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    天文望远镜简介.ppt

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    天文望远镜简介.ppt

    第四章 天文望远镜,4.1、光学望远镜 的分类,1、折射望远镜:利用光线通过凸透镜的折射聚光形成光路。2、反射望远镜:利用曲面反射镜聚光形成光路。3、折反射望远镜:用球面反射镜为聚光主镜,在主镜前加一特殊形状的改正透镜,用来改进球面镜的成象条件。,1、折射望远镜,1)伽利略式:正像,视场小,不能安装叉丝。2)开普勒式:视场大,便于安叉丝,反像。物镜、目镜由不同折射率的光学玻璃复合成的。,折射望远镜:用透镜作物镜的望远镜,1897年制造的1.02米(美国叶凯士天文台)的折射镜仍是世界之最。,2、反射望远镜,1)主焦点式:反射镜为抛物面2)牛顿式:反射镜为球面镜,加上平面镜3)卡赛格林式:主镜为抛物面镜,副镜为凸的双曲面镜4)RC系统:凹双曲+凸双曲(改进型)5)折轴式:加入几块平面镜使光束从极轴方向射出,反射望远镜的主焦点式反射镜为抛物面,牛顿式反射镜为球面镜,卡塞格林式抛物面、凸的双曲面镜。,折轴式,3、折反望远镜,1)施密特式:球面反射镜+复杂的折射改正透镜。2)马克苏托夫式:球面反射镜+弯月形折射改正透镜。为了使视场边缘的星象没有渐晕,一般反射镜为改正镜口径的1.5倍。,施密特望远镜是折反射系统,系统中的主镜为一个球面反射镜,在球心处,物镜的前面还配置了一个改正透镜,用以改正反射镜的像差。这种系统是一个可以得到大视场的优质成像系统。一般施密特望远镜有效视场可达5度。,位于智利的欧洲南方天文台的施密特照相仪(1000/1620)1972年,Meade LX200望远镜即为施密特-卡塞格林望远镜,4.2、望远镜的性能,天文光学望远镜的性能指标 评价一架望远镜的好坏首先要看望远镜的光学性能,然后看它的机械性能的指向精度和跟踪精度是否优良。望远镜的光学性能指标,主要有六个参量:有效口径 相对口径(光力)放大率 贯穿本领(极限星等)分辨本领 视场,1)口径 D I D 2,物镜起集光作用的直径,口径越大收集的辐射越多越能观测到暗弱的天体。口径愈大能收集的光量愈多,即聚光本领就愈强,口径愈大愈能观测到更暗弱的天体。因而,大口径显示着探测暗弱天体的威力大,这是因为望远镜接收到天体的光流量与物镜的有效面积(r2)成正比。,此两幅照片曝光时间相同,但下面的照片所用望远镜的口径大两倍。,2)相对口径 A:A=DF,望远镜的光力也叫相对口径,即口径D 和焦距F之比,A=D/F。光力的倒数叫焦比(1/A=F/D)。A的倒数叫焦比(F/D)。师大科技楼望远镜的口径D=40cm,焦距F=4m,焦比为:F/10,则其光力 A=1/10。,3)分辨角:1.22D;140D mm(=550nm)分辨角:两天体的像刚刚能被分开时,它们所对应的天球上两点的角距离。根据光的衍射原理,在望远镜通光孔径为圆孔的情况下,分辨角由如下公式确定=1.22/D 目视望远镜最敏感的波长=550nm,望远镜的物镜口径D(mm)来计算,则有如下简化公式:=140/D(mm),科技楼望远镜D=400mm,=140/400=0.35(理论值)兴隆2.16m望远镜D=2160mm,=140/2160=0.06(理论值)由于地球大气存在湍流影响加上望远镜的光学镜面会有像差,所以实际的分辨本领远低于理论值。,望远镜的口径越大,分辨本领越高,越能分辨天体的更细结构,则能观测更暗、更多的天体。,Two comparably bright light sources become progressively clearer when viewed at finer and finer angular resolution.,Detail becomes clearer in the Andromeda Galaxy(M31)as the angular resolution is improved some 600 times,from(a)10,to(b)1,(c)5,and(d)1.,4)放大率 G:,目视望远镜的放大率等于物镜的焦距F1与目镜的焦距F2之比,即 G=F1/F2 一架望远镜配备多个目镜,就可以获得不同的放大率。显然目镜的焦距越短可以获得越大的放大率。但这样并不好,小望远镜用过大的放大率,会使观测天体变得很暗,像变得模糊。常用的目镜的焦距为10mm左右,用它配在焦距800 mm 的望远镜物镜后面,就可获得80倍的放大率。,5)视场:tan(/2)=D/F,望远镜的成像良好区域所对应的天空角直径的范围叫望远镜的视场,用角度()表示,与放大率G成反比。tan=tan/G(目镜望远镜)为目镜对应的角直径,称为目镜视场,G为放大率。不同的目镜有不同的,如科技楼望远镜配有三种目镜:为52、为67、为84 若采用常用为52,f=20mm的 目镜,则G=4000/20=200=arctan(tan 52/200)=22若采用 为67 的目镜,f=9mm,=?若采用 为84 的目镜,f=4.7mm,=?,视场,望远镜若存在大的像差,视场边上的像很差,成像的良好区小,自然视场就小。对于星系或特殊天体的巡天观测必须要有大视场的望远镜,这样,一次观测就可以覆盖比较大的天区。施米特望远镜的焦距比较短,更主要的是它的光学系统的像差消得比较好,故它的视场可达十几度。一般反射望远镜的视场小于1度。,The Keck Telescopes拍摄的图像,6)极限星等(贯穿本领)m:m=2.1+5log D,理想条件下,望远镜指向天顶能看到的最暗弱星的星等值。它反映了望远镜观测恒星方面的能力。当然,望远镜的口径越大,能观测越暗的天体。此外也与望远镜后接的探测器有关。对于照相观测或用电荷藕合器件CCD观测,由于有累积效应,在一定的时间范围内露光时间越长就能观测到越暗的星,望远镜的贯穿本领也越高。当然不能任意延长露光时间,因为延长到一定程度后,由于夜天光的作用也会导致贯穿本领的降低。所以配有照相机,光电倍增管,光电成像器件和CCD 等探测器的天文望远镜,其贯穿本领不仅决定于天文望远镜本身,而且也和这些探测器的灵敏度有关。其贯穿本领必须根据望远镜和探测器的特性进行具体实测而定。对于目视望远镜,它的极限星等可以经验地用如下公式计算:m=6.5+5 log D/d+2.5log k d=6mm,k=0.6 则有,m=2.1+5log D,衡量望远镜性能的重要参量,使用望远镜的主要目的:1、聚光本领:ID2 2、分辨本领:1.22D 因此,衡量望远镜的重要参量是口径。,

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