天文望遠鏡的基本知識課件

天文望遠鏡的基本知識天文望遠鏡的基本知識1天文望遠鏡的發(fā)展歷史

及基礎(chǔ)知識天文望遠鏡的發(fā)展歷史

及基礎(chǔ)知識2天文學(xué)是一門古老的學(xué)科，在人類的文明史中占有重要的地位。觀測是天文學(xué)實驗方法的基本特點，不斷地創(chuàng)造和改革觀測手段，是天文學(xué)家致力不懈的課題。天文學(xué)是一門古老的學(xué)科，在人類的文明史中占有重要的地位。觀測3北京古觀象臺北京古觀象臺4渾儀渾儀5簡儀簡儀6第谷在觀測第谷在觀測7意大利物理學(xué)家伽利略（1564-1642）1608年荷蘭的眼鏡商漢斯.里帕席根據(jù)學(xué)徒的偶然發(fā)現(xiàn)，制成了第一架望遠鏡。1609年，伽利略制成了兩架最早的天文望遠鏡，發(fā)現(xiàn)了望遠鏡具有“增加聚光本領(lǐng)和放大視角”的作用。

意大利物理學(xué)家伽利略（1564-1642）1608年荷蘭的眼8

伽利略把自制的口徑4.5厘米，放大倍率33倍的望遠鏡指向天空，很快發(fā)現(xiàn)了月球上的環(huán)形山、圍繞木星運轉(zhuǎn)的四顆衛(wèi)星、金星的盈虧現(xiàn)象、日面上的黑子、銀河由無數(shù)暗弱恒星構(gòu)成等現(xiàn)象。

伽利略把自制的口徑4.5厘米，放大倍率33倍的望遠鏡指向天9開普勒

德國的開普勒（1571-1630）在伽利略制成天文望遠鏡后兩年，出版了《光學(xué)》一書，首次提出了“像差”的概念。并提出了一種新型的望遠鏡，這種望遠鏡被稱為開普勒式望遠鏡。開普勒德國的開普勒（1571-1630）在伽利略制成天文望10伽利略式：以凸透鏡做物鏡，凹透鏡做目鏡。成正像，制造簡單造價低廉，普通觀劇鏡多采用這種光學(xué)系統(tǒng)。缺點是視場小、放大率小、不能在目鏡端加裝十字絲。目前在天文觀測中不采用這種類型的望遠鏡。開普勒式：以凸透鏡做物鏡，凸透鏡做目鏡。是將物鏡所成的實像用凹透鏡組的目鏡放大，獲得倒像，由于其視場大，在目鏡組中可以安裝十字絲或動絲，天文觀測中多采用此種類型的望遠鏡。伽利略式：以凸透鏡做物鏡，凹透鏡做目鏡。成正像，制造簡單造價11望遠鏡17世紀望遠鏡剛出現(xiàn)時，不僅口徑較小，而且成像質(zhì)量相當差。因為當時的物鏡都是單透鏡，像差，特別是其中的色差非常嚴重，它使觀測到的天體不能呈現(xiàn)出清晰的像，而是帶五顏六色光圈的像斑。這種像差的成因當時尚未弄清楚，但當時人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當透鏡曲率變小，焦距變長時，色差就會減小，成像質(zhì)量就比較好。于是天文學(xué)家相繼采用長焦距的望遠鏡。望遠鏡17世紀望遠鏡剛出現(xiàn)時，不僅口徑較小，而且成像質(zhì)量相當12早期折射望遠鏡1673年，波蘭的赫維留（1611-1687）制成了一架長達46米的望遠鏡，吊在30米高的桅桿上，要許多人用繩子拉著它起落升降。早期折射望遠鏡1673年，波蘭的赫維留（1611-1687）13色差原理1666年，牛頓證明天體的光并非單色光，而是由各種顏色的光混合而成。望遠鏡的色差是由于透鏡對不同顏色的光具有不同的折射率而造成。色差原理1666年，牛頓證明天體的光并非單色光，而是由各種顏14科學(xué)巨匠牛頓（1642-1727）科學(xué)巨匠牛頓（1642-1727）15牛頓反射望遠鏡為了根本消除色差，牛頓干脆不用光的折射特性，而用反射特性。1668年，他制成了第一架反射望遠鏡，物鏡是凹球面金屬鏡，物鏡焦點前裝一塊和光軸成45°的平面反光鏡，將星光反射到鏡筒一邊，用目鏡觀察。牛頓反射望遠鏡為了根本消除色差，牛頓干脆不用光的折射特性，而16格里果里反射鏡在牛頓之前，英國數(shù)學(xué)家格里果里（1638-1675）在1663年提出一種反射望遠鏡的設(shè)計方案，以拋物面為主鏡，橢球鏡面鏡為副鏡，主鏡中央開有圓孔，F(xiàn)1是主鏡的焦點暨副鏡的一個焦點，光線經(jīng)副鏡會聚后，必聚焦于副鏡的另一個焦點F2處。由于主鏡副鏡都是非球面鏡，當時的工藝水平無法磨制，所以格里果里并沒有制成這種望遠鏡。格里果里反射鏡在牛頓之前，英國數(shù)學(xué)家格里果里（1638-1617卡塞格林反射鏡在牛頓反射鏡問世后不久，法國人卡塞格林（1625-1712）在1672年提出了又一種反射望遠鏡的設(shè)計方案，主鏡是拋物面鏡，副鏡是凸雙曲面鏡，主鏡中間開有圓孔，F(xiàn)1是主鏡的焦點暨副鏡的一個焦點，根據(jù)雙曲面的光學(xué)特性，光線經(jīng)副鏡會聚后，必聚焦于副鏡的另一個焦點F2處。這種反射鏡目前還經(jīng)常采用?？ㄈ窳址瓷溏R在牛頓反射鏡問世后不久，法國人卡塞格林（16218赫歇爾的望遠鏡1781年3月13日，英國天文學(xué)家威廉.赫歇爾（1738-1822）用他自制的口徑15厘米的反射鏡發(fā)現(xiàn)了天王星，把太陽系的尺度擴大了一倍。發(fā)現(xiàn)了天王星后，赫歇爾磨制的望遠鏡口徑越來越大，他是使反射鏡大型化的始祖。赫歇爾的望遠鏡1781年3月13日，英國天文學(xué)家威廉.赫歇爾191789年赫歇爾制成當時世界上最大的望遠鏡。口徑1.22米，焦距12.2米。1789年赫歇爾制成當時世界上最大的望遠鏡?？趶?.22米，20消色差折射鏡的出現(xiàn)牛頓從理論上弄清了色差的成因，但錯誤的做出折射物鏡色差無法消除的結(jié)論。由于牛頓極高的威望，不少人盲從了他的觀點。直到18世紀30年代，英國數(shù)學(xué)家C.M.霍爾發(fā)現(xiàn)，用冕牌玻璃作凸透鏡，用火石玻璃作凹透鏡，所制成的復(fù)合透鏡能消除色差。由于消色差折射物鏡的制成，人們再也不用為減少色差而拼命加長物鏡的焦距了。從此后，折射望遠鏡的鏡筒便大大縮短了。消色差折射鏡的出現(xiàn)牛頓從理論上弄清了色差的成因，但錯誤的做出21大型折射望遠鏡19世紀下半葉是大型折射望遠鏡的時代，美國的光學(xué)制造家克拉克父子在1870年以后陸續(xù)磨制了口徑66厘米、76厘米、91厘米、102厘米的折射鏡。

大型折射望遠鏡19世紀下半葉是大型折射望遠鏡的時代，美國的光22巨型反射鏡20世紀的上半葉巨型反射鏡又占了上風。由于磨制材料的改進，用玻璃代替了金屬，并發(fā)明了玻璃鍍銀技術(shù)，許多大口徑反射鏡相繼建成。1948年口徑508厘米的海爾反射望遠鏡交付使用。

巨型反射鏡20世紀的上半葉巨型反射鏡又占了上風。由于磨制材料23望遠鏡望遠鏡24最大的望遠鏡最大的望遠鏡25折反射望遠鏡1930年德國的施密特制造出第一架折反射望遠鏡。同時使用反射鏡和折射鏡。反射鏡是球面鏡，放在球面曲率中心的形狀奇特的透鏡做“改正鏡”，可以補償反射鏡引起的球差，又不會產(chǎn)生彗差和明顯的色差。1940年蘇聯(lián)光學(xué)家馬克蘇托夫發(fā)明馬克蘇托夫望遠鏡，和施密特望遠鏡類似，它的改正鏡是彎月形，兩個表面都是球面。制作容易。和反射鏡相比，折反射鏡的視場可以做的較大，有利于拍攝。折反射望遠鏡1930年德國的施密特制造出第一架折反射望遠鏡。26施密特望遠鏡施密特望遠鏡27射電望遠鏡

1931年至1932年，美國的電信工程師央斯基（1905-1950）在研究無線電短波通訊中的各項干擾因素時，用無線接收天線，接收到來自銀河中心的電磁輻射，開創(chuàng)了射電天文學(xué)。

射電望遠鏡1931年至1932年，美國的電信工程師央斯基（28射電望遠鏡澳洲帕克斯射電望遠鏡

射電望遠鏡澳洲帕克斯射電望遠鏡29密云天線陣密云天線陣30大氣窗口

地球被一層厚厚的大氣層包圍，為我們提供了充足的氧氣、適宜的溫度，保護人類免受來自太空的不速之客，如流星、粒子輻射等等的襲擊。但同時這層“面紗”吸收了大部分波段的電磁波，宇宙中的各類天體發(fā)射著從波長106米-10-14米范圍內(nèi)的電磁輻射,地面上只能通過兩個窗口光學(xué)和射電去觀察星象。50年代人造衛(wèi)星的上天，使得天文學(xué)從地面觀測躍進到空間觀測，從狹窄的光學(xué)波段、射電波段擴展到整個電磁波譜。

大氣窗口地球被一層厚厚的大氣層包圍，為我們提供了充足的氧氣31天文望遠鏡的基本知識ppt課件32哈勃太空望遠鏡

哈勃太空望遠鏡33望遠鏡的幾個基本參數(shù)：望遠鏡的口徑：指望遠鏡物鏡所能收到的最大光束的直徑。通常將經(jīng)過鏡框限制后所能接收到的最大光束的直徑稱為有效口徑D或入射光瞳。焦點：平行于望遠鏡光軸的入射光束，通過理想光學(xué)系統(tǒng)后匯聚在光軸上的那一點稱為焦點。位于主軸上的焦點稱為主焦點。焦距：從望遠鏡光學(xué)系統(tǒng)主點到主焦點的距離稱為焦距F。望遠鏡的幾個基本參數(shù)：望遠鏡的口徑：指望遠鏡物鏡所能收到的最34望遠鏡的幾個基本參數(shù)：相對口徑：望遠鏡有效口徑D與焦距F之比。通常將相對口徑A稱為相對孔徑、光力或口徑比。記為A=D/F焦比：將相對口徑的倒數(shù)1/A稱為焦比或相對焦距。照相機鏡頭上稱為光圈。出射光瞳：指物鏡通過目鏡系統(tǒng)所成的像。一般出射光瞳d的直徑不能很大，最大值最好小于人眼瞳孔的直徑，否則從望遠鏡射出的光將不能全部進入人眼。望遠鏡的幾個基本參數(shù)：相對口徑：望遠鏡有效口徑D與焦距F之比35望遠鏡的幾個基本參數(shù)：聚光本領(lǐng)：望遠鏡收集的光能與人眼瞳孔所接收的光能力之比稱為望遠鏡的聚光本領(lǐng)P。人眼瞳孔直徑d眼在白天約為2.5毫米，夜晚約為5毫米，在完全適應(yīng)黑暗環(huán)境的條件下，瞳孔最大直徑不超過8毫米。望遠鏡的聚光本領(lǐng)可以用公式P=D2/d眼2表示。在理想條件下，正常人的眼睛可以看到6等星，有效口徑80毫米望遠鏡的聚光本領(lǐng)P=(80/8)2=100，比肉眼看到的星暗100倍，（2.5*lg100=5）,即通過望遠鏡可以看到6+5=11等的星?？梢娡h鏡發(fā)揮了增加聚光本領(lǐng)的作用。望遠鏡的幾個基本參數(shù)：聚光本領(lǐng)：望遠鏡收集的光能與人眼瞳孔所36望遠鏡的幾個基本參數(shù)：極限星等：將望遠鏡指向天頂，肉眼所能看到的最暗恒星的星等稱為極限星等，也叫貫穿本領(lǐng)。極限星等與望遠鏡的有效口徑、相對口徑、物鏡的吸收系數(shù)、大氣的吸收系數(shù)和天空背景亮度等多種因素有關(guān)。極限星等ml與以厘米為單位的望遠鏡有效口徑之間的簡單關(guān)系由公式ml=6.9+5lgD

給出。例如有效口徑15厘米的望遠鏡，極限星等約為12.8等。望遠鏡的幾個基本參數(shù)：極限星等：將望遠鏡指向天頂，肉眼所能看37望遠鏡的幾個基本參數(shù)：放大率：放大率=F物/F目，或

放大率=D/d望遠鏡的有效放大倍數(shù)與望遠鏡物鏡的有效口徑有關(guān)，口徑越大有效放大倍數(shù)越大，如果硬將小口徑望遠鏡的倍數(shù)調(diào)大，星像的細節(jié)部分還是看不到，反而會使觀測天體變得很暗，而且由于光的衍射效應(yīng)，星像會變得模糊。一般望遠鏡的有效放大倍數(shù)是物鏡有效口徑以毫米為單位的值。望遠鏡的幾個基本參數(shù)：放大率：放大率=F物/F目，或38望遠鏡的幾個基本參數(shù)：分辨角：把望遠鏡能分清為兩個物點的最小角距離稱為分辨角，也叫分辨率。分辨率與光的波長和望遠鏡的口徑有關(guān)。計算公式為

θ=1.22λ/D（弧度）λ取550納米，D以厘米為單位，θ以角秒為單位

θ=14/D（角秒）望遠鏡的幾個基本參數(shù)：分辨角：把望遠鏡能分清為兩個物點的最小39望遠鏡的幾個基本參數(shù)：視場：用目視望遠鏡觀測星空時所能見到的天空部分的角直徑叫視場。當目鏡的工作視場一定時，望遠鏡的視場與放大率成反比。照相望遠鏡的視場是指底片上星像良好區(qū)域的角直徑。

望遠鏡的幾個基本參數(shù)：視場：用目視望遠鏡觀測星空時所能見到的40望遠鏡主要解決“看得見”和“看得清”兩方面的問題。前者指接收到光子的數(shù)量有多少，后者指光子在視網(wǎng)膜上集合成像的清晰度。望遠鏡的口徑越大，接收到的光子數(shù)越多，“看得見”的本領(lǐng)就越高?！翱吹们濉钡膯栴}和光學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量，如玻璃的品質(zhì)、加工精度、裝配精度、保養(yǎng)狀況有關(guān)，但即使是理想的光學(xué)系統(tǒng)，仍有一個不可逾越的限制，即光的衍射效應(yīng)。望遠鏡主要解決“看得見”和“看得清”兩方面的問題。41由于光的衍射效應(yīng)從一個點發(fā)出的光子被理想的光學(xué)系統(tǒng)聚焦后，仍不能集中在一個點上，而是散布在一個小圓面和外圍一圈一圈逐漸減弱的亮環(huán)中，中央的小圓面稱為“愛里斑（Airy）”，如果兩個光點的距離太近，使各自兩個愛里斑相連，就不能清楚地分辯出兩個光點的像。光的衍射現(xiàn)象限制了“看得清”的能力。

由于光的衍射效應(yīng)從一個點發(fā)出的光子被理想的光學(xué)系統(tǒng)聚焦后，仍42望遠鏡的機械裝置望遠鏡的機械裝置除了對鏡筒起支撐作用的支架、平衡錘等部件外，最重要的是跟蹤系統(tǒng)。為了使望遠鏡能夠觀測天球上任意位置的天體，它必須能夠繞兩條互相垂直的軸線旋轉(zhuǎn)。根據(jù)軸線方向選擇的不同，望遠鏡的裝置分為兩類：地平式裝置。赤道式裝置。

望遠鏡的機械裝置望遠鏡的機械裝置除了對鏡筒起支撐作用的支架、43地平式裝置一條軸線沿鉛垂線方向，稱為豎直軸；另一條軸線沿水平方向，稱為水平軸。當繞豎直軸旋轉(zhuǎn)時，望遠鏡的地平緯度不變，地平經(jīng)度改變；當繞水平軸旋轉(zhuǎn)時，望遠鏡的地平經(jīng)度不變，地平緯度改變。地平式裝置一條軸線沿鉛垂線方向，稱為豎直軸；另一條軸線沿水平44赤道式裝置天體觀測一般都需要較長的時間，由于天體的周日視運動，望遠鏡最好能跟蹤，最方便的辦法是把一條旋轉(zhuǎn)軸沿平行于天軸的方向放置，這就是“極軸”，這種裝置稱為赤道式裝置，另一條軸線位于天球的赤道面內(nèi)，就是“赤緯軸”。當繞極軸旋轉(zhuǎn)時，望遠鏡的赤緯不變，赤經(jīng)改變；當繞赤緯軸旋轉(zhuǎn)時，望遠鏡的赤經(jīng)不變，赤緯改變。赤道式裝置天體觀測一般都需要較長的時間，由于天體的周日視運動45天文望遠鏡的基本知識ppt課件46天文望遠鏡的基本知識ppt課件47天文望遠鏡的基本知識ppt課件48天文望遠鏡的基本知識ppt課件49雙筒望遠鏡雙筒望遠鏡具有成像清晰明亮，視場大、攜帶方便、價格便宜等優(yōu)點，很適于天文愛好者用來巡天和觀測星云、星團、彗星等面狀天體。在晴朗無月的夜晚用雙筒鏡觀測時，可見在廣闊的視場之中繁星密布，偶爾有一、兩朵星云、星團點綴其間，令人心曠神恰。如果你過去一直使用高倍率、長焦距的天文望遠鏡，也許還沒有意識到自己已經(jīng)失掉了很多觀測的樂趣，那么請試用一下雙筒鏡，你一定會被視場中平時未曾欣賞過的美景深深的陶醉。由于雙簡鏡有著廣泛的用途，所以在市場上它的品種繁多，性能也相差很大。雙筒望遠鏡雙筒望遠鏡具有成像清晰明亮，視場大