望遠鏡
簡史
現(xiàn)代的望遠鏡通常使用CCD取代底片來紀錄影像。這是開普勒號太空船的感應器陣列。
望遠鏡的最早紀錄是1608年在荷蘭出現(xiàn)了折射望遠鏡。它的發(fā)展要歸功于三個人:漢斯·利普西(Hans Lippershey)、米爾德堡的眼鏡制造商撒迦利亞·詹森(Zacharias Janssen)和阿爾克馬爾的Jacob Metius。伽利略在1609年6月聽說荷蘭的望遠鏡,就在一個月內(nèi)制造出自己的望遠鏡,并在第二年在設(shè)計上做了大幅的改善。
在折射望遠鏡發(fā)明之后不久,將物鏡,也就是收集光的元件,用面鏡來取代透鏡的想法,就開始被研究。使用拋物面鏡的潛在優(yōu)點 -減少球面像差和無色差,導致許多種設(shè)計和制造反射望遠鏡的嘗試。在1668年,艾薩克·牛頓制造了第一架實用的反射望遠鏡,現(xiàn)在就以他的名字稱這種望遠鏡為牛頓反射鏡。
在1733年發(fā)明的消色差透鏡糾正了存在于單一透鏡的部分色差,并且使折射鏡的結(jié)構(gòu)變得較短,但功能更為強大。盡管反射望遠鏡不存在折射望遠鏡的色差問題,但是金屬鏡快速變得昏暗的銹蝕問題,使得反射鏡的發(fā)展在18世紀和19世紀初期受到很大的限制 -在1857年發(fā)展出在玻璃上鍍銀的技術(shù),才解決了這個困境,進而在1932年發(fā)展出鍍鋁的技術(shù)。受限于材料,折射望遠鏡的極限大約是一米(40英寸),因此自20世紀以來的大型望遠鏡全部都是反射望遠鏡。目前,最大的反射望遠鏡已經(jīng)超過10米(33英尺),正在建造和設(shè)計的有30-40米。
20世紀也在更關(guān)廣的頻率,從電波到伽瑪射線都在發(fā)展。在1937年建造了第一架電波望遠鏡,自此之后,已經(jīng)開發(fā)出了各種巨大和復雜的天文儀器。
電磁波譜與地球的大氣透射率(或不透明)和類型的望遠鏡,用形象的部分頻譜。
分類
哈勃太空望遠鏡
被稱為"望遠鏡"的儀器涵蓋很廣的范圍,大多數(shù)都是檢測電磁輻射。不過,對天文學家而言,主要的區(qū)別是必須收集的光(電磁輻射)的頻率波段不同。
望遠鏡可以依據(jù)檢測光的波長來分類:
伽瑪射線望遠鏡:使用比X射線更短的波長。
X射線望遠鏡:使用比紫外線更短的波長。
紫外線望遠鏡:使用比可見光短的波長。
光學望遠鏡:使用可見光。
紅外線望遠鏡:使用比可見光長的波長。
次豪米波望遠鏡:使用比紅外線長的波長。
電波望遠鏡:使用比毫米長的波長。
隨著波長的增加,可以更容易地使用天線技術(shù)進行電磁輻射的交互作用(雖然它可能要制作很小的天線)。近紅外線可以向可見光一樣的處理,而在遠紅外線和次毫米波的范圍內(nèi),望遠鏡的運作就像是一架電波望遠鏡。例如,觀測波長從3微米(0.003mm)到2000微米(2毫米)的詹姆士克拉克麥克斯威爾望遠鏡,就使用拋物線的鋁制天線。另一方面,觀察從3μm(0.003毫米)到180微米(0.18 毫米) 的史匹哲太空望遠鏡就可以使用面鏡成像(反射光學)。同樣使用反射光學的,還有哈伯太空望遠鏡可以觀測0.2μm(0.0002 毫米)到1.7微米(0.0017 毫米),從紅外線到紫外線的第三代廣域照相機。
菲涅耳成像器:一種光學透鏡技術(shù)。
X射線光學:某些X射線的光學,是光學中的一個分支。
在望遠鏡設(shè)計中的另一個門檻,隨著光子能量的增加(波長變短和頻率增加)是使用全反射光學,而不是粗略的入射光學。像是TRACE和SOHO望遠鏡使用特殊的面鏡反射極紫外線,否則不可能產(chǎn)生高分辨率和較亮的影像。大口徑并不意味著能收集更多的光,他收集的是高階衍射極限的光。
望遠鏡也可以依據(jù)所在的位置來分類:地面望遠鏡、太空望遠鏡或飛行望遠鏡。它們還能依據(jù)使用者是專業(yè)天文學家,還是業(yè)余天文學家來分類。擁有一架或多架望遠鏡與其它儀器的永久性房舍或載運工具,稱為天文臺。
光學望遠鏡
尼斯天文臺的50公分折射望遠鏡。
光學望遠鏡主要是收集并聚焦電磁頻譜中可見光部分的光線(雖然有些在紅外線和紫外線的波段工作)光學望遠鏡明顯增加遠處物體的視角大小和視亮度。為了對影像觀察、拍照、研究、并發(fā)送至電腦,望遠鏡會采用一個或多個光學曲面的元件來工作。通常由玻璃的透鏡或面鏡收集線或其它電磁波的輻射,將這些光或輻射匯聚到焦點上。光學望遠鏡使用在許多天文和非天文的儀器,包括:經(jīng)緯儀(包括中星儀)、鑒識望遠鏡、 單筒望遠鏡、雙筒望遠鏡、相機鏡頭、和間諜鏡。望遠鏡有三種主要的學類型:
使用透鏡成像的折射望遠鏡。
使用安排好的面鏡成像的反射望遠鏡。
使用面鏡和透鏡共同組合來成像的折反射望遠鏡。
除了這些基本的光學類型之外,還有許多改變光學設(shè)計以適合它們執(zhí)行任務(wù)的子類型,像是攝星鏡、尋彗鏡、太陽望遠鏡等等。
電波望遠鏡
體系結(jié)構(gòu)
光學系統(tǒng)
機械系統(tǒng)
規(guī)格參數(shù)
物鏡口徑
放大倍數(shù)
出瞳直徑
出瞳距離
視場角度
像場角度
制作工藝
鍍膜
球面反射鏡磨制工藝
像差控制
色差控制
參看
顯微鏡
放大鏡
眼鏡
監(jiān)視器
相機
攝影機
來源
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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