),成像質(zhì)量就不太理想了.5 .視場(chǎng)角3能夠被望遠(yuǎn)鏡良好成像的天空區(qū)域的角直徑稱為望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)或視場(chǎng)角3.望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)往往

6、在設(shè)計(jì)時(shí)已被確定.望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)與放大率成反比,放大率越大,視場(chǎng)越小.不同的光學(xué)系統(tǒng)、不同的成像質(zhì)量由像差大小而造成、不同的口徑、不同的焦距,決定了望遠(yuǎn)鏡不同的視場(chǎng)的大小對(duì)天體攝影來(lái)說(shuō),底片或 CCD的尺寸也會(huì)約束視場(chǎng)的大小 .反 射望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)最小,一般都小于1度；折射望遠(yuǎn)鏡較大,能到達(dá)幾度；折反射望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)最大,能到達(dá)十幾度甚至幾十度.6 .分辨本領(lǐng)望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)由望遠(yuǎn)鏡的分辨角8的倒數(shù)1/8來(lái)衡量,分辨角通常以角秒為單位,是指剛剛能被望遠(yuǎn)鏡分辯開(kāi)的天球上兩發(fā)光點(diǎn)之間的角距.對(duì)于目視望遠(yuǎn)鏡,根據(jù)光的衍射原理可推得望遠(yuǎn)鏡的理論分辨角相對(duì)于人眼最敏感的波長(zhǎng)入=55生內(nèi)米而言為：葭'=

7、140/Dmm式中D為物鏡的有效口徑.由于大氣寧?kù)o度與望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)像差等的影響,望遠(yuǎn)鏡的實(shí)際分辨角要遠(yuǎn)比理論分辨角大較好的望遠(yuǎn)鏡也只能介于0.5至IJ 2角秒之間.望遠(yuǎn)鏡的分辨率越高,越能觀測(cè)到更暗、更多的天體,看到的像也越清楚.所以說(shuō),高 分辨率是望遠(yuǎn)鏡最重要的性能指標(biāo)之一.7 .極限星等貫穿本領(lǐng)星等是用來(lái)表示天體相對(duì)亮度即晴好天氣在地面上觀測(cè)的亮度,而不是它們的真實(shí)亮度的數(shù)值,星等數(shù)值越大,亮度越小.例如：太陽(yáng)約為-26.7等、滿月平均亮度約為-12.7等、天狼星約為-1.6等、織女星約為 0.1等、牛郎星約為 0.9等、北極星小熊座 約為2.1等1等星約比6等星亮100倍.在晴朗無(wú)月的夜間

8、,如果我們將望遠(yuǎn)鏡指向天頂,所能看到的最暗星的星等,稱為望遠(yuǎn)鏡的極限星等也稱貫穿本領(lǐng).人眼一般能看見(jiàn)的最暗星等為約為 6等,而望遠(yuǎn)鏡可以看見(jiàn)的最暗星等主要是由望遠(yuǎn)鏡的有效口徑?jīng)Q定的, 口徑愈大,看見(jiàn)的星等也就愈高如 50毫米的望遠(yuǎn)鏡可看見(jiàn) 10等星,500毫米的望遠(yuǎn)鏡就 可看到15等星.當(dāng)然,實(shí)際上除了望遠(yuǎn)鏡的有效口徑外,極限星等還與望遠(yuǎn)鏡物鏡的吸收系數(shù)、大氣吸收系數(shù)和天空背景亮度等諸多因素有關(guān)；對(duì)于照相觀測(cè),極限星等還與露光時(shí)間及底片特性等有關(guān).天文望遠(yuǎn)鏡型號(hào)中的數(shù)字代表什么意義？和雙筒望遠(yuǎn)鏡不同的是,天文望遠(yuǎn)鏡型號(hào)中并不出現(xiàn)放大倍數(shù),而代之以物鏡的焦距. 例如：“ 700761!示該望遠(yuǎn)鏡

9、物鏡的焦距為700mm,物鏡口徑為76mm ; “1800150裴示該望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距為1800mm,物鏡口徑為150mm 也有將口徑放在焦距之前來(lái)表示的,如以上兩 款望遠(yuǎn)鏡也有表示為 “76700和“1501800的.不管如何表示,其中數(shù)字較大的那個(gè)為焦距, 數(shù)字較小的那個(gè)為物鏡口徑,是不容易搞錯(cuò)的.天文望遠(yuǎn)鏡天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)根據(jù)物鏡結(jié)構(gòu)的不同,天文望遠(yuǎn)鏡大致可以分為以下三大類：1 .折射望遠(yuǎn)鏡折射望遠(yuǎn)鏡是用透鏡作物鏡將光線會(huì)聚的系統(tǒng).世界上第一架天文望遠(yuǎn)鏡就是伽利略制造的折射望遠(yuǎn)鏡,它是采用一塊凸透鏡作為物鏡的,是最簡(jiǎn)單的一種望遠(yuǎn)鏡.因而有的天文愛(ài)好者買了一塊透鏡,以為就解決了望遠(yuǎn)鏡的

10、物鏡問(wèn)題.其實(shí),由于玻璃對(duì)不同顏色光線的折射率不同導(dǎo)致焦距不同,會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的色差,單塊透鏡成像還會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的象差即象與 物在形狀與顏色方面的失真.舉例來(lái)說(shuō),一顆遙遠(yuǎn)的恒星在優(yōu)質(zhì)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)中應(yīng) 該成像為一個(gè)白色的光點(diǎn) 光點(diǎn)越小其光學(xué)系統(tǒng)質(zhì)量越高,而在劣質(zhì)望遠(yuǎn)鏡中它會(huì)變成一個(gè)彩色的光斑一一很多人恰恰在這一點(diǎn)上存在模糊概念,舉一個(gè)真實(shí)的例子：在 19791980 年哈雷彗星回歸時(shí),我們親耳聽(tīng)到一些來(lái)我們天文系觀看哈雷彗星的參觀者抱怨說(shuō),他們?cè)趧e處望遠(yuǎn)鏡中看到的哈雷彗星是彩色的,而在我們的望遠(yuǎn)鏡中卻是白色的,認(rèn)為我們的望遠(yuǎn)鏡質(zhì)量不好,令他們失望,殊不知,他們恰恰是把偽劣與優(yōu)質(zhì)弄了個(gè)顛倒！.因此,現(xiàn)在

11、正規(guī)的折射或折反射天文望遠(yuǎn)鏡的物鏡大都由24塊透鏡組成復(fù)合透鏡,或采用特殊昂貴的光學(xué)玻璃制作如美國(guó)Meade公司的ED系列,或?qū)⒏恼R的鏡面磨制成較為復(fù)雜的非球面如施密特系統(tǒng)等,用來(lái)盡可能消除色差與其他像差但剩余色差不可能完全消除.通常折射望遠(yuǎn)鏡的相對(duì)口徑較小,即焦距長(zhǎng),底片比例尺單位角距離的天體在底片上成像的距離大,從而分辨率高,比擬適合于做天體測(cè)量方面的工作如測(cè)量恒星的位置、雙星的角距等.當(dāng)然由于它的相對(duì)口徑物鏡口徑/焦距較小,星象的 亮度所謂 光力會(huì)減弱,拍攝暗天體時(shí)的曝光時(shí)間要增加.折射望遠(yuǎn)鏡由于對(duì)物鏡光學(xué)玻璃的材質(zhì)和制作工藝的要求較高,所以本錢較高.由于它的鏡身特別長(zhǎng),所以限制了它口

12、徑的增加,一般業(yè)余用的折射天文望遠(yuǎn)鏡口徑最大不超過(guò)220mm,假設(shè)再要加大口徑,本錢將無(wú)法承受相比之下,另兩種望遠(yuǎn)鏡的本錢要低得多.但對(duì)于小口徑望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō),它的制作本錢還不算很高, 而它的優(yōu)點(diǎn)是用途較廣 既可用于天文觀測(cè),也可用來(lái)欣賞風(fēng)光,使用和維護(hù)較方便,還是比擬適合于愛(ài)好者選購(gòu).2 .反射望遠(yuǎn)鏡反射望遠(yuǎn)鏡的物鏡是反射鏡,為了消除像差,一般制成拋物面鏡或拋物面鏡加雙曲面鏡組成卡塞格林系統(tǒng). 在這種系統(tǒng)中,天體的光線在進(jìn)入目鏡前只受到反射,目前反射望遠(yuǎn)鏡在天文觀測(cè)中的應(yīng)用已十分廣泛.由于鏡面材料在光學(xué)性能上沒(méi)有特殊的要求,且沒(méi)有色差問(wèn)題,也不需要極長(zhǎng)的鏡筒,因此,它與折射系統(tǒng)相比,可以制成大口

13、徑的望遠(yuǎn)鏡,也可以 使用多鏡面拼鑲技術(shù)等； 而鏡面在鍍膜后,可獲得從紫外到紅外波段良好的反射率；因此較適合于進(jìn)行恒星物理方面的工作恒星的測(cè)光與分光,目前在世界上設(shè)計(jì)和建造的大口徑望遠(yuǎn)鏡都是采用的反射系統(tǒng),遺憾的是反射望遠(yuǎn)鏡的反射鏡面需要定期鍍膜,故它在科普望遠(yuǎn)鏡中的應(yīng)用受到了限制.反射望遠(yuǎn)鏡由于工作焦點(diǎn)的不同又分為牛頓系統(tǒng)、卡塞格林R-C系統(tǒng)如我國(guó)最大的2.16米望遠(yuǎn)鏡和折軸系統(tǒng)等,業(yè)余愛(ài)好者使用的反射望遠(yuǎn)鏡多為牛頓系統(tǒng),從外形 上看,它與折射與折反射望遠(yuǎn)鏡最大的不同是它的觀測(cè)目鏡在望遠(yuǎn)鏡鏡筒的前端如圖.對(duì)業(yè)余愛(ài)好者來(lái)說(shuō),其突出的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有色差且價(jià)格最低.由于反射望遠(yuǎn)鏡的反射鏡面在觀測(cè)時(shí)是完全

14、敞開(kāi)在空氣中,沒(méi)有鏡筒與物鏡等的保護(hù),所以極易受到塵埃與空氣中氧氣等的污染與氧化,需要定期拆卸下來(lái)清洗、鍍膜與重新安裝校準(zhǔn),這對(duì)于沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是相當(dāng)困難的事.另外,反射望遠(yuǎn)鏡由于視場(chǎng)很小 一般都小于1.,因此它只能用于天文觀測(cè),不能用來(lái)欣賞風(fēng)光等,這就使得反射望遠(yuǎn)鏡的應(yīng)用受到 了限制.所以對(duì)觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)缺乏的愛(ài)好者來(lái)說(shuō),我們一般不推薦購(gòu)置反射望遠(yuǎn)鏡3 .折反射望遠(yuǎn)鏡顧名思義是將折射系統(tǒng)與反射系統(tǒng)相結(jié)合的一種光學(xué)系統(tǒng),它的物鏡既包含透鏡又包含反射鏡,天體的光線要同時(shí)受到折射和反射.這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是便于校正軸外像差.以球面 鏡為根底,參加適當(dāng)?shù)恼凵渫哥R也稱 改正鏡,用以校正球差,獲得良好的成像

15、質(zhì)量.根據(jù)改正鏡形狀的不同,這類望遠(yuǎn)鏡又分為馬克蘇托夫 一卡塞格林系統(tǒng)和施密特 一卡塞格林 系統(tǒng)如美國(guó) Meade LX200 GPS-SMT望遠(yuǎn)鏡.由于折反射望遠(yuǎn)鏡具有視場(chǎng)大、光力強(qiáng)、能消除幾種主要像差的優(yōu)點(diǎn),適合于觀測(cè)有視面天體彗星、星系、彌散星云等,并可進(jìn)行巡天觀測(cè).另外,由于它的光線在鏡筒內(nèi)通過(guò)反射走了一個(gè)往返,所以與同樣焦距的折射望遠(yuǎn)鏡相比,其鏡筒縮短了一半以上,使整架望遠(yuǎn)鏡的體積、份量大大減小,便于攜帶進(jìn)行流動(dòng)觀測(cè).它美中缺乏的是改正鏡很難磨制,所以本錢較高,也無(wú)法把口徑做得很大. 但總的來(lái)說(shuō),由于它優(yōu)良的成像質(zhì)量和輕便性、多用途等突出的優(yōu)點(diǎn),很適合天文愛(ài)好者使用天文望遠(yuǎn)鏡的機(jī)械裝

16、置由于地球的自轉(zhuǎn),天空中的所有天體都圍繞著地球的自轉(zhuǎn)軸,沿著天球上的赤緯圈作東升西落的周日運(yùn)動(dòng), 因此,望遠(yuǎn)鏡所對(duì)準(zhǔn)的天體, 很快便會(huì)跑出視場(chǎng), 望遠(yuǎn)鏡需經(jīng)常不斷地 調(diào)整方向,才能始終對(duì)準(zhǔn)目標(biāo),這就要求望遠(yuǎn)鏡必須安置在一個(gè)可以任意自由調(diào)整方向的裝 置上,這種裝置有以下兩種類型：1 .地平式裝置地平裝置是望遠(yuǎn)鏡裝置中最簡(jiǎn)單的一種結(jié)構(gòu)形式,它有兩根相互垂直的旋轉(zhuǎn)軸,一根位于水平面內(nèi),叫水平軸也即高度軸,可將望遠(yuǎn)鏡在為0.的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)高度；另一根在鉛錘方向,叫垂直軸也即方位軸,可將望遠(yuǎn)鏡在0360.的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)方位.我們平時(shí)所 見(jiàn)到的照相機(jī)、電影攝影機(jī)、攝像機(jī)所用的三腳架就是這種地平式裝置.望遠(yuǎn)鏡鏡

17、筒可以圍繞兩個(gè)軸單獨(dú)作上下或水平轉(zhuǎn)動(dòng).它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,重量對(duì)稱,穩(wěn)定性好,造價(jià) 較低,可架設(shè)口徑較大的望遠(yuǎn)鏡, 圓頂隨動(dòng)限制簡(jiǎn)單. 缺點(diǎn)是由于水平與垂直兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向 與天體作周日轉(zhuǎn)動(dòng)的方向都不一致,所以望遠(yuǎn)鏡在跟蹤天體時(shí)必須兩個(gè)軸同時(shí)運(yùn)動(dòng),操作比較麻煩；并且長(zhǎng)期跟蹤時(shí)天體的像會(huì)在焦平面上旋轉(zhuǎn),所以不能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間曝光拍攝；另外在天頂處有一無(wú)法觀測(cè)的盲區(qū).2 .赤道式裝置赤道式裝置也有兩根相互垂直的軸,一根軸與地球自轉(zhuǎn)軸平行, 也即它和地平面的交角等于當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?此軸叫赤經(jīng)軸或稱極軸,它是跟蹤軸,即望遠(yuǎn)鏡在跟蹤天體時(shí),圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng).在科普型天文望遠(yuǎn)鏡中,它往往設(shè)計(jì)成既能手動(dòng)又能電動(dòng)跟蹤

18、.望遠(yuǎn)鏡圍繞此跟蹤軸的轉(zhuǎn)速是 24h小時(shí)轉(zhuǎn)一圈,也即15°/h,或15' /minO鐘,與天體的周日運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速完 全一致,所以可以實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡同步跟蹤天體的周日視運(yùn)動(dòng),而且跟蹤時(shí)星象在焦平面上不會(huì)旋轉(zhuǎn),所以可以長(zhǎng)時(shí)間曝光拍攝.另一根軸叫赤緯軸,望遠(yuǎn)鏡繞它轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其指向是沿著與天體的周日運(yùn)動(dòng)垂直的方向即赤緯方向變化,在跟蹤時(shí),望遠(yuǎn)鏡完全不需要繞它旋轉(zhuǎn), 僅僅在找星時(shí)才需要繞它轉(zhuǎn)動(dòng),因此,科普望遠(yuǎn)鏡大多將望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)成僅能繞赤緯軸手動(dòng)旋轉(zhuǎn)在專業(yè)望遠(yuǎn)鏡中那么必須兼具手動(dòng)與電動(dòng)兩種功能.赤道式裝置的望遠(yuǎn)鏡按結(jié)構(gòu)主要有德國(guó)式、英國(guó)式、搖籃式、馬蹄式與叉式五種參見(jiàn)附圖,科普天文望遠(yuǎn)鏡采用得最多

19、的是德國(guó)式與叉式. 五種赤道裝置 a德國(guó)式；b英國(guó)式；c搖籃式；d馬蹄式美；e叉式美為了在觀測(cè)時(shí)能夠較長(zhǎng)時(shí)間方便地跟蹤天體,建議天文愛(ài)好者盡量選用赤道式裝置的望遠(yuǎn)鏡.天文望遠(yuǎn)鏡的目鏡當(dāng)我們了解了天文望遠(yuǎn)鏡的根本光學(xué)性能以后,有人可能會(huì)只注意了物鏡,而無(wú)視了作 為望遠(yuǎn)鏡終端設(shè)備之一的目鏡, 其結(jié)果常常使再好的望遠(yuǎn)鏡物鏡系統(tǒng)也不能充分發(fā)揮其應(yīng)有 的本領(lǐng),只能望天興嘆.目視望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)必須由物鏡系統(tǒng)和目鏡系統(tǒng)共同組成,目鏡的好壞直接影響目視系統(tǒng)的成像質(zhì)量,特別在分辨天體的細(xì)節(jié)時(shí),目鏡的質(zhì)量尤為重要.天文望遠(yuǎn)鏡目鏡的作用為：一,使入射到物鏡的平行光從目鏡出射時(shí)仍為平行光；二,將物鏡所成的像放大,這對(duì)于觀

20、測(cè)有視面的天體和近距雙星等天體是十分重要的.目鏡的種類很多,比擬常用的有：惠更斯目鏡用字母H表示,MH或HM表示惠更斯目鏡的改良型,這類目鏡適用于低倍率或中倍率的觀測(cè)；冉斯登目鏡以字母R表示,適于用作裝有十字絲或標(biāo)尺的目鏡,用在低倍率或中倍率的測(cè)量性觀測(cè)；凱涅爾目鏡以字母 K表示,是冉 斯登目鏡的改良型,消除了冉斯登目鏡的色差,這種目鏡,視場(chǎng)大,常用在低倍率觀測(cè)上如觀測(cè)彗星或大面積的天體；普羅斯?fàn)柲跨R以字母 PL表示,由兩組消色差膠合透鏡 組成,畸變小,視場(chǎng)大,適用于高倍率及投影觀測(cè)如對(duì)行星或月球外表細(xì)節(jié)的觀測(cè)等,一般配備在較高級(jí)的天文望遠(yuǎn)鏡中.一架天文望遠(yuǎn)鏡應(yīng)備有多種目鏡,才能適應(yīng)不同目的的

21、觀測(cè),也才能最大限度地發(fā)揮它應(yīng)有的作用.曾有這樣的情況：某單位從國(guó)外訂購(gòu)了一架較好的天文望遠(yuǎn)鏡,只有兩個(gè)目鏡,但說(shuō)明書中介紹它有多種目鏡.經(jīng)詢問(wèn),賣方說(shuō),因買方訂貨時(shí)設(shè)寫明. 這是一個(gè)教訓(xùn).因此,訂購(gòu)天文望遠(yuǎn)鏡特別是高檔望遠(yuǎn)鏡時(shí),事前一定要做好充分的調(diào)查了解,可能的話,請(qǐng) 比擬內(nèi)行的人把關(guān),以免造成過(guò)失與失誤.天文望遠(yuǎn)鏡的尋星鏡和導(dǎo)星鏡天文望遠(yuǎn)鏡的主鏡即物鏡與目鏡系統(tǒng)擔(dān)當(dāng)觀測(cè)主角.但是,許多天文觀測(cè)不是光靠主鏡就能全部順利完成的,它也需要助手,這就是尋星鏡與導(dǎo)星鏡.由于天文望遠(yuǎn)鏡主鏡的視場(chǎng)一般都比擬小,所以要直接在主鏡中尋找到觀測(cè)目標(biāo)往往非常困難由于在目標(biāo)附近常常找不到任何可以參照比照的其他天

22、體.為了能迅速地搜尋到待觀測(cè)的天體,常常在主鏡旁附設(shè)一個(gè)低倍率、大視場(chǎng)的小型望遠(yuǎn)鏡,它就是尋星鏡.尋星鏡一股都采用折射式的望遠(yuǎn)鏡.它的光軸與主鏡光軸平行,這樣才能保證與主鏡的目標(biāo)一致天文望遠(yuǎn)鏡出廠時(shí),一般并未校準(zhǔn)好此兩根光軸的平行,用戶需要先用地面目標(biāo)來(lái)校調(diào)尋星鏡光軸與主鏡光軸平行, 即先將望遠(yuǎn)鏡主鏡對(duì)準(zhǔn)地面上遠(yuǎn)處的某一小目標(biāo),再校調(diào)尋星鏡的光軸,使該目標(biāo)也落在尋星鏡的中央.尋星鏡物鏡的口徑一般在 50100mm左右,視場(chǎng)在30 °50 °左右,放大率在720倍左右,焦平面處裝有供定標(biāo)用的分劃板.觀測(cè)時(shí),先用尋 星鏡找到待觀測(cè)的天體,將該天體調(diào)到尋星鏡的視場(chǎng)中央,這時(shí),它也

23、應(yīng)出現(xiàn)在主鏡視場(chǎng)中央局部.主鏡在進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)時(shí),為了及時(shí)糾正跟蹤中的誤差,在主鏡旁設(shè)置一個(gè)起監(jiān)視作用的望遠(yuǎn)鏡,它就叫導(dǎo)星鏡,導(dǎo)星鏡的口徑、焦距與放大倍數(shù)均要比尋星鏡大,視場(chǎng)比尋星鏡小 觀測(cè)前同樣需要校調(diào)導(dǎo)星鏡光軸與主鏡光軸平行.這樣,當(dāng)觀測(cè)目標(biāo)偏離主鏡中央時(shí),在導(dǎo)星鏡中就能反映出來(lái),可以及時(shí)將它調(diào)回視場(chǎng)中央.有些普及型天文望遠(yuǎn)鏡只有尋星鏡與導(dǎo)星鏡 之中的一個(gè).天文望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)儀鐘 在天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)與機(jī)械裝置一文中,我們已經(jīng)知道望遠(yuǎn)鏡在觀測(cè)時(shí)需要繞著赤經(jīng)軸極軸旋轉(zhuǎn)以跟蹤天體的周日運(yùn)動(dòng). 裝置,該裝置的機(jī)械電子系統(tǒng)叫轉(zhuǎn)儀鐘. 條提供,旋轉(zhuǎn)速度靠離心調(diào)速器來(lái)限制.為使鏡筒自動(dòng)作跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng),就

24、需要安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng) 本世紀(jì)以前的轉(zhuǎn)儀鐘,其動(dòng)力靠鏈條式的重錘或發(fā) 現(xiàn)在轉(zhuǎn)儀鐘的動(dòng)力靠馬達(dá)帶動(dòng),速度由天文鐘或無(wú)線電振蕩器來(lái)限制.導(dǎo)星是為了彌補(bǔ)自動(dòng)跟蹤中所不可預(yù)防的誤差.對(duì)于天文普及工作者或天文愛(ài)好者來(lái)說(shuō),選擇天文望遠(yuǎn)鏡最好是要能跟蹤天體周日運(yùn)動(dòng)的赤道式裝置.天文望遠(yuǎn)鏡的終端設(shè)備應(yīng)該說(shuō)沒(méi)有終端探測(cè)器的望遠(yuǎn)鏡還稱不上是一個(gè)完整的望遠(yuǎn)鏡,望遠(yuǎn)鏡的物鏡將無(wú)窮遠(yuǎn)的天體成像在焦平面上,再通過(guò)不同的終端探測(cè)器來(lái)接受所需要的信號(hào).事實(shí)上人的眼睛就是一個(gè)天然的探測(cè)器,在天文觀測(cè)中除了用人眼外,還使用照相底片、光電光度計(jì)、CCD 電荷耦合器件照相機(jī)、光譜儀等終端來(lái)接收和記錄信息.對(duì)于大局部愛(ài)好者來(lái)講, 主要還是

25、使用照相底片來(lái)進(jìn)行天文觀測(cè).當(dāng)然,目前已有越來(lái)越多的的學(xué)校和個(gè)人開(kāi)始使用數(shù)碼相機(jī)和非專業(yè)級(jí)的CCD接收器如LPI系統(tǒng)等來(lái)觀測(cè)與進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,使得觀測(cè)與數(shù)據(jù)處理的水平大大前進(jìn)了一步. 天文望遠(yuǎn)鏡的選擇安裝、跟蹤方式選擇天文望遠(yuǎn)鏡時(shí)最重要的兩條參考依據(jù)是價(jià)格與使用目的,即根據(jù)需要購(gòu)置天文望遠(yuǎn)鏡的單位及個(gè)人可承受的價(jià)格以及使用目的來(lái)確定所選購(gòu)?fù)h(yuǎn)鏡的種類、規(guī)格與檔次.本文無(wú)法具體討論價(jià)格標(biāo)準(zhǔn),僅從使用目的的角度進(jìn)行一些比擬.我們已經(jīng)知道天文望遠(yuǎn)鏡按光學(xué)系統(tǒng)可分為折射式、反射式與折反射式；按機(jī)械裝置可分為地平式與赤道式；現(xiàn)在要告訴你的是：按使用時(shí)的安裝方式又可分為固定式及便攜式兩種, 而固定便攜兩用式

26、兼有以上兩種的特點(diǎn).在選用時(shí),請(qǐng)注意以下的介紹：一、固定式天文望遠(yuǎn)鏡固定式天文望遠(yuǎn)鏡一般都裝在天文圓頂室或其它觀測(cè)室內(nèi),當(dāng)安裝調(diào)試完畢后,一般不再輕易搬動(dòng).1、固定式裝置固定式天文望遠(yuǎn)鏡的裝置穩(wěn)定、可靠,結(jié)構(gòu)比擬復(fù)雜,有較高精度地調(diào)整極軸使之位于子午面南北平面并指向北天極、并能牢靠鎖定的結(jié)構(gòu),以保證望遠(yuǎn)鏡極軸穩(wěn)定地、精確 地指向北天極.固定式裝置所采用機(jī)械裝置形式最為多樣,其中德國(guó)式、叉式、地平式都被廣泛采用, 但一般以德國(guó)式比擬常用.德國(guó)式裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、鏡筒及接收器的換用較為方便, 這些優(yōu)點(diǎn)在固定式裝置中得到充分的發(fā)揮.當(dāng)然,對(duì)于一些反射望遠(yuǎn)鏡及折反射望遠(yuǎn)鏡,特別是口徑大于500mm

27、大型望遠(yuǎn)鏡,叉式結(jié)構(gòu)還是很有利的并應(yīng)用得很廣泛的.2、固定式望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)儀鐘固定式望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)儀鐘一般精度與自動(dòng)化程度都相當(dāng)高.它的傳動(dòng)系統(tǒng)必須穩(wěn)定、 可靠,末級(jí)蝸輪(或齒輪)的直徑一定要與望遠(yuǎn)鏡的口徑相當(dāng),且一般要求模數(shù)較大、精度較高.選 擇時(shí)應(yīng)充分注意這一點(diǎn).望遠(yuǎn)鏡一定有自動(dòng)跟蹤系統(tǒng),并且赤經(jīng)、赤緯傳動(dòng)一定有慢動(dòng)及微動(dòng).從可靠的角度來(lái)考慮,快動(dòng)采用手動(dòng)比擬有利,但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及,應(yīng)用計(jì)算機(jī) 尋星及演示時(shí),那么要求望遠(yuǎn)鏡的快動(dòng)必須是電動(dòng).由于固定式望遠(yuǎn)鏡的驅(qū)動(dòng)裝置不必為電源負(fù)荷擔(dān)憂,因此無(wú)論是同步電機(jī)、直流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都被廣泛應(yīng)用.3、固定式望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)原那么上講,所有的天文

28、望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)都可以用于固定式望遠(yuǎn)鏡中,但是,固定式望遠(yuǎn)鏡的穩(wěn)定性要求高,對(duì)于折射望遠(yuǎn)鏡來(lái)講那么優(yōu)點(diǎn)最多.如：(1)光軸穩(wěn)定.折射鏡鏡頭裝在1個(gè)穩(wěn)定的鏡框內(nèi),長(zhǎng)時(shí)間使用不會(huì)變動(dòng).(2)透光性不易改變,使用壽命特別長(zhǎng).(3)維護(hù)、裝修比擬簡(jiǎn)單.(4)比擬壯觀.通俗地講就足看起來(lái)像個(gè)大型望遠(yuǎn)鏡.(5)同等口徑下,由于其沒(méi)有中間反射的元件而通光量大于反射或折反射望遠(yuǎn)鏡.但是,同等口徑條件下,折射鏡的價(jià)格將是最高的,由于鏡筒長(zhǎng),其它的所有構(gòu)件都要加大,本錢就高.此外,鏡簡(jiǎn)長(zhǎng),觀測(cè)室就得大,增加建設(shè)費(fèi)用.此外,普通單位采用的折射望遠(yuǎn)鏡的口徑不宜太大,一般不超過(guò)200mm.6m的圓頂室內(nèi)可容納的折射望遠(yuǎn)鏡

29、白最大口徑約為250mm.假設(shè)要求更大口徑,建議采用反射望遠(yuǎn)鏡或折反射望遠(yuǎn)鏡.二、便攜式天文望遠(yuǎn)鏡絕大局部天文愛(ài)好者都希望擁有一臺(tái)輕便結(jié)實(shí)、性能優(yōu)良、拆裝調(diào)方便、而且價(jià)格不太高的便攜式天文望遠(yuǎn)鏡.由于城市內(nèi)光污染嚴(yán)重, 要想得到一張高質(zhì)量的天文照片,必須攜帶儀器到農(nóng)村或山上去(當(dāng)然有條件者在光污染少的地區(qū)建立天文臺(tái),安裝較大的望遠(yuǎn)鏡又當(dāng)別論).星跡、黃道光等的拍攝,需要有一座穩(wěn)固的且攜帶方便的照相機(jī)或攝像機(jī)三角架,一般購(gòu)置國(guó)產(chǎn)的三角架即可,使用任何品牌的135相機(jī)或120相機(jī)均可,照相機(jī)焦距一般選用2880mm.1、便攜式裝置便攜式裝置一般采用德國(guó)式或叉式兩種, 腳架采用伸縮式或拆裝式,一般以

30、伸縮式較為 方便.由于便攜式要求輕便而不失穩(wěn)定, 三角架一般用鋁合金制成.為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定, 三角架的 截面要寬大,但管壁那么不必太厚,三角架的橫撐對(duì)穩(wěn)定度起著重要的作用.1德國(guó)式裝置不僅廣泛用于小型折射望遠(yuǎn)鏡中,同時(shí)也應(yīng)用于折反射和反射望遠(yuǎn)鏡中. 由于相對(duì)口徑較小的折射望遠(yuǎn)鏡在同樣口徑的各類望遠(yuǎn)鏡中焦距最長(zhǎng),因而它作為便攜式望遠(yuǎn)鏡中一般口徑不能太大,相對(duì)口徑在1/12左右的折射鏡一般口徑不宜超過(guò)100mm,否那么就過(guò)于笨重；而對(duì)于反射或折反射望遠(yuǎn)鏡那么當(dāng)別論,拿短鏡筒的折反射望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō),甚至可將便攜式望遠(yuǎn)鏡的口徑做到 300mm 當(dāng)然,300mm 口徑的便攜式望遠(yuǎn)鏡一般都須有兩人以 上拆裝.德國(guó)式

31、裝置對(duì)于業(yè)余觀測(cè)者來(lái)講,最大的好處在于可以根據(jù)拍攝天體對(duì)象的不同,隨心所欲地更換不同的鏡筒和接收器.2叉式裝置一般僅用于折反射望遠(yuǎn)鏡.由于這種裝置沒(méi)有笨重的平衡錘,因此在同等 口徑的望遠(yuǎn)鏡中自重較輕,再加上赤緯系統(tǒng)有兩個(gè)固定點(diǎn),赤經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)的末級(jí)也可做得較大而十分穩(wěn)定,精度也比擬容易做得高,因此叉式裝置在便攜式望遠(yuǎn)鏡中十分重要,為很多業(yè)余觀測(cè)者所青睞.不過(guò),叉式結(jié)構(gòu)最大的缺點(diǎn)是不能任意調(diào)換鏡筒及接收器,平衡問(wèn)題較難解決.2.便攜式望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)儀鐘便攜式望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)儀鐘設(shè)計(jì)中一般須考慮重量與精度的匹配,有時(shí)為了減輕重量而不得不降低一些精度.一般來(lái)講,便攜式望遠(yuǎn)鏡的跟蹤精度不及固定式的高,末級(jí)蝸輪或齒

32、輪也小于固定式.便攜式望遠(yuǎn)鏡的如要長(zhǎng)時(shí)間曝光拍攝,需靠不停地導(dǎo)星來(lái)提升拍攝精度.對(duì)于電機(jī)選用,小功率的直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)及同步電機(jī)都在可選范圍.由于便攜式望遠(yuǎn)鏡經(jīng)常要在沒(méi)有市電供給的地方觀測(cè),電池或蓄電池供電的將作為首選.便攜式望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)儀鐘一般僅有恒動(dòng)即與天體周日運(yùn)動(dòng)同步的跟蹤轉(zhuǎn)動(dòng)為電動(dòng),其余快、慢、微動(dòng)均為手動(dòng),但具備慢、微電動(dòng)的轉(zhuǎn)儀鐘,將會(huì)對(duì)拍攝時(shí)的導(dǎo)星帶來(lái)很多方 便之處.近來(lái),單片機(jī)限制的小型轉(zhuǎn)儀鐘限制器已問(wèn)世,這對(duì)于尋星及導(dǎo)星帶來(lái)很大的方便.例如美國(guó)Meade LX200 GPS-SMT望遠(yuǎn)鏡固定與便攜兩用式,與全球定位系統(tǒng)GPS 聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)定位、校準(zhǔn)、尋星、跟蹤的全自動(dòng)限制,將望遠(yuǎn)

33、鏡的限制提升到世界頂級(jí)水平詳見(jiàn) 相關(guān)文章中美國(guó)Meade LX200 GPS-SMT望遠(yuǎn)鏡簡(jiǎn)介一文. 天文望遠(yuǎn)鏡的維護(hù)與保養(yǎng) 天文望遠(yuǎn)鏡是精密儀器,維護(hù)的好壞直接影響到望遠(yuǎn)鏡的使用和壽命,故必須要專人使用、 專人保管,非專業(yè)人士不要輕易拆卸與修理.1、光學(xué)系統(tǒng)的維護(hù)1保證望遠(yuǎn)鏡放置在通風(fēng)、枯燥、潔凈的地方；所有的目鏡、棱鏡、二次成像鏡及其 它小的光學(xué)零附件,不使用時(shí)應(yīng)放入帶枯燥劑的枯燥箱或枯燥缸內(nèi),同時(shí)要時(shí)常注意更換新的枯燥劑.在雨雪天、風(fēng)沙、濕度大超過(guò)85%的天氣均不要使用望遠(yuǎn)鏡,也不要翻開(kāi)物鏡蓋,特別是對(duì)于無(wú)密封窗的反射望遠(yuǎn)鏡,灰沙是最大的敵害. 在南方的霉雨季節(jié)可將鏡筒兩頭用不透氣的塑料

34、袋扎緊,內(nèi)部放置袋裝的枯燥劑不要接觸鏡頭,并注意經(jīng)常替換新的枯燥劑,以保持物鏡的枯燥.2光學(xué)鏡面上如有灰塵等臟物,應(yīng)用吹耳球輕輕吹去,不能用嘴吹,以免唾沫濺到鏡面上；也千萬(wàn)不要用布和硬毛刷去擦拭,以免損壞鍍膜層與鏡面；光學(xué)鏡面上千萬(wàn)不要用手去摸,留下的指印往往會(huì)腐蝕鏡面而造成永久性痕跡.假設(shè)一旦不慎留下指印須盡快清擦,應(yīng)當(dāng)用無(wú)水乙醇和乙醛各 50%的混合液滴在干凈的脫脂紗布上,從鏡面中央按順時(shí)針或逆時(shí) 針?lè)较蜉p輕地向鏡面邊緣轉(zhuǎn)擦只能向一個(gè)方向輕擦, 不能往返擦,并不斷更換脫脂棉球,直到擦凈為止.望遠(yuǎn)鏡鏡面除平時(shí)注意保護(hù)外,應(yīng)不定期的進(jìn)行清潔,對(duì)透鏡切勿使用有機(jī)溶劑,以免損壞增透膜；對(duì)鍍鋁反射鏡

35、面,盡量不要擦拭,以免鋁膜受損或脫落.3 便攜式望遠(yuǎn)鏡盡量不要在霧氣很重的森林邊、水邊及海邊觀測(cè),假設(shè)迫不得已必須觀測(cè)的 話,觀測(cè)完后應(yīng)盡快按上述方法擦拭一遍.4反射望遠(yuǎn)鏡的反射鏡面應(yīng)定期一般情況下13年進(jìn)行鍍膜,以保證反射鏡面具有良好的反射率.大型與高檔望遠(yuǎn)鏡的維護(hù)與保養(yǎng)最好請(qǐng)?zhí)煳膯挝坏膶I(yè)人員協(xié)助進(jìn)行.2、轉(zhuǎn)儀鐘的維護(hù)1 望遠(yuǎn)鏡的機(jī)械及跟蹤系統(tǒng)是屬于高精度的傳動(dòng)系統(tǒng),但由于其轉(zhuǎn)速較慢,一般不需要經(jīng)常維護(hù),只是要根據(jù)說(shuō)明書的要求,不要過(guò)載使用并定期參加同樣型號(hào)的潤(rùn)滑油脂；假設(shè)潤(rùn)滑油脂的型號(hào)不同,請(qǐng)將原來(lái)的潤(rùn)滑油脂用煤油等清洗干凈后再參加新的潤(rùn)滑 油脂,注意千萬(wàn)不要將不同類型的潤(rùn)滑油脂混合使用

36、.有條件的單位或個(gè)人,如能 在使用幾年后,請(qǐng)專業(yè)人員重新清洗、加油、調(diào)整,將是十分有益的.2望遠(yuǎn)鏡的限制系統(tǒng)應(yīng)不定期的進(jìn)行檢查,使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)說(shuō)明書的要求操作,平時(shí)應(yīng)預(yù)防水滴、水汽、異物進(jìn)入電路局部,電池長(zhǎng)期不用應(yīng)取出保存好.3、電控系統(tǒng)的維護(hù)望遠(yuǎn)鏡的電控系統(tǒng)因型號(hào)、功能的不同而差異甚大,但使用維護(hù)的注意點(diǎn)根本相同：1檢查輸入的交流電壓是否和望遠(yuǎn)鏡的額定電壓相同,使用直流電源時(shí)也應(yīng)注意電池 組或蓄電池的額定電壓是否與望遠(yuǎn)鏡電控要求一致.2在大功率驅(qū)動(dòng)電路中,請(qǐng)注意大功率管的散熱片不要相碰短路,以免燒壞管子.3所有電源或電控線不要硬拉和隨意交叉,以免斷路.適合天文愛(ài)好者使用的望遠(yuǎn)鏡主要有三種類

37、型：折射望遠(yuǎn)鏡：物鏡為凸透鏡,位于鏡筒的前端,來(lái)自天體的光線經(jīng)物鏡折射后成像在焦面上,故稱為折射望遠(yuǎn)鏡, 圖1便是一臺(tái)折射望遠(yuǎn)鏡. 市場(chǎng)上見(jiàn)到的大局部天文望遠(yuǎn)鏡都 是折射式的.現(xiàn)在幾乎所有的折射式望遠(yuǎn)鏡物鏡都是消色差結(jié)構(gòu)的,這種物鏡由不同玻璃材質(zhì)的一塊凸透鏡和一塊凹透鏡組成,可以局部消除由于玻璃對(duì)不同顏色的光線的折射率不同而帶來(lái)的色差.但是要完全消除肉眼可見(jiàn)的光譜范圍內(nèi)的剩余色差,需要使用昂貴的超低色散玻璃,這會(huì)大大增加望遠(yuǎn)鏡的本錢,這種望遠(yuǎn)鏡稱為復(fù)消色差折射望遠(yuǎn)鏡簡(jiǎn)稱APO折射鏡,APO折射鏡的成像質(zhì)量是完美的,但是價(jià)格過(guò)分昂貴,不在適合初學(xué)者選用的望遠(yuǎn)鏡 之列.好在普通的消色差折射鏡也完全能夠滿足一般天文觀測(cè)的需