(完整版)哈勃望远镜照相原理
天文望远镜原理图
天文望远镜原理图突然找到个不错的东西，天文望远镜的原理图，GIF动图更能加深理解。
折射式天文望远镜折射望远镜，是利用光的折射原理所产生的望远镜。
本视频将系统地简介折射望远镜的基本原理：光来自于我们所见到的物体，然后，它通过了望远镜的镜片后，集中于焦点上，然后再向望远镜目镜射去，产生影像重生。
折射望远镜的缺点就在于：它会改变光的颜色，由于光是由光谱组的，而光谱各自都有自己的特定波长，以至于各种颜色的光并不是都会产生相同的折射，折射望远镜的镜片通过焦聚来改变了光的走向路径，但是，并不是所有颜色的光波会完全地落在望远镜的焦之上的，而是散向别的地方，形成色像差。
当然，可以采用折射镜头组全来改变这种现象。
反射式天文望远镜反射望远镜是使用曲面和平面的面镜组合来反射光线，并形成影像的光学望远镜，而不是使用透镜折射或弯曲光线形成图像的屈光镜。
由于反射镜的造价要比透镜低的多，因此对于大口径的望远镜来说，经常做成反射式的，而不是笨重的折射式。
便携式设计的反射望远镜，虽然镜筒只有500mm，但焦距却可以达到1000mm。
牛顿式反射镜的焦比可以达到f/4到f/8，非常适合观测那些暗弱的河外星系、星云。
有些时候用这种望远镜观测月亮和行星也是很适合的。
如果要进行拍照，使用牛顿式望远镜时非常好的。
但是使用起来要比折反式望远镜要麻烦一点。
牛顿式结构可以很好的会聚光线，在焦点处得到一个非常明亮的像。
牛顿式反射式望远镜结构相对简单，造价低性能优越制作容易的特点，成为业余爱好者自制的首选。
施密特-卡塞格林式天文望远镜施密特望远镜（Schmidttelescope）是一种由折射和反射元件组成的天文望远镜。
1931年为德国光学家施密特﹐B.V.所发明﹐因此得名。
这种望远镜由一块接近平行平板的非球面改正透镜和一个凹球面反射镜组成，星光在望远镜里先通过折射，再经过反射，然后才成像。
施密特望远镜光力强，可见范围大，成像的质量也比较好，因而特别适用于进行流星，慧星，人造卫星等的巡视观测，也常用于大面积造相和天文科普活动。
通过透镜看世界 课件 教科版物理八年级上册
倒立、缩小实像；相当于照相机成像
目镜成像
正立、放大虚像；相当于放大镜成像
望远镜成像
成像：先缩小后放大
02 欣赏：展望遥远的宇宙空间 望远镜的发展史与宇宙的探索
望远镜与宇宙探索
第一个把望远镜指向天空的是意大利物理学家伽利略.
伽利略时代的望远镜
牛顿反射式望远镜
望远镜与宇宙探索
海王星外观为蓝色，原因 是其大气层中的甲烷。 海王星的发现为万有引力 定律提供了有力证据.
D.以上说法都不对
2.显微镜的物镜和目镜的成像原理分别和下列哪
组仪器成像原理类似（ C ）
A.投影仪、照相机
B.照相机、放大镜
C.投影仪、放大镜
D.放大镜、投影仪
练习
3.望远镜能对远处的物体进行视角放大，它利用两 个焦距不同的凸透镜分别作为物镜和目镜，则物镜 和目镜对被视察物体所成的像是（ D ） A.物镜和目镜都成虚像 B.物镜和目镜都成实像 C.物镜成倒立放大的实像 D.目镜成正立放大的虚像
7.通过透镜看世界
01
望远镜
望远镜的基本结构和工作原理、视角
一 望远镜的基本结构
靠
常见的望远镜，它也是由两组凸透镜组成的。 近
被
观
目镜
测
物
体靠近眼睛的Fra bibliotek的凸透镜
凸
物镜
透 镜
二 望远镜的成像原理
望远镜成像光路图： 物镜 物体
目镜
第一次：倒立、缩小、实像 第二次：“正立”、放大、虚像
二 望远镜的成像原理
练习 4.显微镜和望远镜都是由目镜和物镜组成的．作用
相同的是__目__镜____（“目镜” 或“物镜” ），都 成放大、____正__立____的虚像．视角越大看到的物体 就越大的原理被应用到了__望__远__镜___中（“显微镜” 或“望远镜” ）．
天文望远镜成像原理
天文望远镜成像原理天文望远镜是一种利用光学原理观察天体的仪器，它通过聚焦、放大、记录和分析天体的光信号来帮助人类更深入地了解宇宙。
而天文望远镜的成像原理则是其能够实现这一功能的核心。
本文将从光学原理和成像过程两个方面来介绍天文望远镜的成像原理。
光学原理。
天文望远镜的成像原理首先涉及到光学原理。
光学原理是指光在经过透镜或反射镜后的折射、反射和聚焦等现象。
在天文望远镜中，主要涉及到的光学原理包括折射、反射和焦距。
折射是光线在通过透镜时由于介质的折射率不同而产生的偏折现象，而反射则是光线在反射镜上的反射现象。
焦距则是透镜或反射镜的焦点到透镜或反射镜的距离，是决定光线聚焦程度的重要参数。
成像过程。
天文望远镜的成像过程是指光线经过望远镜后形成清晰的像的过程。
在天文望远镜中，成像过程主要包括光线的收集、聚焦和记录。
首先，望远镜通过透镜或反射镜收集来自天体的光信号，然后通过光学原理将这些光信号聚焦在焦平面上，最后通过记录设备记录下这些光信号的分布情况。
天文望远镜的成像原理可以通过以下几个步骤来简单描述，首先，天体发出的光信号经过望远镜的物镜（或反射镜）收集，然后通过物镜（或反射镜）的折射（或反射）作用，光线聚焦在焦平面上，最后，焦平面上的光信号被记录下来，形成清晰的图像。
总结。
综上所述，天文望远镜的成像原理是基于光学原理和成像过程的。
光学原理涉及到光线在望远镜中的折射、反射和聚焦等现象，而成像过程则是指光线经过望远镜后形成清晰的像的过程。
通过对天文望远镜成像原理的深入了解，我们可以更好地理解和利用天文望远镜来观测和研究天体，从而更深入地了解宇宙的奥秘。
望远镜的基本原理
望远镜的基本原理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。
一般分为三种。
一、折射望远镜折射望远镜是用透镜作物镜的望远镜。
分为两种类型：由凹透镜作目镜的称伽利略望远镜；由凸透镜作目镜的称开普勒望远镜。
两种望远镜的成像原理如图1所示。
图1伽利略望远镜是物镜是凸透镜而目镜是凹透镜的望远镜。
光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方（靠近人目的后方）焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像。
伽利略望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。
其优点是镜筒短而能成正像，但它的视野比较小。
把两个放大倍数不高的伽利略望远镜并列一起、中间用一个螺栓钮可以同时调节其清晰程度的装置，称为“观剧镜”；因携带方便，常用以观看表演等。
伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。
其优点是结构简单，能直接成正像。
开普勒望远镜由两个凸透镜构成。
由于两者之间有一个实像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。
但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。
正像系统分为两类：棱镜正像系统和透镜正像系统。
我们常见的前宽后窄的典型双筒望远镜既采用了双直角棱镜正像系统。
这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠，从而大大减小了望远镜的体积和重量。
透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转，成本较高。
因单透镜物镜色差和球差都相当严重，现代的折射望远镜常用两块或两块以上的透镜组作物镜。
其中以双透镜物镜应用最普遍。
它由相距很近的一块冕牌玻璃制成的凸透镜和一块火石玻璃制成的凹透镜组成，对两个特定的波长完全消除位置色差，对其余波长的位置色差也可相应减弱，如图2所示。
哈勃望远镜的工作原理
哈勃望远镜的工作原理1 哈勃望远镜介绍哈勃望远镜是一种非常有历史意义的天文设备，它的发明和创新，使天文学的发展可以翻越界限，开启了一个崭新的天文学领域。
哈勃望远镜又名哈勃空间望远镜，是由哈勃宇宙望远镜的相互组合而成的太空望远镜，该望远镜通过分析宇宙中电离辐射及各种辐射的探测，来获取太空中的宝藏。
2 工作原理哈勃望远镜主要是通过可见光和红外线，以及X射线、紫外线等一系列高能辐射，来观测宇宙空间中爆炸、变色星、星际尘埃云和黑洞等现象。
因为它是一种综合性的观测系统，使它有观测宇宙动态变化的能力，更有助于宇宙观测者了解宇宙中多元现象的本质。
哈勃望远镜获得的信息来源于太空中发出的射线，但是，这些射线在宇宙中传播的距离太远，所以无法直接观测。
为了解决这一问题，哈勃望远镜的反射镜的直径得到了有效的放大，最大的反射镜直径可达十二英尺，这相当于把距离宇宙中许多天体甚至弥散星云的距离拉近了十亿倍。
此外，哈勃望远镜还通过改变镜子接收点光子的位置，以及改变镜子的反射系数，来增强镜子的外部功能。
哈勃望远镜的设计灵活，可以把观测的范围扩大到许多宇宙对象，从而对宇宙的发展趋势进行分析和研究。
3 电子探测系统为了达到观测宇宙最深处的目的，哈勃望远镜有一个电子数字探测阵列系统，该系统由五百多个高灵敏仪器组成，能够探测不同波长范围内宇宙中所有射线，包括可见光、红外线和X射线等，还能够寻找彗星等宇宙中的细微天体。
最后，电子数字探测器把收集到的信息存入计算机，随着数据的不断累积，天文学家可以利用这些信息来提取更多的宇宙科学研究成果。
4 总结哈勃望远镜的发明，使得宇宙的研究和观测有了新的可能性。
它将宇宙中高精度、大视场、多波段和多尺度的观测手段有效结合在一起，极大地丰富了宇宙的观测功能，也推动了科学技术的发展。
哈勃望远镜的工作原理，就是利用其设计优秀的光学镜片，以及一套先进的电子探测系统，对宇宙中晦暗空间的微小变化进行大规模洞察，为宇宙科学的发展提供重要的参考数据和历史记录。
5.5跨学科实践制作望远镜+课件+2024-2025学年人教版物理八年级上册
12.下图是某望远镜内部的部分光路图,物镜是凸透镜,O为光心,F为物镜焦点,焦距为
500 mm。
第五章 透镜及其应用
第5节 跨学科实践制作望远镜
知识梳理
导学园地
1.望远镜的基本原理 (1)基本构造:望远镜有不同的类型,其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的。
Ⅰ. 简 易 望 远 镜
的物镜相当于
一个焦距较大
(2)基本原理:物镜的作用是使远处的物体在 焦点 附近成实像,目镜的作用相当于一个
_放__大___镜___,用来把这个像 放大 。 (3)物体对眼睛所成视角的大小不仅和物体本身的大小有关,还和____物___体__到___眼___睛__的___距离
4.关于如图所示的望远镜,下列说法正确的是( A )。
A.靠近眼睛的镜片为目镜,靠近被观测物体的镜片为物镜 B.它的物镜和目镜都是凹透镜 C.它的物镜相当于投影仪 D.它的物镜与显微镜的物镜成像原理相同
5.下列关于望远镜的说法不正确的是( A )。
A.所有的望远镜都是由两个凸透镜做成的 B.望远镜的物镜可以是凹面镜 C.我们看到远去的汽车越来越小,是因为它对我们的眼睛所成视角在逐渐减小 D.望远镜的物镜(凸透镜)成缩小的实像
6.哈勃望远镜的物镜直径达4.3 m(其光学主镜口径为2.4 m),制造如此大的物镜是因为
( C )。 A.物镜越大我们看到的像越大 B.物镜越大,通过物镜所成的像就越大 C.物镜越大,就能把越多的光会聚起来,使所成的像更加明亮 D.以上说法都是错误的
哈勃太空望远镜
哈勃望远镜哈勃空间望远镜（Hubble Space Telescope，缩写为HST），是以天文学家爱德温?哈勃（Edwin Powell Hubble）为名，在轨道上环绕着地球的望远镜。
它的位置在地球的大气层之上，因此获得了地基望远镜所没有的好处-影像不会受到大气湍流的扰动，视相度绝佳又没有大气散射造成的背景光，还能观测会被臭氧层吸收的紫外线。
于1990年发射之后，已经成为天文史上最重要的仪器。
它已经填补了地面观测的缺口，帮助天文学家解决了许多根本上的问题，对天文物理有更多的认识。
哈勃的哈勃超深空视场是天文学家曾获得的最深入（最敏锐的）的光学影像。
目录原理简述发展历史广域照相维护改进数据处理哈勃成就后继有人作品欣赏原理简述发展历史广域照相维护改进数据处理哈勃成就后继有人作品欣赏展开哈勃太空望远镜(4张)编辑本段原理简述大气层中的大气湍流与散射，以及会吸收紫外线的臭氧层，这些因素都限定了地面上望远镜做进一步的观测。
太空望远镜的出现使天文学家成功地摆脱地面条件的限制，并获得更加清晰与更广泛波段的观测图像。
空间望远镜的概念最早出现上个世纪40年代，但一直到上个世纪90年代，哈勃空间望远镜才正式发射升空，并观测迄今。
哈勃空间望远镜属于美国航空航天局(NASA)与欧洲航天局(ESA)哈勃望远镜的太空图的合作项目，其主要目标是建立一个能长期在太空中进行观测的轨道天文台。
它的名字来源于美国著名天文学家埃德温?哈勃。
1990年4月25日，由美国航天飞机送上太空轨道的"哈勃"望远镜长13.3米，直径4.3米，重11.6吨，造价近30亿美元。
它以2.8万公里的时速沿太空轨道运行，清晰度是地面天文望远镜的10倍以上。
同时，由于没有大气湍流的干扰，它所获得的图像和光谱具有极高的稳定性和可重复性。
哈勃望远镜帮助科学家对宇宙的研究有了更深的了解。
然而，由于美国航空航天局将哈勃SM4确定为最后一次维修任务，因此，哈勃的退役在即，而它新的继任者詹姆斯?韦伯太空望远镜（JWST）将发射升空，并逐步接替哈勃太空望远镜的工作。
第十四讲 哈勃望远镜
第十四讲哈勃望远镜简介哈勃望远镜（Hubble Space Telescope）是由NASA和ESA合作研制建造的一颗太空望远镜，于1990年在太空中发射升空，是目前世界上最著名的天文观测设备之一。
哈勃望远镜采用了先进的科技和设计，可以在太空中观测到远离地球数千万光年的天体。
设计与构造哈勃望远镜的重量约为11吨，长度约为13.2米。
它的主要部件包括反射镜、光学与仪器附件、太阳面罩盖、太阳电池板、舱口适配器和姿态控制器等。
反射镜是哈勃望远镜最重要的部件之一，直径为2.4米，由金属镜片反射望远镜范围内的光线。
反射镜的制造需要高精度的机器设备和技术，而哈勃望远镜的反射镜是采用了先进的车削和抛光技术制造而成的。
它的表面精度可以达到将光线反射到波长1/50，000个分之一的精度。
这样的高精度保证了哈勃望远镜的强大观测能力。
观测能力哈勃望远镜的观测能力突出，它可以观测到远离地球超过10亿光年的天体。
它对宇宙深度、星系演化和宇宙中心黑洞等问题的研究做出了重要贡献。
在哈勃望远镜的镜头下，科学家们可以看到大约1万个星系和10亿多颗恒星，它帮助我们从全新的角度观测宇宙和宇宙中的物质运动。
重要发现哈勃望远镜是人类观测宇宙的杰出工具，它所做出的重要发现可以让我们更加了解宇宙的运行和演化。
以下是哈勃望远镜做出的重要发现：宇宙的加速膨胀2001年，哈勃望远镜在观测遥远的超新星时发现，宇宙正在加速扩展。
这个结果彻底改变了人们对宇宙膨胀运动的认识，也让哈勃望远镜成为有史以来最重要的天文学发现之一。
这个发现对宇宙学的研究有着巨大的影响。
深空图像哈勃望远镜拍摄了宇宙史上最远的星系照片，让我们能够在不同时间和空间位置的星系中了解宇宙的演化轨迹。
行星哈勃望远镜已经发现了数百颗行星，其中一些甚至位于所谓的“宜居带”中，也就是距离恒星适中、表面温度适宜生命存在的区域，这可能有助于未来探索外星生命。
哈勃望远镜的升级哈勃望远镜的升级是不断进行的，主要是向它添加更先进的仪器和技术。
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去除这些恼人的宇宙“涂鸦”。
首先在两张照片中找出那些只在其中某一张照片中才出现的宇宙线痕迹并且删除它们。然 后合并这两张已经没有“雪花”的照片，以此来提高图像信噪比。当然与此同时还有一些 诸如“暗流”、“平场”以及“电荷转移效率”等和仪器本身性质有关的改正需要做。虽 然已经做了这么多处理工作，不过还是会有一些宇宙线和瑕疵需要进一步的处理
上图是彻底清理完之后的PC1照片。
这是另外3张处理完 的由另外3架相机使用电离 氧滤光片所拍摄的照片，是 最终照片。而且已经经过了 方向的调整
拼接
类似于透过放大镜看东西，每张照片都有不同程度的扭曲变形。为了 把这4张由不同相机拍摄的照片精确地拼接成一幅图像，就必须要测量 并且修正这些扭曲和变形。一旦完成这一步骤，4幅照片就可以完美地 合成出一张鹰状星云在电离氧滤光片下的照片了。
WFPC2的视场大约包含了1600×1600 个像素，这使得它大致相当于一台250万 像素的数码相机。虽然WFPC2所拍摄的图 像也不是真彩色的，但是它所能看到的 景象比起彩色胶卷来更接近于肉眼。
照片的右上角为什么会少了一块？
WFPC2事实上是由4架相机组成的——3架大视场照相机（WF）和1架行星照相机（PC1）
哈勃望远镜的第一张照片
鹰状星云
1995年4月1日哈勃空间望远镜上的 大视场和行星照相机2（WFPC2）拍摄了 鹰状星云的照片。就像普通的数码相机 一样，WFPC2也使用电荷耦合器件（CCD） 而不是胶卷来记录影像。CCD是一个由光 敏器件组成的阵列，其中最小的单元被 称为“像素”。而它的作用则是把接收 到的光信号转化成电信号。
首先，宇宙射线和其他噪音会出现在拍摄的照片中。这个我们下面会想办法 把它们去掉。
其次，我们现在看到仅仅是来自PC1的图像，一会儿还要处理3架WF相机的图 像。
再次，我们现在看到是每架相机能拍摄的4种颜色中的一种。就像电视机的色 彩是由红、绿、蓝组成的一样，最终的照片也是综合不同颜色滤光片的照片而成 的。不同的原子会在特定的波长上发出特有的辐射，因而具有特殊的颜色
缝合
对氢原子和硫离子所拍摄的照片也要进行类似地处理。 它们之间会有细微的不同。比较不同原子所发出的光线使得 我们不仅能得到一张漂亮的照片，还能告诉我们许多其中有 用的物理细节。
氢离子
硫离子
为了体现出这些照片的不同，最好的办法就是不同的照片使用不同 的颜色，这样也可以显现出鹰状星云不同区域物理性质的不同。
氧离子
氢原子 硫离子
精品课件！
精品课件！
氢分子 气体
照我片们中看手到指的状是的鹰气状体柱星中云正中在一形部成分年浓 轻密的的恒氢星分。子这些气恒体星和胚尘胎埃会云从。周照围片的星上云下 中的汲跨取度物大质约不断是生4光长年，。但是（照片上方不
可见的）新生恒星所发出的紫外光会“蒸
发”星云中的气体，并且造就了这些柱状 的结构。
Байду номын сангаас
WFPC2的每台照相机每架都会使用它们的4块滤光片格 拍摄两张照片，以此来消除照片中的宇宙线。 “雪花” 就是宇宙线和CCD相撞的时候所产生的，而宇宙射线是 以接近光速运动的原子核。每次宇宙线撞上CCD的时候 就会留下一道痕迹，干扰我们想要拍摄的影像。幸运的 是，宇宙线是随机的，因此它们在两张不同的照片上会 留下不同的痕迹。所以只要比较两张不同的照片就可以
下面我们来看一下哈勃照片的诞生 过程
不同的原子会在特定的波长上发出特有 的辐射，因而具有特殊的颜色。这使得 天文学家可以只拍摄某种原子所发出光 线的照片。对于鹰状星云的照片，WFPC2 使用的滤光片使得它可以拍摄来自氢原 子、硫离子以及电离氧所发出光线的照 片，而第4片滤光片则只能让恒星所发出
的光通过。
寻找残留的宇宙射线和其他瑕疵的一个办法是比较使用4个 不同滤光片所拍摄的4幅图像。另一个方式则是把图像和恒 星图像的轮廓进行比较。如果某个亮点的轮廓和恒星的不 一样，那么就有可能是需要清除的漏网宇宙线或者是其他 瑕疵。
上图显示的就是用白色标记出的残留亮点，用红色背景 是为了让瑕疵更容易显现出来。
彻底清理