一、望遠(yuǎn)鏡種類
(一)折射式望遠(yuǎn)鏡
折射式望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造如下圖:
折射式望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)透鏡組成:固定在鏡筒前端的是物鏡(其口徑大小直接決定望遠(yuǎn)鏡的性能);在鏡筒尾端可以調(diào)換的是目鏡。
優(yōu)點(diǎn):視野較大、星像明亮,使用和維護(hù)比較方便,反差及銳利度較同口徑的反射鏡佳,攝影及高倍行星觀測,效果都相當(dāng)不錯(cuò)。缺點(diǎn):有色像差(色差)問題,會(huì)降低分辨率。
(二)反射式望遠(yuǎn)鏡
反射式望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造如下圖:
上圖為牛頓式反射式望遠(yuǎn)鏡。優(yōu)點(diǎn):無色差、強(qiáng)光力和大視場,非常適合深空天體的目視觀測。缺點(diǎn):彗差和像散較大,視野邊緣像質(zhì)變差,操作不太容易, 維護(hù)相對復(fù)雜。
(三)折反射式望遠(yuǎn)鏡
折反射式望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造如下圖:
綜合了折射鏡和反射鏡的優(yōu)點(diǎn):視野大、像質(zhì)好、鏡筒短、攜帶方便。有施密特-卡塞格林式和馬克蘇托夫-卡塞格林2種。
二、常見的天文望遠(yuǎn)鏡光學(xué)名詞
口徑:指望遠(yuǎn)鏡物鏡的有效直徑,口徑大小直接決定望遠(yuǎn)鏡性能。口徑越大,聚光本領(lǐng)越強(qiáng),分辨率越高,可用放大倍數(shù)越大。
焦距:從物鏡到焦點(diǎn)距離,一般以'f'表示,單位為mm。
焦比:指望遠(yuǎn)鏡焦距長度與物鏡口徑的比值,簡單說就是鏡筒長度除以鏡筒口徑,相當(dāng)于相機(jī)鏡頭上的光圈。以'F'表示。計(jì)算公式:焦距/口徑=焦比(F=F/d)。例如:開拓者60/700望遠(yuǎn)鏡,焦比=物鏡焦距700mm/物鏡口徑60mm=11.7。如果口徑不變,物鏡焦距越長,焦比越大,容易得到越高的倍率;物鏡焦距越短,焦比越小,不容易得到較高的倍率,但影像更亮,視野更大。
*短焦距鏡(小焦比,焦比<=6):適合觀測星云、尋找彗星;
*長焦距鏡(大焦比,焦比>15):適合觀測月亮和行星;
*中焦距鏡(中焦比, 6<焦比<=15):適合觀測雙星、聚星、變星和星團(tuán), 更可以兩頭兼顧,很適合初學(xué)者。(如開拓者60/700天文望遠(yuǎn)鏡,焦比=物鏡焦距700mm/物鏡口徑60mm=11.7)
倍率(放大倍數(shù)):物鏡焦距與目鏡焦距的比值,如開拓者60/700天文望遠(yuǎn)鏡,使用H10mm目鏡,放大倍數(shù)=物鏡焦距700mm/目鏡焦距10mm=70倍;放大倍數(shù)變大,看到的影像也越大。適當(dāng)?shù)母弑稇?yīng)為主鏡口徑(公分計(jì)算)的十倍,最高以十五倍為限。例如:星特朗60AZ的最高放大倍率為:60*1.5=90。
光軸:望遠(yuǎn)鏡中光路的軸心。光軸偏斜,影響成像效果。
鍍膜:鏡片表面鍍的一層特殊金屬化合物,目的是增加光線透射率。
極軸望遠(yuǎn)鏡:天球北極與南極的連線稱為極軸。功能就是校正赤道儀赤經(jīng)軸。
赤經(jīng)軸:赤道儀中與極軸平行的旋轉(zhuǎn)軸。
赤緯軸:赤道儀中與極軸垂直的旋轉(zhuǎn)軸。
重錘:安裝在赤緯軸底部,可上下調(diào)整,用來平衡望遠(yuǎn)鏡的重量。
刻度盤:赤經(jīng)軸與赤緯軸上都有刻度盤,一般僅供參考用。
自動(dòng)導(dǎo)入:某些高階赤道儀中內(nèi)藏小型電腦,,并儲(chǔ)存許多天體位置資料,只要由控制面板輸入天體名稱,赤道儀就會(huì)自動(dòng)搜尋天體,并導(dǎo)入望遠(yuǎn)鏡視野中。
集光力:指望遠(yuǎn)鏡所收集到的光量與肉眼的比值。簡單說等于望遠(yuǎn)鏡口徑(厘米)除以7的平方。望遠(yuǎn)鏡的口徑愈大,集光力愈強(qiáng),就能觀測更暗淡的天體。例如:星特朗70EQ望遠(yuǎn)鏡,集光力=物物鏡口徑70/7×70/7=100。通常主鏡口徑越大,相對集光力越佳,其成像品質(zhì)越好。
分解能:又稱解像力(θ)。望遠(yuǎn)鏡分辨影像細(xì)節(jié)的能力,分辨率主要和口徑有關(guān)。物鏡有效口徑越大,其分解能就越好,影像就越細(xì)致。
色 差:指望遠(yuǎn)鏡在觀賞物體時(shí),通常影像的周邊會(huì)出現(xiàn)如彩虹般的色彩,,通常為藍(lán)色、紅色或紫色等,這種現(xiàn)象稱為色差。
像 差:指望遠(yuǎn)鏡在觀賞物體時(shí),通常視野中央的部分很清晰,但視野的周圍會(huì)模糊或是影像歪曲變形,這種現(xiàn)象稱為像差。
視 野(視場):指望遠(yuǎn)鏡所見到范圍大小,以角度表示。通常目鏡口徑越大,視野也就越大。廣角視野的目鏡觀測較為舒適。
極限星等(M): 望遠(yuǎn)鏡所能看到最暗的星等稱為極限星等,主要和口徑、焦比有關(guān)。計(jì)算公式:極限星等(M)=1.77+5㏒(物鏡口徑)。例如:物鏡口徑70mm的望遠(yuǎn)鏡,極限星等(M)=1.77+5㏒70=11.0等。
三、天文望遠(yuǎn)鏡主要結(jié)構(gòu)
1、主鏡筒:主鏡筒是觀測星星的主要部件。
2、尋星鏡:一支低倍的小望遠(yuǎn)鏡。其視野較廣,便于搜索天體。
3、目鏡:目鏡的功用在于放大。一部望遠(yuǎn)鏡都要配備低、中和高倍率三種目鏡。
4、赤道儀:一是承載望遠(yuǎn)鏡;二上借馬達(dá)帶動(dòng)鏡筒,使望遠(yuǎn)鏡能跟隨星體移動(dòng),可以跟蹤天體,長時(shí)間觀測天體。常見的有德式與叉式兩種,其中以德式最為普遍。。
5、追蹤馬達(dá):赤經(jīng)追蹤馬達(dá)可以驅(qū)動(dòng)赤經(jīng)軸, 以跟地球自轉(zhuǎn)相同的角速度逆向轉(zhuǎn)動(dòng),跟蹤星星。
6、三腳架臺(tái)和腳架: 三腳架臺(tái)是承接赤道儀和鏡筒, 以連接腳架用的。腳架是承載望遠(yuǎn)鏡和赤道儀,并且作為一種使用的支柱。
7、赤道儀控制盒和電源:驅(qū)動(dòng)赤道儀運(yùn)轉(zhuǎn)。
此外根據(jù)需要,天文望遠(yuǎn)鏡一般還要配置增倍鏡、太陽和月亮濾光鏡、巴德膜、指南針、星座圖等相關(guān)配件。
*天文望遠(yuǎn)鏡的支架結(jié)構(gòu)
①地平式(經(jīng)緯儀):如星特朗AZ系列望遠(yuǎn)鏡
優(yōu)點(diǎn):價(jià)格便宜、重量較輕,、搬運(yùn)容易、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)試方便。缺點(diǎn):調(diào)節(jié)精度低、穩(wěn)定性較差,不能跟蹤天體,無法進(jìn)行天體攝影。
② 赤道儀式:如星特朗EQ系列望遠(yuǎn)鏡
優(yōu)點(diǎn):調(diào)節(jié)精度高,能跟蹤天體運(yùn)行,可進(jìn)行天體攝影。缺點(diǎn):重量較重,搬運(yùn)困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試麻煩。分為手動(dòng)和電動(dòng),手動(dòng)跟蹤赤道儀適合專門的天文觀測,電動(dòng)跟蹤赤道儀可用于專門的天文跟蹤攝影和觀測研究。初學(xué)者熟悉地平式后,可以選擇手動(dòng)赤道儀;初次使用也許會(huì)覺得調(diào)整復(fù)雜,但熟悉后觀測星空會(huì)輕松很多;業(yè)余愛好者學(xué)習(xí)天文攝影,常使用電動(dòng)跟蹤赤道儀。
四、天文望遠(yuǎn)鏡光學(xué)質(zhì)量的辨別
白天用望遠(yuǎn)鏡觀測遠(yuǎn)處的樹葉,一般60mm口徑望遠(yuǎn)鏡,能看清40米遠(yuǎn)處樹葉葉筋,看不清說明光學(xué)質(zhì)量很差;晚上觀測星星時(shí),如果看到星星帶很明顯的顏色,或是視野邊緣的星星拖著尾巴,其長度達(dá)到星星大小的2倍,說明光學(xué)質(zhì)量很差,不適合天文觀測。
*選擇31.7mm(1.25英寸)大目鏡接口才能獲得更好的光學(xué)質(zhì)量。
五、天文望遠(yuǎn)鏡使用注意事項(xiàng)
1、絕對不能直接用望遠(yuǎn)鏡觀看太陽,觀看太陽必須通過投影法或有專門濾光措施。
2、不要把望遠(yuǎn)鏡當(dāng)做玩具,要細(xì)心使用和維護(hù)。
3、不要認(rèn)為用望遠(yuǎn)鏡什么都能看到。觀看效果越好,價(jià)格也越高,沒有十全十美的望遠(yuǎn)鏡,選擇適合自己的最重要。
4、每一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡都有它合適的放大倍數(shù)。超過極限不能增強(qiáng)分辨能力,反而會(huì)使物體變得很暗,難以觀測。60~80口徑的望遠(yuǎn)鏡,合適的放大倍數(shù)應(yīng)小于100倍。
5、如果無法在夜空中識(shí)別五個(gè)以上的星座,就不要著急使用望遠(yuǎn)鏡。
6、天文望遠(yuǎn)鏡通??梢杂^看風(fēng)景或動(dòng)植物,很容易得到比雙筒望遠(yuǎn)鏡更高的放大倍率。但使用倍率應(yīng)在100倍以下,20-50倍最合適。
*作為初學(xué)者,建議不要買單筒望遠(yuǎn)鏡,頂多買個(gè)雙筒,放大倍數(shù)越大,視野越小。購買雙筒鏡,口徑大小50mm最好。放大倍率選7X50或10X50。
六、目鏡知識(shí)
(一)目鏡的性能參數(shù)
目鏡性能的參數(shù)主要是焦距、視場和出瞳距離。
1、視場:目前標(biāo)準(zhǔn)的目鏡(如Plossl和OR型目鏡,4片2組)視場為40-50度,而廣角目鏡(通常超過6片)的視場超過60度,有的可達(dá)84度。視場越大,觀測范圍越寬,觀測效果越好。
2、出瞳距離:指能看清整個(gè)視場時(shí)觀測者的眼睛到目鏡的距離。出瞳距離直接決定著觀測的方便和舒適程度。一個(gè)出瞳距離適中的目鏡(如15-20mm)會(huì)給觀測帶來很多方便。對于同一種目鏡,其出瞳距離一般與焦距成正比。出瞳距離過短、過長,都會(huì)帶來觀測的不便。
3、目鏡的配備:一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡通常應(yīng)配備多個(gè)目鏡,以便組合成多種放大倍數(shù)。①首先應(yīng)該配備一個(gè)低倍率、大視場的目鏡用于觀測面積大而表面亮度低的星云星團(tuán),同時(shí)也可以在使用高倍率目鏡時(shí)先找到目標(biāo),它將是使用次數(shù)最多的目鏡。這只目鏡的放大倍率應(yīng)為望遠(yuǎn)鏡口徑厘米數(shù)的2-3倍。對于口徑較小的望遠(yuǎn)鏡,焦距40-55mm的Plossl目鏡(視場約40度)即可勝任;相對口徑較大時(shí),最好選擇焦距稍短的廣角目鏡(視場>60度)。②中等倍率目鏡主要用于觀測星云星團(tuán)等深空天體。典型的中等倍率是物鏡口徑厘米數(shù)的5-10倍。③高倍率主要用于觀測行星、雙星、致密的星云星團(tuán)等。一個(gè)優(yōu)質(zhì)的物鏡(如10cm的APO折射鏡)應(yīng)該允許使用其口徑厘米數(shù)的25倍的放大率而不明顯降低成像質(zhì)量的目鏡。
(二)目鏡的種類
1、惠更斯目鏡(H目鏡)
荷蘭科學(xué)家惠更斯于1703年設(shè)計(jì),視場約為25-40度?;莞鼓跨R是小型折射鏡的首選,其缺點(diǎn)是視場小、反差低、色差、球差場曲明顯。目前這種結(jié)構(gòu)一般為顯微鏡的目鏡采用。
2、冉斯登目鏡(R目鏡)
于1783年設(shè)計(jì)成功,視場約為30-45度,目前已很少采用。
3、凱爾納目鏡(K目鏡、RKE目鏡)
是在冉斯登目鏡的基礎(chǔ)上發(fā)展而來,出現(xiàn)于1849年,視場達(dá)到40-50度,低倍時(shí)有著舒適的出瞳距離,目前在一些中低倍望遠(yuǎn)鏡中廣泛應(yīng)用,但高倍時(shí)表現(xiàn)欠佳。
4、阿貝無畸變目鏡(OR目鏡)
1880年由德國蔡司公司創(chuàng)始人之一的阿貝設(shè)計(jì)。該目鏡控制了色差和球差,還具有40-50度的平坦視場和足夠的出瞳距離,在各倍率都有良好表現(xiàn),一直被廣泛采用。
5、 普羅素式目鏡(PL目鏡)
又叫“對稱目鏡”。其參數(shù)表現(xiàn)與OL目鏡相當(dāng),具有更大的出瞳距離和視場,造價(jià)更低,而且適用于所有的放大倍率, 是目前應(yīng)用最為廣泛的目鏡。
6、愛勒弗廣角目鏡(ER)
1917年研制成功,是專門為需要大視場的軍用望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì),視場高達(dá)60-75度。在低倍時(shí)表現(xiàn)非常出色,尤其適合觀測深空天體。
*目鏡常見的表示方法:前面的英文代表目鏡的種類,后面的數(shù)字代表目鏡的焦距。
PL25=焦距25mm普羅素式目鏡
H10 = 焦距10mm惠更斯式目鏡
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