天文望远镜的基本知识PPT课件

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赫歇尔的望远镜
• 1781年3月13日，英国 天文学家威廉.赫歇尔 （1738-1822）用他自 制的口径15厘米的反射 镜发现了天王星，把太 阳系的尺度扩大了一倍。
• 发现了天王星后，赫歇 尔磨制的望远镜口径越 来越大，他是使反射镜 大型化的始祖。
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• 1789年赫歇尔制 成当时世界上最 大的望远镜。口 径1.22米，焦距 12.2米。
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卡塞格林反射镜
• 在牛顿反射镜问世后不久，法国人卡塞格林（16251712）在1672年提出了又一种反射望远镜的设计方案， 主镜是抛物面镜，副镜是凸双曲面镜，主镜中间开有 圆孔， F1是主镜的焦点暨副镜的一个焦点，根据双曲 面的光学特性，光线经副镜会聚后，必聚焦于副镜的 另一个焦点F2处。这种反射镜目前还经常采用。
• 开普勒式：以凸透镜做物镜，凸透镜做目镜。是将物镜
所成的实像用凹透镜组的目镜放大，获得倒像，由于其
视场大，在目镜组中可以安装十字丝或动丝，天文观测
中多采用此种类型的望远镜。
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望远镜
• 17世纪望远镜刚出现时，不仅口径较小，而且成像质量相 当差。因为当时的物镜都是单透镜，像差，特别是其中的 色差非常严重，它使观测到的天体不能呈现出清晰的像， 而是带五颜六色光圈的像斑。
天文望远镜 的基本知识
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天文望远镜的发展历史 及基础知识
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天文学是一门古老的学科，在人类的文明史中占有重要的地 位。观测是天文学实验方法的基本特点，不断地创造和改革 观测手段，是天文学家致力不懈的课题。
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北京古观象台
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浑- 仪
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简仪-
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第 谷 在 观 测
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• 1608年荷兰的眼镜 商汉斯.里帕席根据 学徒的偶然发现，制 成了第一架望远镜。
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施密特望远镜
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射电望远镜
• 1931年至1932年，美国的电信工程师央斯基（1905-1950）在 研究无线电短波通讯中的各项干扰因素时，用无线接收天线， 接收到来自银河中心的电磁辐射，开创了射电天文学。
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射电望远镜
• 澳洲帕克斯-射电望远镜
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密云天线阵
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大气窗口
• 地球被一层厚厚的大气层包围，为我们提供了充足的 氧气、适宜的温度，保护人类免受来自太空的不速之 客，如流星、粒子辐射等等的袭击。但同时这层“面 纱”吸收了大部分波段的电磁波，宇宙中的各类天体 发射着从波长106米-10-14米范围内的电磁辐射 ,地面 上只能通过两个窗口光学和射电去观察星象。50年代 人造卫星的上天，使得天文学从地面观测跃进到空间 观测，从狭窄的光学波段、射电波段扩展到整个电磁 波谱。
• 这种像差的成因当时尚未弄清楚，但当时人们已经发现， 当透镜曲率变小，焦距变长时，色差就会减小，成像质量 就比较好。于是天文学家相继采用长焦距的望远镜。
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早期折射望远镜 • 1673年，波兰的赫维留（16111687）制成了一架长达46米的 望远镜，吊在30米高的桅杆上， 要许多人用绳子拉着它起落升
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开普勒 -
• 德国的开普勒 （1571-1630） 在伽利略制成天 文望远镜 后两 年，出版了《光 学》一书，首次 提出了“像差” 的概念。并提出 了一种新型的望 远镜，这种望远 镜被称为开普勒 式望远镜。
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• 伽利略式：以凸透镜做物镜，凹透镜做目镜。成正像， 制造简单造价低廉，普通观剧镜多采用这种光学系统。 缺点是视场小、放大率小、不能在目镜端加装十字丝。 目前在天文观测中不采用这种类型的望远镜。
• 1609年，伽利略制成 了两架最早的天文望 远镜 ，发现了望远 镜具有“增加聚光本 领和放大视角”的作 用。
意大利物理学家伽利略（1564-1642）
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• 伽利略把自制的口径4.5厘 米，放大倍率33倍的望远镜 指向天空，很快发现了月球 上的环形山、围绕木星运转 的四颗卫星、金星的盈亏现 象、日面上的黑子、银河由 无数暗弱恒星构成等现象。
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格里果里反射镜
• 在牛顿之前，英国数学家格里果里（1638-1675）在 1663年提出一种反射望远镜的设计方案，以抛物面为 主镜，椭球镜面镜为副镜，主镜中央开有圆孔，F1是 主镜的焦点暨副镜的一个焦点，光线经副镜会聚后， 必聚焦于副镜的另一个焦点F2处。
• 由于主镜副镜都是非球面镜，当时的工艺水平无法磨 制，所以格里果Baidu Nhomakorabea并没有制成这种望远镜。
降。
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色差原理
• 1666年，牛顿证明天体的光并非单色光，而是由各种 颜色的光混合而成。望远镜的色差是由于透镜对不同 颜色的光具有不同的折射率而造成。
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科学巨匠牛顿（- 1642-1727） 15
牛顿反射望远镜
• 为了根本消除色差，牛顿干脆不 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 远镜，物镜是凹球面金属镜，物 镜焦点前装一块和光轴成45° 的 平面反光镜，将星光反射到镜筒 一边，用目镜观察。
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大型折射望远镜
• 19世纪下半叶是大型折射望远镜的时代，美国的光学制造家 克拉克父子在1870年以后陆续磨制了口径66厘米、76厘米、
91厘米、102厘米的折射镜。
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巨型反射镜
• 20世纪的上半叶巨型 反射镜又占了上风。由 于磨制材料的改进，用 玻璃代替了金属，并发 明了玻璃镀银技术，许 多大口径反射镜相继建 成。1948年口径508厘 米的海尔反射望远镜交 付使用。
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消色差折射镜的出现
• 牛顿从理论上弄清了色差的成因，但错误的做出折射物镜 色差无法消除的结论。由于牛顿极高的威望，不少人盲从 了他的观点。直到18世纪30年代，英国数学家C.M.霍尔 发现，用冕牌玻璃作凸透镜，用火石玻璃作凹透镜，所制 成的复合透镜能消除色差。
由于消色差折射物 镜的制成，人们再 也不用为减少色差 而拼命加长物镜的 焦距了。从此后， 折射望远镜的镜筒 便大大缩短了。
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望远镜
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最大的望远镜
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折反射望远镜
• 1930年德国的施密特制造出第一架折反射望远镜。 同时使用反射镜和折射镜。反射镜是球面镜，放在 球面曲率中心的形状奇特的透镜做“改正镜”，可 以补偿反射镜引起的球差，又不会产生彗差和明显 的色差。
• 1940年苏联光学家马克苏托夫发明马克苏托夫望远 镜，和施密特望远镜类似，它的改正镜是弯月形， 两个表面都是球面。制作容易。和反射镜相比，折 反射镜的视场可以做的较大，有利于拍摄。