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科普:望远镜

2016-06-02  郑公书馆2...


光学人生,从这里开始!


1、双筒望远镜

双筒望远镜的使用算是天文观测入门之一了,只要花个两三百元,就可以获得一个质量不错的双筒望远镜。借助双筒望远镜,可以看到很多肉眼难以观测的天体,例如借助一个7×50的双筒望远镜,就可以看到木星的卫星、月球的表面。寻找彗星和深空天体,也需要用到双筒望远镜。

双筒望远镜主要可分为两类,保罗镜和屋脊镜。一般来说,保罗镜的与屋脊镜相比,光学系统较简单,可以制作更大的口径,价钱也相对便宜,缺点就是比较笨重。屋脊镜比保罗镜轻便,但价钱相对较高。因此,大部分天文爱好者都会选择性价比高保罗镜,有时候笨重的保罗镜可能还显得更加霸气。


保罗镜

 

 屋脊镜

保罗镜和屋脊镜的光学系统

双筒望远镜都会有一组数字,如7×50,这里的7是指望远镜的放大倍数,而50是指望远镜的口径为50mm。放大倍数应该不用过多解释。双筒望远镜的口径越大,聚光越多,看到的物体就越明亮。

双筒望远镜两个镜筒的中间通常会有一个旋钮,用来调焦,获得清晰的图像。两个镜筒的距离也可以调节,使得两个目镜的距离合适你双眼的距离。

双筒望远镜的放大倍数一般在7倍到12倍之间,也有更高倍数的。最畅销的7倍的型号,因为放大倍数太高直接用手拿着观测抖动会非常明显,看起来会非常不爽。一般超过12倍的就要使用三脚架才能看到一个稳定的画面了。对于第一次买望远镜的,不必买太贵,花两百多元网购也可以买到一个质量不错的双筒望远镜了。买双筒望远镜建议选择一些著名的品牌,如博冠、熊猫、博士能等,质量和售后服务都有保证。

还有一定要注意的是,非专业人士或自认为是专业人士的,都不要随便拆开双筒望远镜。经证实里面的光学系统并没有初中物理书上的那么简单。拆开了双筒望远镜再重新装好,也很有可能导致两条光轴不平行,即两个镜筒的图像不能重合。也有可能导致两个镜筒不能同时对焦,看不到清晰的图像。如果你把棱镜拆下来了,那么就可以联系商家,做好返厂的准备了。因为光轴的调试需要在专门的仪器上完成,并不是有光学知识就可以解决的。

2、天文望远镜

当双筒望远镜满足不了我们的求知欲望时,我们就要出动天文望远镜了。天文望远镜一直作为我们天文社的终极武器,借助天文望远镜,我们可以观察木星的斑纹、看土星环、看金星的相位、观察月球上的环形山等等。

天文望远镜的种类很多,但他们的组成都大体相似,主要都是由主镜、目镜、寻星镜、镜筒、赤道仪、重锤和三脚架组成,当然还有其它细小的零件,也不逐一介绍了。

主镜是望远镜的核心,主镜的大小决定了望远镜口径的大小,望远镜的口径是一个很重要的参数。望远镜的口径越大,进光量就越大,越有利于观察更暗的天体。例如,使用口径为100mm的望远镜观察仙女座大星云大概只能观察到一团光,而使用口径为300mm的望远镜,可以使进光量提高到原来的9倍,就可以看到仙女座大星云的旋臂等更多细节。当然,口径越大价钱越高,口径呈线性上升时,价钱就呈指数式上升了。

天文望远镜放大倍数很容易计算,就是主镜焦距f1与目镜焦距f2的比值f1/f2。主镜焦距是无法改变的,但是可以通过改变目镜焦距来调整放大倍数。跟初中学过的显微镜一样,短的目镜焦距小,放大倍数高,长的目镜焦距长,放大倍数低。

寻星镜是一个低倍,视野广的望远镜,用来寻找天体。寻星镜的视野中心一般有标记,理论上只需把寻星镜的视野中心对准要观测的天体,就可以使望远镜对准该天体了。

赤道仪、重锤和三脚架都是固定天文望远镜必不可少的原件,考虑到大家的兴趣,这里也不作过多介绍。

天文望远镜可以根据光学系统分为三大类,折射式、反射式和折射反射式。

折射式天文望远镜是最古老的天文望远镜,它是由伽利略于1609年发明的,距今已经有400多年历史了。折射式望远镜的主镜是透镜,光学系统跟双筒望远镜很类似。由于物镜是透镜,所以折射式望远镜的口径一般都较小。折射式望远镜价钱不高,但是存在一个较大的缺点就是色差较严重,因为不同颜色的光通过透镜时折射率不相同,导致星光难以集中在一点。这需要用低色差的ED玻璃来降低色差。

(折射式望远镜) 

 反射式望远镜是最常见的天文望远镜了。它的主镜为球面或抛物面反射镜,镜筒不密封。在口径相同时,反射式望远镜的价钱最低廉,性价比也很高,所以是很多天文社团选购的目标。反射望远镜多数都是牛顿反射式望远镜,所以我们称为“牛反”。反射式望远镜最大的缺点就是镜筒不密封,主镜容易被污染,隔一段时间需要维护一次。

(反射式望远镜)

 折射反射式望远镜,简称折反望远镜,它结合了折射式和反射式光学系统的优点,主镜是反射镜,但在镜筒前端加了一块校正镜使镜筒密封,性能也很好。这相同焦距的情况下镜筒长度仅为反射式的一半,体积大大减小,携带方便。可是最大的缺点就是贵,最最最低档的折反式望远镜也要一千左右。折反式望远镜光学系统主要有马卡和施卡两种,由于马卡的校正镜是弯月校正镜,太大的话难以加工,马卡式的主要出现在小口径的折反望远镜,口径大的施卡较常见。

 

(折反式望远镜)

 

3、天文望远镜的适用方法

天文望远镜的使用方法大致如下。安装天文望远镜一般从下到上,先是三角架,之后把赤道仪装在三脚架上,之后把重锤装在赤道仪上,最后把镜筒装在赤道仪上,那就完成了安装过程了。不要忘了装重锤,重锤用于平衡镜筒的重力,不使用重锤时间长了会损坏赤道仪。(正规操作还需要把赤道仪的极轴对准北极星,由于我们全社团一致认为这是一件很繁琐的事情,于是省略掉了)安装好望远镜后,先把寻星镜对准要观察的目标,再用低倍目镜观测,调焦使图像清晰。有需要再换上高倍的目镜。注意换高倍目镜之前需要先把观察目标调到视野中心。


结语:

借助望远镜,我们可以发现更多的乐趣。但是天文望远镜毕竟也算是比较昂贵的设备,并不是人人都能玩得起,特别是我们大学生呢。所以一定要量入而出,追星也有很多低成本的方式的嘛。


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