轉自公眾號：萬象經驗，已獲得授權

望遠鏡是一種用來放大遠處物體的儀器。有許多種類可供選擇，也有許多價格區間可供考慮。你怎么知道哪一個最適合你？當你把你的新望遠鏡拿出來看星星時，你怎么能肯定你不會失望呢？

這篇文章，我們將說明望遠鏡的工作原理，討論各種類型的望遠鏡，并看看望遠鏡支架和附件。

它們如何工作的

望遠鏡是一種神奇的設備，它有能力讓遙遠的物體看起來更近。望遠鏡有各種形狀和大小，從你在玩具店花2元買的小塑料管，到重達數噸的哈勃太空望遠鏡。業余天文望遠鏡介于兩者之間，即使它們沒有哈勃那么強大，它們也能做一些不可思議的事情。例如，一個6英寸(15厘米)的小望遠鏡可以讓你在150英尺(55米)外閱讀一元硬幣上的文字。

今天你看到的大多數望遠鏡有兩種類型：折射望遠鏡和反射望遠鏡。

為了理解望遠鏡是如何工作的，讓我們來問一個問題。為什么你不能用肉眼看清150英尺(55米)外的一元硬幣上的字？這個問題的答案很簡單：物體在你的眼睛屏幕(視網膜)上占的面積太小。如果你用數碼相機來思考這個問題，在150英尺的距離，1元硬幣上的文字無法在傳感器上覆蓋足夠多的像素來顯示出文字。

如果你有一只“大眼睛”，你就可以從物體上收集更多的光，形成更亮的圖像，然后你可以放大圖像的一部分，使它在你的視網膜上延伸出更多的像素。望遠鏡的兩個部件使這成為可能：

• 物鏡(在折射鏡中)或主鏡(在反射鏡中)從遠處的物體收集大量的光，并把光或圖像帶到一個點或焦點。
• 目鏡從物鏡或主鏡的聚焦處獲取明亮的光線，并將其“散開”(放大)，占據視網膜的很大一部分。這與放大鏡(透鏡)使用的原理相同，它在紙上取一個小圖像，然后把它鋪在你眼睛的視網膜上，這樣它看起來就大了。

當你把物鏡或主鏡和目鏡結合起來時，你就有了一架望遠鏡。同樣，基本的想法是收集大量的光在望遠鏡內形成一個明亮的圖像，然后使用像放大鏡這樣的東西來放大那個明亮的圖像，這樣它就占據了你視網膜上的很多空間。

望遠鏡有兩個一般特性：它能多好地收集光線，它能把圖像放大多少。

望遠鏡收集光線的能力與用來收集光線的透鏡或主鏡的直徑(口徑)直接相關。實際上，口徑越大，望遠鏡收集和聚焦的光就越多，最終的圖像就越亮。

望遠鏡的倍率，即放大圖像的能力，取決于所使用的透鏡的組合。目鏡負責放大。由于幾乎任何望遠鏡都可以通過使用不同的目鏡實現任何倍率，因此口徑比倍率更重要。

要了解這在望遠鏡中是如何工作的，讓我們來看看折射望遠鏡(帶透鏡的那種)是如何放大遠處物體的圖像，使其看起來更近。

折射望遠鏡

荷蘭米德爾堡的漢斯·利伯希(Hans Lippershey)因1608年發明了折射鏡而受到贊譽，軍方首先使用了這種儀器。伽利略是第一個在天文學中使用它的人。利伯希和伽利略的設計都使用了凸透鏡和凹透鏡的結合。大約在1611年，開普勒改進了設計，使其有兩個凸透鏡，使圖像顛倒。開普勒的設計仍然是今天折射鏡的主要設計，后來在透鏡和玻璃上做了一些改進。

折射望遠鏡是我們大多數人都很熟悉的一種望遠鏡。它們包括以下幾個部分：

• 由金屬、塑料或木頭制成的長管子
• 前端玻璃組合鏡(物鏡)
• 第二副玻璃組合透鏡(目鏡)

折射望遠鏡的優缺點

管子把透鏡固定在正確的位置，使它們彼此保持正確的距離。管子還有助于防止灰塵、濕氣和光線干擾形成好的圖像。物鏡將光線聚集，并使其彎曲或折射到靠近管后部的焦點上。目鏡把圖像帶到你的眼睛，并放大圖像。目鏡的焦距比物鏡短得多。

色差類似于彩虹暈，出現在折射望遠鏡圖像周圍。消色差（Achromatic）折射望遠鏡用未經廣泛校正的鏡片來消除色差。復消色差（Apochromatic）使用多透鏡設計或由其它類型的玻璃(例如螢石)制成的透鏡來防止色差。復消色差比消色差望遠鏡貴的多。

折射鏡有很好的分辨率，高到足以看到行星和雙星的細節。然而，為折射鏡制作大型物鏡(大于4英寸或10厘米)是困難的。如果你考慮每單位口徑的成本，折射鏡是相對昂貴的。由于口徑有限，與其他類型的望遠鏡相比，折射望遠鏡對觀測微弱的、深空的物體(如星系和星云)用處不大。

反射望遠鏡

艾薩克·牛頓在1680年左右發明了這種反射望遠鏡，以應對色差問題。色差問題在牛頓的時代一直困擾著折射望遠鏡。牛頓沒有用透鏡來聚光，而是用一個彎曲的金屬鏡(主鏡)來聚光并把它反射到一個焦點上。這樣的主鏡不像透鏡那樣有色差問題。牛頓把主鏡放在管子的后面。

由于主鏡將光線反射回管中，他不得不在主鏡的聚焦路徑上使用一個小的平面鏡(副鏡)，將光線通過管的一側偏轉到目鏡上，否則，他的頭會擋住射入的光線。另外，你可能認為副鏡會擋住一些圖像，但是因為它比主鏡小，主鏡收集了大量的光，所以副鏡擋住的光線可以忽略不記。

1722年，約翰·哈德利(John Hadley)發明了一種使用拋物面鏡的設計，鏡子的制作也有了很多改進。牛頓反射鏡（簡稱牛反）是一個非常成功的設計，至今仍是最流行的望遠鏡設計之一。

反射望遠鏡優缺點

富場(或寬場)反射鏡是一種短焦比、低放大率的牛反。焦比，是焦距除以口徑，與圖像的亮度有關。它們比長焦比望遠鏡視野更廣，并能提供彗星和星云、星系和星團等深空天體的明亮全景。

多布森望遠鏡是一種牛頓反射鏡，具有簡單的管狀結構和簡單的安裝方法。因為它們是由塑料、玻璃纖維或膠合板制成的，所以自行制造或購買它們都不貴。多布森可以有大的孔(6到17英寸，15到43厘米)，由于它們的大口徑和低價格，多布森望遠鏡很適合觀察深空物體。

反射鏡制作簡單，價格低廉。大口徑主鏡(大于10英寸或25厘米)很容易制作，這意味著反射器的單位孔徑成本相對較低。反射層具有較大的集光能力，可以產生微弱的、深空物體的明亮圖像，用于視覺觀察和天體攝影。反射鏡的缺點是你有時不得不清洗和校準鏡子。此外，研磨鏡子時的微小誤差也會扭曲圖像。以下是一些常見的問題：

• 球差——從鏡子邊緣反射的光與從中心反射的光相比，會聚焦到一個稍微不同的點。
• 像散——鏡子沒有圍繞其中心對稱地研磨（例如，它可能是略微呈雞蛋狀）；恒星圖像聚焦于十字而不是點。
• 軸外象差——靠近視場邊緣的恒星看起來像彗星一樣被拉長，而中心的恒星則是尖銳的光點。

此外，所有的反射鏡都有一定的光損失，原因有二：第一副鏡阻擋了射入望遠鏡的部分光線，第二主鏡不能反射100%的光，最好的涂層只能發射90%的入射光。

復合或折反射望遠鏡

復合或折反射望遠鏡是一種混合式望遠鏡，其設計中混合了折射鏡和反射鏡元素。德國天文學家伯恩哈德·施密特于1930年制造了第一臺復合望遠鏡。施密特望遠鏡在望遠鏡的后部有一面主鏡，在望遠鏡的前部有一塊玻璃校正板來消除球差。這架望遠鏡主要用于攝影，因為它沒有副鏡或目鏡，而是把膠片放在主鏡的主要焦點上。如今，發明于20世紀60年代的施密特-卡斯格倫望遠鏡(Schmidt-Cassegrain design)是最受歡迎的望遠鏡，它使用一個二次反射鏡，通過主鏡上的孔將光線反射到目鏡上。

第二種類型的復合望遠鏡是由俄羅斯天文學家D. Maksutov發明的，盡管荷蘭天文學家a . Bouwers在1941年也提出了類似的設計，比Maksutov更早。Maksutov望遠鏡類似于施密特的設計，但使用了一個更球形的校正透鏡。

望遠鏡支架

望遠鏡支架

望遠鏡必須有支架支撐，否則你就得一直拿著它。望遠鏡支架可以讓你：

• 保持望遠鏡穩定
• 把望遠鏡對準星星或其他物體(鳥)
• 調整望遠鏡以適應地球自轉引起的恒星運動
• 把你的手騰出來做其他活動(對焦、換目鏡、記筆記、畫畫)

望遠鏡支架有兩種基本類型：地平式支架和赤道儀式支架。

地平式支架有兩個旋轉軸，一個水平軸和一個垂直軸。要將望遠鏡對準一個物體，你需要調整垂直軸上下移動(改變經度)到該物體的垂直位置，調整水平軸左右轉動(改變緯度)到該物體的水平位置。這種類型的支架使用簡單，在便宜的望遠鏡中最常見。

雖然地平式支架安裝簡單易用，但它不能很好地跟蹤恒星的運動。為了跟隨恒星的運動，支架會產生“之字形”運動，而不是平滑的弧形劃過天空。

赤道儀也有兩個旋轉軸——赤經和赤緯。然而，它不是向上和向下定向的，而是與地球的旋轉軸以相同的角度傾斜。赤道儀有兩種：

• 德國式赤道儀——形狀像一個“T”。“T”的長軸與地極對齊。
• 叉式赤道儀——常用于鏡筒短的望遠鏡和赤緯變化小的太陽望遠鏡。

當赤道儀支架與地球兩極正確對齊時，望遠鏡就能跟蹤恒星在天空中進行平滑的弧形運動。在進行星空攝影時，你需要一個赤道儀支架。

目鏡

目鏡是折射鏡中的第二個透鏡，或反射鏡中的唯一透鏡。目鏡有許多光學設計，由一個或多個透鏡組合而成。

目鏡的用途是：產生清晰的圖像并允許你改變望遠鏡的倍率。

目鏡的類型有很多種：惠更斯（Huygens）目鏡、蘭姆斯登（Ramsden）目鏡、無畸變（Orthoscopic）目鏡、凱爾納（Kellner and RKE）目鏡、愛樂弗廣角（Erfle）目鏡、普羅斯爾（Plossl）目鏡、納格爾（Nagler）目鏡、巴洛鏡(Barlow，與另一目鏡結合使用，可將放大率提高2至3倍)。

惠更斯和拉姆斯登目鏡是最古老的設計。它們有色差，通常被包括在最便宜和最低效的望遠鏡中。

1880年，恩斯特·阿貝發明了無畸變目鏡。它由四片透鏡組成，能夠很好的消除球差、色差還有畸變，視場約為45度，特別適合高倍率觀察，如行星表面的觀察。標準目鏡的價格從50美元到100美元不等。

凱爾納和RKE(埃德蒙科學公司對凱爾納的專利修改)采用三片透鏡組成，可以在40度的視野下產生圖像，并帶有一些色差，它在長焦距望遠鏡中工作得最好。凱爾納目鏡很好地平衡了性能和經濟性，每個目鏡從30美元到50美元不等。

愛樂弗目鏡是在第二次世界大戰期間發明的，是專門為軍用望遠鏡發明的，它有高達60度的視場，由于存在像散，不適合觀察行星。

普羅斯爾目鏡采用四元件或五元件設計，視野50度，它們最適合15到30毫米的尺寸，成像質量很好，特別是對于行星觀測。一般配備較高級的天文望遠鏡中。

納格爾目鏡于1982年推出，廣告上說它“就像太空行走一樣”。他有一個令人難以置信的82度視野的七元件設計。雖然它只有2英寸大小，但是很重，最高可達2磅(1公斤)，而且很貴。

巴洛鏡是一種與現有目鏡配合來增加望遠鏡倍率的經濟方法。目鏡與巴洛透鏡相配合，巴洛鏡又與目鏡架相配合。

濾光片

濾光片

濾光片安裝

濾光片是玻璃或塑料片，你可以把它們放在目鏡筒里，以限制通過圖像的光的波長。

濾光片可用于：

• 在受光污染的天空中，加強對微弱天空物體的觀察
• 加強對月球和行星的精細特征和細節的對比
• 安全觀察太陽

總結

以上是生活随笔為你收集整理的提领指向不完全类型的指针_望远镜不完全指南：望远镜原理、类型和配件的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。