天文学基础08-望远镜
天文望远镜的原理
天文望远镜的原理
天文望远镜是利用凸透镜或反射镜等光学元件，使天体像变得放大、明亮、清晰，从而能够观测天体的仪器。
常见的望远镜分为折射式和反射式两种。
1.折射式望远镜
折射式望远镜利用凸透镜将光线屈折，将目标光线聚焦在光阑处，再由次级光学元件（如目镜）将光线放大到观察者的眼睛中。
光阑是一个管形光学元件，它通过限制进入望远镜的光线来减少散射和干扰，并使光线沿着视轴的准确路径传输。
2. 反射式望远镜
反射式望远镜使用反射镜而非透镜来聚集并放大目标光线。
观测者从镜筒的侧面插入眼睛，在望远镜背面的平面或略微倾斜的掩盖原理上放置一个小的板片，称为二次镜。
光线从目标天体进入望远镜的主射线（光路）并被反射并聚焦在凹面的放大镜中，如Cassegrain、Newtonian或Ritchey-Chrétien等设计中。
次级镜将图像反转并拉伸，以便望远镜提供更大的视野。
总之，望远镜利用光学原理将远处的天体像放大，使人们能够观测到更远、更微小的天体，为天文学研究提供了有力的工具。
天文望远镜知识
天文望远镜知识天文望远镜是一种用来观测天体的仪器。
它的发明和使用对于人类认识宇宙的进步起到了重要作用。
在这篇文章中，我们将介绍天文望远镜的起源、种类、使用方法以及它对天文研究的重要意义。
天文望远镜的起源可以追溯到古代。
早在公元前5世纪，希腊学者伽利略就发明了用来观察月亮和行星的望远镜。
随着科技的进步，现代望远镜在形态和功能上有了极大的变化。
目前常见的天文望远镜有光学望远镜、射电望远镜、红外望远镜等。
光学望远镜是最常见的一类望远镜。
它使用透镜或反射面来聚集光线，使天体的细节变得清晰可见。
望远镜的口径越大，分辨率就越高，能够观测到更远的天体。
在透镜望远镜中，人们通常使用的是折射望远镜，它利用透镜的光折射性质来聚焦光线。
而反射望远镜则是利用反射面反射光线，并通过次级镜或器件进行聚焦。
射电望远镜则利用射电波来观测天体。
射电波的频率低于可见光，因此能够穿过大气层，使天文观测免受大气的影响。
科学家通过收集和分析射电波的数据，来研究宇宙中的星系、恒星和其他天体。
射电望远镜也可以用于搜索宇宙中的无线电信号，例如宇宙微波背景辐射，这是宇宙大爆炸留下的辐射。
红外望远镜则用于观测天体放射出的红外辐射。
红外光波长长于可见光，因此红外望远镜可以帮助科学家发现可见光无法看到的天体或现象。
例如，它可以探测到新生恒星的形成过程，研究黑洞、星际尘埃和星系等。
天文望远镜对天文学研究起到了重要的推动作用。
它们帮助科学家观测和探索宇宙的奥秘，例如了解星系的形成和演化过程，发现新的行星和恒星，研究黑洞和暗物质等。
通过观测不同波长的辐射，科学家还可以了解宇宙的年龄、构造和起源等问题。
为了获得准确而有意义的观测结果，使用天文望远镜时需要一些技巧和注意事项。
首先，选择合适的观测地点非常重要，要远离人口密集区和光污染区域。
其次，望远镜的使用需要一定的专业知识和技能，例如准确对准和调焦望远镜，以及正确选择观测参数。
最后，观测的时间和天气也会对观测结果产生影响，通常来说，晴朗无云的夜晚是最好的观测时机。
天文望远镜的构造与原理
天文望远镜的构造与原理天文望远镜是一种专门用于观测天体的光学仪器，广泛应用于天文学、地球物理学以及遥感科学等领域。
一、天文望远镜的基本构成天文望远镜一般由光学系统和机械系统两部分构成，其中光学系统由望远镜主镜（或物镜）、目镜、支架和调焦装置等组成，而机械系统主要包括支架、电子等控制系统以及机械部件等。
1.望远镜主镜（或物镜）望远镜主镜（或物镜）是望远镜的核心部件，一般由一块高质量玻璃制成。
它的主要作用是将天体发出的光线聚集到一个点上，形成清晰的像。
2.目镜目镜是望远镜的辅助光学装置，用于观察望远镜主镜形成的像。
一般来说，目镜的倍率比较小，一般在10-100倍之间。
3.支架望远镜的支架是望远镜的重要组成部分，其主要作用是支撑望远镜主镜和目镜，并使之能够动态地跟随天体的运动。
4.调焦装置调焦装置是望远镜的一个重要组成部分，主要用来调整望远镜的焦距，以便得到清晰的图像。
二、天文望远镜的原理天文望远镜的原理主要是利用光线在不同介质中的传播速度不同，使得从天体发出的光线被望远镜主镜（或物镜）反射或屈折，最终形成清晰的像。
1.反射望远镜原理反射望远镜主要利用反射原理，即将天体发出的光线反射到一个聚焦点上，形成清晰的像。
在反射望远镜中，望远镜主镜一般为一个拱面形状，在此拱面上反射的光线将汇聚于一个点，即对焦点。
要得到清晰的图像，目镜也需要调焦。
2.折射望远镜原理折射望远镜主要是利用屈折原理，将从天体发出的光线经过物镜的折射后，聚焦到一个点上，形成清晰的像。
在折射望远镜中，物镜一般为一个双凸面镜，在该镜面上折射过去的光线将汇聚于一个点，即对焦点。
三、天文望远镜的应用天文望远镜的应用非常广泛，可以应用于天文学研究、遥感科学以及地球物理学等领域。
在天文学研究中，天文望远镜主要用来观测各种天体，例如恒星、行星、星系、星云等。
通过观测这些天体的光谱、亮度、形状等信息，可以得出诸如天体运动、性质等信息，对于研究宇宙发展历史等宏观现象具有重要意义。
八年级望远镜知识点归纳总结
八年级望远镜知识点归纳总结望远镜是一种用于观测远距离天体的仪器。
通过望远镜，我们可以观察到并了解到更多的天体现象和宇宙奥秘。
在八年级的学习中，我们学习了望远镜的原理、种类和使用方法。
下面是对八年级望远镜知识点的归纳总结。
一、望远镜的原理望远镜的原理主要包括光学望远镜和射电望远镜两种。
1. 光学望远镜原理光学望远镜的主要原理是利用透镜或反射镜来聚集光线，形成放大的像。
透镜望远镜根据透镜的位置分为折射望远镜和投影望远镜；反射镜望远镜则是利用反射镜来聚集光线。
2. 射电望远镜原理射电望远镜则是利用天体辐射中的微波和射电信号来观测天体。
它通过接收电磁波信号，并将其转换成图像或数据，帮助科学家研究宇宙中的各种现象。
二、望远镜的种类根据不同的使用目的和原理，望远镜可以分为几种不同的类型。
1. 折射望远镜折射望远镜利用透镜来聚焦光线，形成物体的放大像。
例如，天文望远镜常常使用两组透镜构成的目镜作为光学系统。
2. 反射望远镜反射望远镜则使用反射镜而非透镜来聚焦光线，形成物体的放大像。
通过反射镜的反射，光线可以聚焦在焦点上，并通过目镜观测。
3. 射电望远镜射电望远镜主要用于观测天体的微波和射电信号。
它利用大型射电反射镜或天线接收和放大信号，再通过数字处理和分析来得到有关天体的信息。
三、望远镜的使用方法和注意事项为了正确地使用望远镜并获得更好的观测效果，我们需要了解一些使用方法和注意事项。
1. 调节望远镜焦距在观测过程中，我们可以通过调整望远镜的焦距来改变观测图像的清晰度。
不同的观测目标可能需要不同的焦距。
2. 避免抖动在使用望远镜时，我们需要尽量避免抖动，以保持图像的清晰度。
我们可以使用三脚架或其他稳定的支架来固定望远镜。
3. 观测条件选择天气和观测时间是影响观测质量的重要因素。
选取晴朗的天气和适合的观测时间，会使得观测结果更加准确。
4. 清洁镜片和镜面保持望远镜的清洁是保证观测质量的重要因素。
定期清洁镜片和镜面，注意使用正确的方法和工具。
望远镜的基础知识
望远镜的基础知识天⽂望远镜的基本知识（⼀）要了解天⽂望远镜的基天⽂望远镜有折射式、反射式和折反射式3种：1、折射式使⽤起来⽐较⽅便，视野较⼤，星像明亮，但2⽚双3⽚复消⾊差物镜。
不过，消⾊差或复消72种⾊光(红和兰光)消除⾊差，⽽复消⾊差物镜除2种⾊光消⾊差之外，还对第3种⾊光(黄光)消除了剩2、反射镜的优点是没有⾊差，但是，反射镜的彗差和2种。
前者光学系统简单、价格便宜，球⾯反主镜和⽬镜都在后⾯，成像质量较好，价格也较贵。
3、折反射镜兼顾了折射镜和反射镜的优点：视野⼤、价格还不及三分之⼀。
折反射镜有施密特-卡塞-卡塞格林式2种，后者⼜称马-卡镜。
-卡镜有2⽚式和3⽚式2种。
譬如：BOSMA马卡150/l800 BOSMA马卡200/2400都是3⽚式，因像质⽐2⽚式更好，合理选择望远镜的焦距选择望远镜的焦距，与你想要观测的天体有关。
如果你6，长焦15，介于两者之间称之为中焦距（使⽤增倍镜可以成倍延长望远镜的焦距。
）放⼤倍数并⾮越⼤越好天⽂望远镜倍率=F／f，即望远镜物镜焦距除以⽬镜焦1．5倍物镜的⼝径(以毫⽶数表⽰)，⽤⼝径100不得⼤于125倍。
最佳宁静度时，可达190倍；⼝径200倍。
最佳宁静度时，可达340倍。
实际上对于爱好者观测明亮的天体，最⼤倍率可达2倍，2．5倍物镜的⼝径(以毫⽶数表⽰)。
不过，过⼤的倍数更暗，同时⼤⽓抖动也放⼤了，使影像更模糊。
根据个⼈的经济能⼒，尽可能选择⼝径⼤的望远镜1、⼝径⼤，接收到的光能量就多，可以观测到更暗的;2、⼝径⼤，最⼤有效放⼤倍数V就⼤，因为V=主镜⼝D?2.5(以毫⽶数表⽰)；3、⼝径⼤，分辨率⾼，可以观测到⾏星更多细节，可*分辨率是衡量望远镜光学性能好坏的最重要指标。
分辨率(分辨⾓)＝140"／D，当望远镜⼝径等于100毫⽶=140"／100=1.4"分辨⾓理论上讲，只是与⼝径有关，实际上与光学设2倍理论分辨⾓，就算得上是优质望远镜，⽽BOSMA马150/l800，经进⼝计量仪器检验，分辨⾓优于1"，已接近140”／150。
天文学中望远镜观测技术的使用教程
天文学中望远镜观测技术的使用教程天文学是一门研究宇宙的科学，而望远镜则是天文学中最重要的工具之一。
通过望远镜，我们可以观测到遥远的星体、行星和星系，探索宇宙的奥秘。
然而，望远镜的使用并非易事，需要一定的技巧和知识。
本文将为您介绍天文学中望远镜观测技术的使用教程，帮助您更好地使用望远镜进行观测。
首先，我们需要了解望远镜的基本结构和工作原理。
望远镜主要由物镜、目镜、镜筒和三脚架组成。
物镜是望远镜的核心部件，它负责聚集光线并形成像。
目镜则是用来观察物体的部件，通过目镜我们可以看到物体形成的像。
镜筒是把物镜和目镜连接起来的管状结构，而三脚架则用于支撑望远镜并保持其稳定。
在观测之前，您需要选择一个适合的观测地点。
最好选择一个没有光污染的地方，远离城市和其他光源。
光污染会影响您观测到的物体清晰度和亮度，所以选择一个适合的观测地点非常重要。
接下来，您需要了解望远镜的校准和调焦技巧。
望远镜的校准包括对准望远镜和找到观测目标。
对准望远镜意味着将望远镜的光轴与地平线垂直，并使目标始终保持在目镜的视野中。
为了对准望远镜，您可以使用地平仪或级尺来帮助您调整望远镜的姿态。
找到观测目标需要一定的知识和技巧。
您可以使用星图、星历和行星位置表来帮助您找到观测目标的位置。
调焦是另一个重要的技巧。
望远镜的调焦取决于观测对象的距离和清晰度。
调整望远镜的焦距可以使观察到的物体变得更加清晰。
当然，不同类型的望远镜在调焦方面可能会有一些不同，所以您需要查阅相关的使用手册来了解如何正确地调焦。
在观测过程中，您还需要注意望远镜的使用技巧。
首先，保持望远镜的干燥和清洁。
过多的灰尘、露水或其他污物都会影响望远镜的观测效果。
定期用专用清洁工具轻轻擦拭望远镜的镜片和镜面，以保持其清洁。
其次，保持望远镜的稳定性。
使用稳固的三脚架并确保其稳定，以防止望远镜在观测过程中晃动。
最后，注意控制望远镜的亮度和对比度。
根据观测对象的亮度和天气条件，适当调整望远镜的亮度和对比度，以获得更好的观测效果。
天文望远镜
天文望遠鏡 名詞釋疑 （Telescope Terms）1雙筒望遠鏡一枝雙筒望遠鏡其實已是一件非常有用的天文觀測工具。
天文觀測用的雙筒鏡一般以7x50、8x40及10x50為合；這幾對數字內的7x、8x及10x代表望遠鏡能分別放大7倍、8倍及10倍，而40及50則代表望遠鏡的鏡頭口徑是40mm及50mm。
倍數太大的雙筒鏡會同時把我們正常的手震放大，令影像搖擺不定，難以手持觀測；而口徑太大的雙筒望遠鏡由於重量大增，亦必須使用腳架輔助。
在購買雙筒望遠鏡時，必須留意目鏡視場不應太小。
意即利用雙筒鏡觀測時，所看到的範圍要盡量大。
這樣，用雙筒鏡觀測夜空時，感覺便會更震撼。
為了更佳的雙眼觀測感覺，有些觀測者追求口徑達80mm至150mm等的大口徑的雙筒鏡。
購買較大口徑的雙筒鏡時，要有適當的心理準備，因為口徑大於80mm的雙筒鏡連同地平座架，重量往往可達三、四十磅。
有些觀測者更因此而自製觀測椅，令觀測感覺更完美。
另外，大口徑雙筒鏡最佳為附有90o或45o 屈折稜鏡，因為這可方便觀測近天頂地區，配合地平腳座使用時便可令觀測更舒適；否則，在觀察仰角高於40o之物體時，若不是躺下或有特製之觀測椅，頸部將會非常辛苦，有失雙筒觀測的原意。
2天文望遠鏡望遠鏡可謂是天文觀測中一項不可或缺的工具。
天文觀測用的望遠鏡其實是有好幾種類型。
它們分別是A折射式望遠鏡、B反射式望遠鏡和C折反射式望遠鏡。
－A折射式望遠鏡（Refractor）原理是利用一組可令光線聚焦的凸透鏡組合把光線聚焦然後再利用另一組鏡片把焦點放大。
－B反射式望遠鏡（Reflector）原理是利用這塊呈拋物凹面的反射鏡把光線聚集，然後再用一塊放在鏡筒前端的較細小反光鏡把光反射到鏡筒外，再利用目鏡造出放大的影像。
反射鏡雖然有一個副鏡阻擋著視線，但是，透過反射鏡所造出來的影像是看不到副鏡的座架的。
這是因為影像是經望遠鏡聚焦後才造成影像，而並非像平光鏡般純粹作出反射。
反射式望遠鏡又分多種類型，業餘天文觀測者多利用牛頓式（Newtonian）及卡式（Cassegrain）。
天文望远镜原理和制作方法
天文望远镜原理和制作方法【前言】天文望远镜被称为人类认知天空的“窗口”，它的原理和制作方法是天文学界的重要课题。
本文将按照原理和制作方法两个方面分别介绍天文望远镜的相关知识。
【原理】1. 凸透镜原理凸透镜原理是望远镜原理的基础，它的作用是将光线聚集在一点上，形成清晰的像。
望远镜中一般采用两个凸透镜，它们分别被称为“目镜”和“物镜”。
物镜将光线分散，造成的象称为“倒立实像”，而目镜将实像聚集，再次放大，形成“倒立虚像”。
2. 反射镜原理反射镜原理是现代望远镜制作的主流技术。
望远镜中采用的反射镜形状多样，但大多数都是凸面镜。
光线首先被反射镜上的小镜子反射，然后被聚集在焦点上，形成影像。
反射镜的优点是可以通过增大镜面面积来增加球面像的质量，但镜面品质的要求比较高。
【制作方法】1. 凸透镜制作凸透镜的制作方法比较简单，只需要在透镜材料上切割出固定形状，通过打磨形成完美的曲面即可。
不过这种方法需要非常高的技术精度，因为透镜表面的微小凹凸不仅会影响像质，还会影响折射率。
2. 反射镜制作反射镜制作的一般流程是先确定反射面的曲线形状，再通过数学计算得到曲面结构的大小和形状。
完成设计之后，采用拔丝（wire drawing）或电火花加工的技术制作反射面。
反射镜是大型望远镜的关键部件之一，其制作过程的精度要求比较高，所以需要进行复杂的仪器校准。
【结尾】天文望远镜原理和制作方法是在人类如今的科技基础下发展出来的成果，对于了解天空和地球宇宙的奥秘具有非常重要的作用，希望本文对于广大天文学爱好者有所启示。
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F为物镜的焦距，f为目镜的焦距。
Gmin=D/d（眼）
Gmax=4×60/θ"
放大率不是望远镜最重要的指标。一般目视望远镜的放大率为 30倍到300倍为宜。
底片比例尺α=206265/F，单位（"/mm）
6、极限星等（贯穿本领）
极限星等是望远镜可以观测到最暗的天体的能力。
mv=2.1+5lgD
这是个粗略估算的公式，其中D是以毫米为单位的有效口径。
※天文光学观测仪器系统主要包括望远镜、辐射分
析器、探测器和记录器。
辐射分析器：摄谱仪、视频仪、干涉仪、滤光片 探测器：照相底片、光电倍增管、CCD
1609
1、折射望远镜
年 伽 利 略 自 制 世 界 首 台 望 远 镜
折射望远镜优缺点：
优点： 使用方便，适合导星。 视场较宽，适合观测日、月、彗星等延伸天体。 焦比较长，适合观测近地天体。
目前地面最大的光学望远镜凯克的口径是10米，可以看到22 等星。
2、光力（A）
望远镜的光力也较相对口径，即口径D和焦距F之比。光 力的倒数叫焦比，常写为F/(焦比)。
望远镜的光力越大，观测有视面天体就越有利，因为天 体的亮度与光力A2成正比。
例 如 ： 天 文 社 的 折 射 望 远 镜 是 60900 型 ， 即 60mm 直 径 900mm焦距，反射望远镜是150750，即150mm口径， 750mm焦距，分别计算两者的光力。
上海天文台佘山观测站40cm双筒望远镜
上海天文台佘山观测站40cm双筒望远镜
北 京 天 文 台 兴 隆 观 测 站 反 射 望 远 镜
2.16m
VLT的箱式圆顶
史上最强的双筒望远镜LBT
哈勃太空望远镜
*§8.3 天文射电望远镜
名称 超长波 长波 中波 短波 微波 红外光 可见光 紫外光 软X射线 硬X射线 γ射线
分段 无线电波段
光学波段 X射线波段 γ射线波段
二、大气窗口
地球大气层屏蔽了绝大部分来自天体的辐射，包括紫 外光、X射线、 γ射线等，仅留下两处透明的“窗口”： 光学窗口和射电窗口。
§8.2 天文光学望远镜
一、光学望远镜的类型
考察天赤道附近的一颗赤纬为δ的恒星从视场中心到边缘经过 的时间可计算望远镜的视场：
ω´= t δ （其中时间t以秒为单位，视场角直径以角分为单位）
4、分辨本领（分辨率）（R）
望远镜的分辨本领是指望远镜能分辨天体细节的能力。 分辨角越小，分辨本领越高。
恒星是“点光源”，日月、行星、星云等叫“有视面天体” 或“延展天体”。最小分辨角是指望远镜刚好可分辨的两个 点光源的角距或延展天体视面细节的焦距。
θ=1.22λ/D
目视观测最敏感波长为0.555微米，当D以毫米为单位时， 目视观测分辨角的角秒值为：
θ"v=140"/D
黑白照相机观测时最敏感的波长一般为0.44微米，所以照相
观测的分辨角的角秒值为：
θ"c=110"/D
5、放大率（G）和底片比例尺(α)
望远镜的放大率实际上是视角的放大率。
G=F/f
A1=60/900=0.06667
1/A1=15
A2=150/750=0.2
1/A2=5
照相机镜头的光圈数就是焦比。
3、视场（ω）
望远镜的成像良好区域所对应的天空角直径的范围叫作 望远镜的视场，用角度（°）表示
视场的理论值初步计算公式：tan(ω/2)=D/F
更严格地，根据目镜的工作视场角半径ω´和放大率G计算： tan(ω/2)=tan(ω´/2)/G
三、当代光学望远镜
最大的光学单体望远镜——凯克I、凯克II（10m） 最大的有效口径望远镜（组）——LBT（11.8m） 世界最大的折射望远镜——克拉克2.01m 中国最大的光学望远镜——北京天文台2.16m
上海天文台1.56m 哈勃太空望远镜2.4m反射式
上海天文台佘山观测站1.56m反射望远镜
天文学基础
（公共选修课教程）
§8 望远镜
了解光学望远镜的分类和结构，知道衡量 望远镜优劣的技术指标。
重点：望远镜的分类和结构； 难点：望远镜的技术指标及基本的计算方法。
§8.1 电磁波谱和大气窗口
一、电磁波谱
天文学家研究恒星最主要的信息源是来自恒星的 电磁波辐射。电磁波是原子中的低能核作变速运 动时产生的。
缺点： 有色差。 口径有限制。 玻璃对近红外光吸收较多。
16
2、反射望远镜
寸 牛 顿 式 反 射 望 远 镜
反射望远镜优缺点：
优点： 口径可以做大，重量和尺寸都能减小。 消除色差。 适合观测深空天体。
缺点： 导星不方便。 反射镜会氧化。 有象差。
a 主焦点式 b 牛顿式 c 卡塞格林式或R-C式 d 折轴式
1、口径（D）
望远镜的口径指望远镜的有效通光直径。口径越大收集 的光量越大，聚光本领越强，就能观测到更暗的天体。
物镜收集星光的能力与其面积（πD2/4）成正比，而通光 口径与恒星的亮度成反比。 星等数m与亮度E的关系：m=-2.5lgE m1-m2=-2.5lg(E1/E2)
m1-m2=-2.5lg(D2/D1)2
310mm
3、折反射望远 镜
口 径 折 反 射 望 远 镜
折反射望远镜优缺点：
优点： 消除色差、象差。 其他同反射望远镜。
缺点： 价格较高
二、光学望远镜的主要技术指标
衡量天文望远镜光学性能的好坏主要有六个参量：
（1）通光有效口径 （3）视场 （5）放大率
（2）光力，即相对口径 （4）分辨本领（分辨）率 （6）极限星等（贯穿本领）
λν= c （波长×频率=传播速度）
电磁波谱分段
波长 >10km 1km ～ 10km 100m ～ 1km 10m ～ 100m 1mm ～ 10m 0.76μm ～1mm 0.4μm ～ 0.76μm 10nm ～ 0.4μm 0.1nm ～ 10nm 0.001nm ～ 0.1nm <0.001nm