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光学望远镜大致分三类:折射式,反射式,折反射式。(折反射式望远镜以后再做介绍)
折射式望远镜:
优点:成像非常地锐利、鲜明、对比度高。接上“正像镜”就可以使成像不颠倒,有利于对地面景物的观测。维护方便,使用寿命很长,但须注意不要让镜片发霉。
缺点:价格高昂,同样价格可以买到口径更大的反射式望远镜。普通消色差望远镜仍有稍许残余的色差。而残余色差小到可以忽略不计的“复消色差望远镜”价格及其昂贵。
反射式望远镜:
优点:价格低廉(与折射镜相比),同样价格口径更大、可以看到更多更暗的天体。成像无色差。性价比高。专业天文台的大口径望远镜绝大多数都是采用反射式结构。
缺点:日常维护保养相对麻烦一点。
口径:
口径是指物镜的有效通光直径,常以符号“D”表示。物镜收集星光的能力跟它口径的平方成正比。因此,物镜口径越大,就越容易观测到更暗的天体。
分辨角和分辨本领:
分辨角通常以角秒为单位,是指刚刚能被望远镜分辩开的天上两发光点之间的角距。目视观测时,望远镜的分辨角=140(角秒)/D(毫米),D为物镜的有效口径。望远镜的分辨本领由望远镜的分辨角的倒数来衡量,所以:望远镜口径越大,分辨本领越好。
放大率:
放大率是目视望远镜的物理量,即角度的放大率。目视望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比,因此,只要变换不同的目镜就能改变望远镜的放大倍率。但由于受物镜分辨本领的限制,望远镜的放大倍率也不可以无限制的增大,一般而言放大倍率大致以2D(2×物镜口径的数值,口径数值以毫米为单位)为上限。观测时,绝不是以最大倍率为最佳,而应以观测目标最清晰为准。如果放大倍率远远超过其放大倍率上限,那么星像虽然看起来变大了,但是并不能增加其清晰度,相反会使星像变得模糊、变得暗淡,而且有效视场也会变得非常狭小。
视场:
能够被望远镜良好成像的区域所对应的天空角直径称望远镜的视场。视场越大,看出去的视野就越开阔。望远镜的视场与放大率成反比,放大率越大,视场反而越小。不同的口径、不同的焦距、不同的光学系统(包含物镜、目镜在内)与质量,决定了望远镜的视场的大小。看星空时,如果使用大视场的望远镜再加上广角目镜,就会有如在星空中漫步的感觉。
极限星等:
“星等”是天体亮度的指标,常以符号“m”表示。星等的数值越小,星星就越亮;星等的数值越大,星星就越暗。星等相差一等,亮度相差2.512倍。极限星等是指用望远镜可以观测到最暗天体的星等。望远镜的目视极限星等可以用以下公式来粗略的估计:
m=2.1+5logD 公式中D(口径)以毫米为单位。
注意:大城市里的光污染会严重的影响到极限星等的大小,所以最好的观测地点是远离都市光污染的郊外。
目镜:
1、惠更斯目镜(H)
是惠更斯在1703年研制的。它由2片凸透镜组成,视场较小,约为25-40度,它出瞳距离(目镜到眼睛的距离)相对比较短,所以在使用短焦距的惠更斯目镜观测时,眼睛需要紧贴目镜。由于惠更斯目镜容易制造,价格低廉,所以常被用于小型入门级望远镜上。
2、冉斯登目镜(R或SR)
是冉斯登于1783年设计成功,也是两片凸透镜结构,由凸面相对,焦距相同的两个平凸透镜组成。视场约为30-45度。冉斯登目镜的球差、轴向色差和畸变等均小于惠更斯目镜,场曲也显著减小。但是出瞳距离同样较短。
冉斯登和惠更斯都属于第一代目镜。
3、凯尔纳目镜(K)
出现于1849年,由三片透镜构成。是在冉斯登目镜的基础上发展而来,主要改进是将单片的接目镜改为双胶合消色差透镜,能够消除倍率色差,同时也能有效地降低位置色差、像散和畸变,大大改善边缘的像质,有效视场达到40-50度。在中、低倍率时,凯尔纳目镜的成像质量要比惠更斯和冉斯登目镜好。另外,凯尔纳目镜的场镜靠近焦平面,这样场镜上的灰尘便容易成像,影响观测,所以要特别注意清洁。
美国一家公司在凯尔纳目镜的基础上进一步改进,研制出了RKE目镜,其边缘像质要好于经典结构。
4、阿贝无畸变目镜(OR)
1880年由德国蔡司公司创始人之一的阿贝设计,为四片两组结构,其中场镜为三胶合透镜,接目镜为平凸透镜,该目镜成功的控制了色差和球差,并把鬼像和场曲降低到难以察觉的程度,它还具有40-50度的平坦视场和足够的出瞳距离,在各倍率都有良好表现,一直被广泛采用。但价格相对较高。
5、普罗素目镜(PL或Plossl)
又称为“对称目镜”。它为四片两组结构,由完全相同的两组双胶合消色差透镜组成,其参数表现与OR目镜相当,但PL目镜具有更大的出瞳距离和视场。由于PL目镜中的两个消色差胶合透镜可以完全相同,因此造价比OR低, 是目前应用最为广泛的目镜。
K、OR、PL都属于第二代目镜。
6、爱勒弗广角目镜(ER)
1917年推出,是专门为需要大视场的军用望远镜设计,是其后所有广角目镜的鼻祖,结构为5片三组,视场高达60-70度。非常适合观测深空天体,由于边缘存在像散,所以不太适合高倍设计,其在低倍时的表现是非常出色的。
K、OR、PL、ER都属于第二代目镜。
7、Nagler目镜
1979年推出,由美国人设计的高档目镜,有着82度的惊人视场,优质的边缘像质和舒适的出瞳距离,但结构复杂,价格昂贵,其长焦目镜尺寸和重量过大(焦距20毫米目镜超过1千克)。
关于目镜接口尺寸
望远镜目镜的接口规格大致有3种:24.5毫米(0.965英寸),31.7毫米(1.25英寸),50.8毫米(2英寸)。
24.5毫米主要用于小型的入门级望远镜上,31.7毫米是目前的主流尺寸。50.8毫米主要用在高档的大口径望远镜上。
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