天文望远镜的光学系统

天文望远镜的光学系统

天文望远镜是现在天文学最基本的仪器,也是广大天文普及工作者和天文爱好者必备的观测工具根据物镜的结构不同,天文望远镜大致可以分为三大类：以透镜作为物镜的,称为折射望远镜；用反射镜作为物镜的,称为反射望远镜；既包含透镜,又有反射镜的,称为折反射望远镜。往往有的天文爱好者买了一块透镜,以为这就解决了望远镜的物镜问题。其实,一块透镜成像会产生象差,现在,正规的折射天文望远镜的物镜大都由2～4块透镜组成。相比之下,折射天文望远镜用途较广,使用方便,比较适合做天文普及工作。 1.折射望远镜

折射望远镜是用透镜作物镜将光线汇聚的系统。世界上第一架天文望远镜就是伽利略制造的折射望远镜,它是采用一块凸透镜为物镜制作而成的。由于玻璃对不同颜色光的折射率不同,会产生严重的色差,因此,后来的折射望远镜多采用复合透镜作为物镜,即由两块以上的透镜组成,用来消除色差(如美国Meade公司的ED系列)。通常折射望远镜的相对口径较小,即焦距长,底片比例尺大,从而分辨率高,比较适合于做天体测量方面的工作(如测量恒星的位置、双星的角距等)。 2.反射望远镜

反射望远镜的物镜是反射镜,为了消除像差,一般制成抛物面镜或抛物面镜加双曲面镜组成卡塞格林系统。在这种系统中,天体的光线只受到反射。目前反射望远镜在天文观测中的应用已十分广泛,由于镜面材料在光学性能上没有特殊的要求,且没有色差问题,因此,它与折射系统相比,可以使用大口径材料,也可以使用多镜面拼镶技术等；而镜面在镀膜后,可获得从紫外到红外波段良好的反射率；因此较适合于进行恒星物理方面的工作(恒星的测光与分光),目前设计和建造的大口径望远镜都是采用的反射系统,遗憾的是反射望远镜的反射镜面需要定期镀膜,故它在科普望远镜中的应用受到了限制。

反射望远镜由于工作焦点的不同又分为牛顿系统和R-C系统(如我国最大的2.16米望远镜)、折轴系统等。一般说来,对天文普及工作,特别是对观测经验不足的爱好者来说,牛顿式反射望远镜使用起来不太方便,其物镜又需经常镀膜,维护起来也麻烦。 3.折反射望远镜

顾名思义是将折射系统与反射系统相结合的一种光学系统,它的物镜既包含透镜又包含反射镜,天体的光线要同时受到折射和反射。这种系统的特点是便于校正轴外像差。以球面镜为基础,加入适当的折射元件,用以校正球差,得以取得良好的光学质量。这类望远镜又分施密特系统、马克苏托夫系统和施密特--卡塞格林系统等。应用最广泛的有施密特望远镜(美国Meade 12"LX200SC),施密特--卡塞格林系统(南京天仪中心的KP300S),马克苏托夫与马克苏托夫-卡塞格林望远镜(南京御夫天文科教仪器厂生产的Φ160mm等系列)四种类型。由于折反射望远镜具有视场大、光力强等特点,适合于观测延伸(彗星、星系、弥散星云等)天体,并可进行巡天观测,较适合天文爱好者使用。折反射望远镜是由透镜和反射镜组成。天体的光线要受到折射和反射。这类望远镜具有光力强,视场大和能消除几种主要像差的优点。