1609年，伽利略制作了人類歷史上第一一架光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，他用這架望遠(yuǎn)鏡指向天空，得到了一系列的重要發(fā)現(xiàn)，天文學(xué)從此進(jìn)入了望遠(yuǎn)鏡時(shí)代。隨著人類科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我們的望遠(yuǎn)鏡種類已經(jīng)從幾百年前的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡發(fā)展出射電望遠(yuǎn)鏡和空間天文望遠(yuǎn)鏡。對(duì)于業(yè)余天文愛好者來(lái)說(shuō)，有兩件東西是我們最希望擁有的。一是，滿書架的天文學(xué)書籍和星圖；二是，一架適合入門的天文望遠(yuǎn)鏡。本文向各位小伙伴們介紹光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡的相關(guān)知識(shí)。

一、折射望遠(yuǎn)鏡

經(jīng)過(guò)400多年的發(fā)展，折射式望遠(yuǎn)鏡技術(shù)非常成熟，技術(shù)含量非常高，是特別適合業(yè)余天文愛好者入手的望遠(yuǎn)鏡?，F(xiàn)今所有的折射式望遠(yuǎn)鏡都是使用凸透鏡當(dāng)做目鏡，成像上下左右顛倒，但這樣對(duì)我們天體觀測(cè)是沒有影響的，因?yàn)槟跨R是凸透鏡可以把兩枚以上的透鏡放在一起成一組而擴(kuò)大視野，并且能改善像差除卻色差。主透鏡的直徑為50~80毫米的折射式是最常見的入門級(jí)別望遠(yuǎn)鏡。

圖13.1 折射式天文望遠(yuǎn)鏡

1、消色差折射式望遠(yuǎn)鏡

這種折射望遠(yuǎn)鏡的物鏡，是由兩塊不同折光率的玻璃鏡片組成，之間有一個(gè)空氣薄層，以減少色差，使紅藍(lán)兩色的 影像聚在同一焦點(diǎn)上，在口徑小于100毫米時(shí)，這種設(shè)計(jì)非常有效。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這類鏡頭影像外圍仍有一個(gè)很淡紫色的光暈，尤其是在觀測(cè)明亮的天體和月球的邊緣的時(shí)候這種情況會(huì)比較明顯。

2、復(fù)消色差折射式望遠(yuǎn)鏡

為了把色差消減到可以忽略的程度，就需要使用更高級(jí)的鏡頭，這種鏡頭是由兩塊或三塊不同折光率的玻璃鏡片組成或采用較低色散的玻璃或甚至采用螢石晶體來(lái)制造，可消除紅、綠、藍(lán)三色的色差。這些鏡頭稱為復(fù)消色差鏡頭，使得望遠(yuǎn)鏡的長(zhǎng)度縮短及重量較輕，鏡筒能夠密封維修保養(yǎng)方面較為方便，更適宜于搬往野外使用，所以受到了很多業(yè)余天文愛好者的歡迎，但價(jià)格很不親民。

圖13.2 反射式望遠(yuǎn)鏡

二、牛頓反射式望遠(yuǎn)鏡

1668年，牛頓經(jīng)過(guò)多次磨制非球面的透鏡均告失敗后，決定采用球面反射鏡作為主鏡。他用2.5cm直徑的金屬，磨制成一塊凹面反射鏡，并在主鏡的焦點(diǎn)前面放置了一個(gè)與主鏡成45度角的反射鏡，使經(jīng)主鏡反射后的會(huì)聚光經(jīng)反射鏡以90度角反射出鏡筒后到達(dá)目鏡。

由于有了這個(gè)射出鏡筒的縮焦器的設(shè)計(jì)，牛頓式望遠(yuǎn)鏡特別適合觀測(cè)頭頂目標(biāo)的星空，觀測(cè)起來(lái)位置很舒適。在使用折射式的時(shí)候，是比較困難的。（大家可以腦補(bǔ)一下畫面）

牛頓式望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作比較容易，成本低，所以很多國(guó)內(nèi)外天文愛好者自制的天文望遠(yuǎn)鏡大多采用此系統(tǒng)。但由于軸外像差較大，視場(chǎng)不宜做得過(guò)大，且眼望方向與鏡筒指向方向不一致，使觀測(cè)者尋星較為困難。但是，相對(duì)孔徑較大的拋物面牛頓系統(tǒng)，往往被采用作為口徑較大的物鏡系統(tǒng)，其像質(zhì)優(yōu)良，光力強(qiáng)對(duì)拍攝視場(chǎng)不大的視面天體十分合用。但由于需要頻繁校正光軸（這個(gè)比較難）及保養(yǎng)鏡面（鍍膜），在科普活動(dòng)中引用較少，多用于深空天體攝影。

牛頓反射式望遠(yuǎn)鏡最常見的兩種支架裝置是：赤道式和多布森式。赤道裝置在不超過(guò)203毫米的牛頓反射式望遠(yuǎn)鏡上很容易操作和調(diào)整，但如果是口徑再大些，比如254毫米的操作上就比較繁雜。主要是個(gè)頭太大，光是運(yùn)輸這玩意就是個(gè)難題。

還有一種是多布森裝置的，這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便、緊湊，能在垂直和水平方向平滑運(yùn)動(dòng)，是中型和大型牛頓式反射望遠(yuǎn)鏡的首選支架，很多天文愛好者都利用這種裝置使用大口徑的望遠(yuǎn)鏡（625毫米以上的）。

圖13.3 折返式望遠(yuǎn)鏡原理圖

三、施密特-卡塞格林式折返式望遠(yuǎn)鏡

折反射望遠(yuǎn)鏡是將折射系統(tǒng)與反射系統(tǒng)相結(jié)合的一種光學(xué)系統(tǒng)，它的物鏡既包含透鏡又包含反射鏡，天體的光線要同時(shí)受到折射和反射。與牛頓反射式望遠(yuǎn)鏡類似，它有一個(gè)凹面鏡作為主鏡，在鏡筒的頂端的透鏡起到三個(gè)作用：校正光學(xué)像差、密封鏡筒放置塵埃和空氣中的其它污染物進(jìn)入以及支撐副鏡——能把匯聚起來(lái)的光反射會(huì)主鏡中央的小孔。光最終會(huì)在望遠(yuǎn)鏡的后端聚焦。

這種望遠(yuǎn)鏡的特點(diǎn)一：聚光力強(qiáng)大和視野大，因而可以看到很暗的天體，特別適合于對(duì)流星，彗星，星云的觀測(cè)和大范圍的巡天照相。

這種望遠(yuǎn)鏡的特點(diǎn)二：結(jié)構(gòu)極為緊湊，口徑為203毫米的鏡筒只有61厘米長(zhǎng)。而典型的牛頓反射式望遠(yuǎn)鏡的長(zhǎng)度會(huì)超過(guò)122厘米。

由于折反射望遠(yuǎn)鏡能兼顧折射和反射兩種望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點(diǎn)，非常適合業(yè)余的天文觀測(cè)和天文攝影，并且得到了廣大天文愛好者的喜愛。