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六分仪之构造及原理

2015-11-15  修心斋365
六分儀之構造及原理
六分儀之構造及原理

六分儀是用來量度兩目標物之間精確角度的儀器,因其弧長約為圓周之六分之一(即約為60°)而得名。而六分儀於航海上主要運用於天體之觀測。
  最早用於海上量度天體的儀器稱為橫桿(或稱十字架)測天儀(Cross-Staff),該測天儀可自海平面上量度天體之高度,但缺點為觀測者需同時觀 看水平線與天體,當天體高於水平面上很大時,觀測者需具備熟練之技巧。在1590年,約翰戴維斯(John Davis)發明了背測式測天儀(Back-Staff),亦稱為戴維斯四分(或象限)儀(Davis's Quadrant),使用此儀器時,觀測者須背對太陽,並將太陽投射的陰影調整與水平線同一直線。
  西元1700年,牛頓(Newton)發現光學原理,但其重要性甚少被注意到,直到西元1730年,英國人John Hadley及美國人Tomas Godfrey才發現六分儀之兩次反射原理,這個發現讓六分儀可以很精確地使用於天文航海。所謂兩次反射原理是指:在同一個平面上,經過兩次反射之光線, 其最初方向和最後方向之夾角為兩反射面夾角的兩倍。又因為此原理,故六分儀測量角度可達120°(量測角度 = 2 * 兩鏡面夾角)。證明如下。
Prove that:∠a = 2∠b
Pf:∠b = ∠PBA-∠BAC
    = ( 90°-∠e )-( 90°-∠d )
    = (∠d-∠e)
  ∠a = ∠SAB-∠ABM
    = (∠c+∠d )-(∠e+∠f )
[∵入射角=反射角 &_there4_∠c =∠d, ∠e =∠f ]
    = 2*(∠d-∠e)
    = 2*∠b
圖二、六分儀之兩次反射原理
圖二、六分儀之兩次反射原理
 

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