郭紅鋒

折射式望遠(yuǎn)鏡

1609年，意大利物理學(xué)家伽利略自制了世界上第一架觀測(cè)天體用的折射式天文望遠(yuǎn)鏡，其原理如圖1所示。這架望遠(yuǎn)鏡的物鏡使用凸透鏡，目鏡使用凹透鏡，觀測(cè)者通過望遠(yuǎn)鏡看到的物體是正像。

后來，德國天文學(xué)家開普勒對(duì)伽利略式望遠(yuǎn)鏡做了一些改進(jìn)，目鏡也改用凸透鏡，不僅提高了精度而且減小了誤差，但觀測(cè)者看到的物體是倒像。這對(duì)地面普通觀景用的望遠(yuǎn)鏡而言不太方便， 但天體一般都是一個(gè)圓面或者一個(gè)點(diǎn)，倒像并不會(huì)影響天文觀測(cè)的效果。所以，后來開普勒式折射望遠(yuǎn)鏡（其原理見圖2）一直沿用到今天?，F(xiàn)在一般學(xué)校做科普用的小望遠(yuǎn)鏡大都是開普勒折射式的。

折射望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點(diǎn)：焦距長，焦平面比例尺大，對(duì)鏡筒彎曲不敏感，最適合于做天體測(cè)量方面的工作。但因?yàn)樗墓ぷ髟硎峭哥R折射光線，所以也有以下缺點(diǎn)：

1） 可見光有不同顏色（紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫），通過透鏡會(huì)在焦點(diǎn)上分散開來，產(chǎn)生色差，后來人們利用不同形狀、不同材料的多塊凸凹透鏡，結(jié)合制作出了消色差透鏡，但口徑難以做大;

2） 透鏡的質(zhì)量要求很高，且需整塊玻璃磨制而成，口徑增大后，澆制毛坯、磨制成型、加工檢驗(yàn)等工序都十分困難;

3） 折射式望遠(yuǎn)鏡的光路相對(duì)較長，鏡筒也需要很長，安裝望遠(yuǎn)鏡的圓頂室就需要很大，建筑的費(fèi)用也隨之上升。

世界上現(xiàn)存最大口徑的折射望遠(yuǎn)鏡，是1897年在美國葉凱士天文臺(tái)建成的102厘米口徑折射望遠(yuǎn)鏡（見圖3）。

由于折射式望遠(yuǎn)鏡的諸多限制，到葉凱士望遠(yuǎn)鏡建成為止，折射望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展也達(dá)到了頂點(diǎn)，迄今為止，世界上再也沒有建造更大的折射望遠(yuǎn)鏡。

反射式望遠(yuǎn)鏡

為了消除前人發(fā)明的折射望遠(yuǎn)鏡的色差問題，牛頓開始嘗試改變望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)。他不用透鏡折射聚光，并在后端焦點(diǎn)觀察物體的像，而改用凹面鏡反射聚光，將光線從焦點(diǎn)轉(zhuǎn)出，在側(cè)面觀察物體的像。這種結(jié)構(gòu)的望遠(yuǎn)鏡既解決了色差問題，也縮短了光路，雖然會(huì)產(chǎn)生一定的象差（畸變），但用反射鏡代替折射鏡卻是一次巨大的成功。

1668年，牛頓最早嘗試用2.5厘米直徑的金屬，磨制成一塊凹面（類球面）反射鏡，并在主鏡的焦點(diǎn)前面放置了一個(gè)與主鏡成45度角的平面反射鏡，使照射到主鏡的光線反射后會(huì)聚到平面鏡，再由平面鏡反射出鏡筒，還在鏡筒上裝了一個(gè)目鏡，從側(cè)面進(jìn)行觀察。牛頓的望遠(yuǎn)鏡雖然鏡筒長度很短，但可以放大40倍，能夠清楚地看到木星的衛(wèi)星、金星的盈虧等（見圖4、圖5）。