天文望远镜基本知识.ppt
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1、望远镜的发展,天文望远镜的发展历史,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。,北京古观象台,赤道经纬仪,黄道经纬仪,纪限仪,地平经纬仪,玑衡抚辰仪,天体仪,地平经仪,象限仪,浑仪,简仪,数百年来,科学家们为了观察天体而不断更新完善天文仪器。他们使用的有折射式望眼镜、反射式望眼镜和射电望眼镜来检测照射到地球上的星光。他们还使用航空器、气球、探空火箭和人造卫星来收集那些能被大气层过滤掉的射线。,意大利物理学家伽利略(1564-1642),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
2、一架望远镜。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。,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。,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。,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
3、丝。目前在天文观测中不采用这种类型的望远镜。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。,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。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。,早期折射望远镜,1673年,波兰的赫维留(1611-168
4、7)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降。,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。,科学巨匠牛顿(1642-1727),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。,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,
5、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,所以格里果里并没有制成这种望远镜。,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(1625-1712)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。,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
6、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。,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。,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。,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。,最大的望远镜,消色差折射镜的
7、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。,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
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