望远镜
简史
现代的望远镜通常使用CCD取代底片来纪录影像。这是开普勒号太空船的感应器阵列。
望远镜的最早纪录是1608年在荷兰出现了折射望远镜。它的发展要归功于三个人:汉斯·利普西(Hans Lippershey)、米尔德堡的眼镜制造商撒迦利亚·詹森(Zacharias Janssen)和阿尔克马尔的Jacob Metius。伽利略在1609年6月听说荷兰的望远镜,就在一个月内制造出自己的望远镜,并在第二年在设计上做了大幅的改善。
在折射望远镜发明之后不久,将物镜,也就是收集光的元件,用面镜来取代透镜的想法,就开始被研究。使用抛物面镜的潜在优点 -减少球面像差和无色差,导致许多种设计和制造反射望远镜的尝试。在1668年,艾萨克·牛顿制造了第一架实用的反射望远镜,现在就以他的名字称这种望远镜为牛顿反射镜。
在1733年发明的消色差透镜纠正了存在于单一透镜的部分色差,并且使折射镜的结构变得较短,但功能更为强大。尽管反射望远镜不存在折射望远镜的色差问题,但是金属镜快速变得昏暗的锈蚀问题,使得反射镜的发展在18世纪和19世纪初期受到很大的限制 -在1857年发展出在玻璃上镀银的技术,才解决了这个困境,进而在1932年发展出镀铝的技术。受限于材料,折射望远镜的极限大约是一米(40英寸),因此自20世纪以来的大型望远镜全部都是反射望远镜。目前,最大的反射望远镜已经超过10米(33英尺),正在建造和设计的有30-40米。
20世纪也在更关广的频率,从电波到伽玛射线都在发展。在1937年建造了第一架电波望远镜,自此之后,已经开发出了各种巨大和复杂的天文仪器。
电磁波谱与地球的大气透射率(或不透明)和类型的望远镜,用形象的部分频谱。
分类
哈勃太空望远镜
被称为"望远镜"的仪器涵盖很广的范围,大多数都是检测电磁辐射。不过,对天文学家而言,主要的区别是必须收集的光(电磁辐射)的频率波段不同。
望远镜可以依据检测光的波长来分类:
伽玛射线望远镜:使用比X射线更短的波长。
X射线望远镜:使用比紫外线更短的波长。
紫外线望远镜:使用比可见光短的波长。
光学望远镜:使用可见光。
红外线望远镜:使用比可见光长的波长。
次豪米波望远镜:使用比红外线长的波长。
电波望远镜:使用比毫米长的波长。
随着波长的增加,可以更容易地使用天线技术进行电磁辐射的交互作用(虽然它可能要制作很小的天线)。近红外线可以向可见光一样的处理,而在远红外线和次毫米波的范围内,望远镜的运作就像是一架电波望远镜。例如,观测波长从3微米(0.003mm)到2000微米(2毫米)的詹姆士克拉克麦克斯威尔望远镜,就使用抛物线的铝制天线。另一方面,观察从3μm(0.003毫米)到180微米(0.18 毫米) 的史匹哲太空望远镜就可以使用面镜成像(反射光学)。同样使用反射光学的,还有哈伯太空望远镜可以观测0.2μm(0.0002 毫米)到1.7微米(0.0017 毫米),从红外线到紫外线的第三代广域照相机。
菲涅耳成像器:一种光学透镜技术。
X射线光学:某些X射线的光学,是光学中的一个分支。
在望远镜设计中的另一个门槛,随着光子能量的增加(波长变短和频率增加)是使用全反射光学,而不是粗略的入射光学。像是TRACE和SOHO望远镜使用特殊的面镜反射极紫外线,否则不可能产生高分辨率和较亮的影像。大口径并不意味着能收集更多的光,他收集的是高阶衍射极限的光。
望远镜也可以依据所在的位置来分类:地面望远镜、太空望远镜或飞行望远镜。它们还能依据使用者是专业天文学家,还是业余天文学家来分类。拥有一架或多架望远镜与其它仪器的永久性房舍或载运工具,称为天文台。
光学望远镜
尼斯天文台的50公分折射望远镜。
光学望远镜主要是收集并聚焦电磁频谱中可见光部分的光线(虽然有些在红外线和紫外线的波段工作)光学望远镜明显增加远处物体的视角大小和视亮度。为了对影像观察、拍照、研究、并发送至电脑,望远镜会采用一个或多个光学曲面的元件来工作。通常由玻璃的透镜或面镜收集线或其它电磁波的辐射,将这些光或辐射汇聚到焦点上。光学望远镜使用在许多天文和非天文的仪器,包括:经纬仪(包括中星仪)、鉴识望远镜、 单筒望远镜、双筒望远镜、相机镜头、和间谍镜。望远镜有三种主要的学类型:
使用透镜成像的折射望远镜。
使用安排好的面镜成像的反射望远镜。
使用面镜和透镜共同组合来成像的折反射望远镜。
除了这些基本的光学类型之外,还有许多改变光学设计以适合它们执行任务的子类型,像是摄星镜、寻彗镜、太阳望远镜等等。
电波望远镜
体系结构
光学系统
机械系统
规格参数
物镜口径
放大倍数
出瞳直径
出瞳距离
视场角度
像场角度
制作工艺
镀膜
球面反射镜磨制工艺
像差控制
色差控制
参看
显微镜
放大镜
眼镜
监视器
相机
摄影机
来源
Contemporary Astronomy - Second Edition, Jay M. Pasachoff, Saunders Colleges Publishing - 1981, ISBN 0-03-057861-2
Sabra, A. I. & Hogendijk, J. P. (2003), The Enterprise of Science in Islam: New Perspectives, MIT Press, pp. 85-118, ISBN 0-262-19482-1
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