光學(xué)望遠(yuǎn)鏡大致分三類:折射式,,反射式,,折反射式。
優(yōu)點(diǎn):成像非常地銳利,、鮮明、對比度高,。接上“正像鏡”就可以使成像不顛倒,,有利于對地面景物的觀測。維護(hù)方便,,使用壽命很長,,但須注意不要讓鏡片發(fā)霉。
缺點(diǎn):價格高昂,,同樣價格可以買到口徑更大的反射式望遠(yuǎn)鏡,。普通消色差望遠(yuǎn)鏡仍有稍許殘余的色差。而殘余色差小到可以忽略不計的“復(fù)消色差望遠(yuǎn)鏡”價格及其昂貴,。
優(yōu)點(diǎn):價格低廉(與折射鏡相比),同樣價格口徑更大,、可以看到更多更暗的天體,。成像無色差。性價比高,。專業(yè)天文臺的大口徑望遠(yuǎn)鏡絕大多數(shù)都是采用反射式結(jié)構(gòu),。
缺點(diǎn):日常維護(hù)保養(yǎng)相對麻煩一點(diǎn)。
1,、口徑
口徑是指物鏡的有效通光直徑,,常以符號“D”表示。物鏡收集星光的能力跟它口徑的平方成正比,。因此,,物鏡口徑越大,就越容易觀測到更暗的天體,。
2,、分辨角和分辨本領(lǐng)
分辨角通常以角秒為單位,是指剛剛能被望遠(yuǎn)鏡分辯開的天上兩發(fā)光點(diǎn)之間的角距,。目視觀測時,,望遠(yuǎn)鏡的分辨角=140(角秒)/D(毫米),D為物鏡的有效口徑,。望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)由望遠(yuǎn)鏡的分辨角的倒數(shù)來衡量,,所以:望遠(yuǎn)鏡口徑越大,分辨本領(lǐng)越好。
3,、放大倍率
放大倍率是目視望遠(yuǎn)鏡的物理量,,即角度的放大率。目視望遠(yuǎn)鏡的放大率等于物鏡焦距與目鏡焦距之比,,因此,,只要變換不同的目鏡就能改變望遠(yuǎn)鏡的放大倍率。但由于受物鏡分辨本領(lǐng)的限制,,望遠(yuǎn)鏡的放大倍率也不可以無限制的增大,,一般而言放大倍率大致以2D(2×物鏡口徑的數(shù)值,,口徑數(shù)值以毫米為單位)為上限,。觀測時,絕不是以最大倍率為最佳,,而應(yīng)以觀測目標(biāo)最清晰為準(zhǔn),。如果放大倍率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其放大倍率上限,那么星像雖然看起來變大了,,但是并不能增加其清晰度,,相反會使星像變得模糊、變得暗淡,,而且有效視場也會變得非常狹小,。
4、視場
能夠被望遠(yuǎn)鏡良好成像的區(qū)域所對應(yīng)的天空角直徑稱望遠(yuǎn)鏡的視場,。視場越大,,看出去的視野就越開闊。望遠(yuǎn)鏡的視場與放大率成反比,,放大率越大,,視場反而越小。不同的口徑,、不同的焦距,、不同的光學(xué)系統(tǒng)(包含物鏡、目鏡在內(nèi))與質(zhì)量,,決定了望遠(yuǎn)鏡的視場的大小,。看星空時,,如果使用大視場的望遠(yuǎn)鏡再加上廣角目鏡,,就會有如在星空中漫步的感覺。
5,、極限星等
“星等”是天體亮度的指標(biāo),,常以符號“m”表示。星等的數(shù)值越小,星星就越亮,;星等的數(shù)值越大,,星星就越暗。星等相差一等,,亮度相差2.512倍,。極限星等是指用望遠(yuǎn)鏡可以觀測到最暗天體的星等。望遠(yuǎn)鏡的目視極限星等可以用以下公式來粗略的估計:m=2.1 5logD??????? 公式中D(口徑)以毫米為單位,。
注意:大城市里的光污染會嚴(yán)重的影響極限星等的大小,,所以最好的觀測地點(diǎn)是遠(yuǎn)離都市光污染的郊外。
1,、惠更斯目鏡(H)
是惠更斯在1703年研制的,。它由2片凸透鏡組成,視場較小,,約為25-40度,,它出瞳距離(目鏡到眼睛的距離)相對比較短,所以在使用短焦距的惠更斯目鏡觀測時,,眼睛需要緊貼目鏡,。由于惠更斯目鏡容易制造,價格低廉,,所以常被用于小型入門級望遠(yuǎn)鏡上,。
2、冉斯登目鏡(R或SR)
是冉斯登于1783年設(shè)計成功,,也是兩片凸透鏡結(jié)構(gòu),,由凸面相對,焦距相同的兩個平凸透鏡組成,。視場約為30-45度,。冉斯登目鏡的球差、軸向色差和畸變等均小于惠更斯目鏡,,場曲也顯著減小,。但是出瞳距離同樣較短。冉斯登和惠更斯都屬于第一代目鏡,。
3,、凱爾納目鏡(K)
出現(xiàn)于1849年,由三片透鏡構(gòu)成,。是在冉斯登目鏡的基礎(chǔ)上發(fā)展而來,,主要改進(jìn)是將單片的接目鏡改為雙膠合消色差透鏡,能夠消除倍率色差,,同時也能有效地降低位置色差,、像散和畸變,,大大改善邊緣的像質(zhì),有效視場達(dá)到40-50度,。在中,、低倍率時,凱爾納目鏡的成像質(zhì)量要比惠更斯和冉斯登目鏡好,。另外,,凱爾納目鏡的場鏡靠近焦平面,這樣場鏡上的灰塵便容易成像,,影響觀測,,所以要特別注意清潔。
4,、阿貝無畸變目鏡(OR)
1880年由德國阿貝設(shè)計,,為四片兩組結(jié)構(gòu),其中場鏡為三膠合透鏡,,接目鏡為平凸透鏡,,該目鏡成功的控制了色差和球差,并把鬼像和場曲降低到難以察覺的程度,,它還具有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,。但價格相對較高。
5,、普羅素目鏡(PL或Plossl)
又稱為“對稱目鏡”,。它為四片兩組結(jié)構(gòu),由完全相同的兩組雙膠合消色差透鏡組成,,其參數(shù)表現(xiàn)與OR目鏡相當(dāng),,但PL目鏡具有更大的出瞳距離和視場。由于PL目鏡中的兩個消色差膠合透鏡可以完全相同,,因此造價比OR低,, 是目前應(yīng)用最為廣泛的目鏡。 K,、OR,、PL都屬于第二代目鏡。
6,、關(guān)于目鏡接口尺寸
望遠(yuǎn)鏡目鏡的接口規(guī)格大致有3種: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門級望遠(yuǎn)鏡上,,31.7毫米是目前的主流尺寸。50.8毫米主要用在高檔的大口徑望遠(yuǎn)鏡上。
1)折射式天文望遠(yuǎn)鏡使用起來比較方便,,視野較大,星像明亮,,但是有色差,,從而降低了分辨率。優(yōu)質(zhì)折射鏡的物鏡是兩片雙分離消色差物鏡或3片復(fù)消色差物鏡,。不過,,消色差或復(fù)消色差并不能完全消除色差。
2)反射鏡天文望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點(diǎn)是沒有色差,,但是,,反射鏡的彗差和像散較大,使得視野邊緣像質(zhì)變差,。常用的反射鏡有牛頓式和卡塞格林式兩種,。前者光學(xué)系統(tǒng)簡單、價格便宜,,球面反射鏡在后端,,目鏡在前端側(cè)面;后者光學(xué)系統(tǒng)的主、副鏡為非球面,,主鏡和目鏡都在后面,,成像質(zhì)量較好,價格也較貴,。
3)折反射天文望遠(yuǎn)鏡鏡兼顧了折射鏡天文望遠(yuǎn)鏡和反射鏡天文望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點(diǎn):視野大,、像質(zhì)好、鏡筒短,、攜帶方便,。與等焦距和同等口徑的折射望遠(yuǎn)鏡相比,價格還不及三分之一,。折反射鏡有施密特―卡塞格林式和馬克蘇托夫―卡塞格林式兩種,,后者又稱馬―卡鏡。馬―卡鏡有兩片式和三片式兩種,。譬如:博冠 BOSMA1800150天文望遠(yuǎn)鏡和BOSMA2400200天文望遠(yuǎn)鏡都是三片式,,因像質(zhì)比兩片式更好,倍受國內(nèi)外天文愛好者的歡迎,。
選擇天文望遠(yuǎn)鏡的焦距,與你想要觀測的天體有關(guān),。如果你想觀測星云,、尋找彗星,,要選擇短焦距天文望遠(yuǎn)鏡;如果你想觀測月亮和行星,要選擇長焦天文望遠(yuǎn)鏡;如果你想觀雙星,、聚星,、變星和星團(tuán),最好選擇中焦距天文望遠(yuǎn)鏡,。中焦距鏡可以兩頭兼顧,,比較受歡迎。通常短鏡是指焦距與口徑之比小于或等于6,,長鏡是指焦距與口徑之比大于15,,介于兩者之間稱之為中焦距鏡。
跟據(jù)天文學(xué)家長期觀測的經(jīng)驗,,天文望遠(yuǎn)鏡最大放大倍數(shù)不得大于1.5倍物鏡的口徑(以 毫米數(shù)表示),用口徑100毫米的望遠(yuǎn)鏡,,在大氣條件為中等寧靜度的情況下觀測,,不得大于 125倍。最佳寧靜度時可達(dá)190倍;口徑200毫米時,,在大氣寧靜度為中等的情況下觀測,,不得大于170倍。最佳寧靜度時,,可達(dá)340倍;實際上對于天文愛好者觀測明亮的天體,,最大倍率可達(dá)兩倍,甚至2.5倍物鏡的口徑(以毫米數(shù)表示),。不過,天文望遠(yuǎn)鏡過大的倍數(shù)使影像更大,、更暗,,同時大氣的抖動也放大了,使影像更模糊,。
1) 口徑大,接收到的光能量就多,,可以觀測更暗的天體,。
2) 口徑大,最大有效放大倍數(shù)V就大,,因為V=主鏡口徑D(以毫米數(shù)表示),。
3) 口徑大,分辨率高,,可以觀測到行星更多的細(xì)節(jié),,可以分辨雙星,,還有可能發(fā)現(xiàn)更暗的小行星和彗星。分辨率理論上講,,只是與口徑有關(guān),,實際上與光學(xué)設(shè)計、加工和裝,、校都有關(guān)系,。一般科普望遠(yuǎn)鏡的分辨率能達(dá)到2倍理論分辨角,就算是優(yōu)質(zhì)望遠(yuǎn)鏡,,而博冠BOSMA1800150,,經(jīng)進(jìn)口計量儀器檢驗,分辨率優(yōu)于1″ ,,已接近理論值,。
白天購買時,,你可用天文望遠(yuǎn)鏡觀測遠(yuǎn)處一幢大樓,,將大樓的輪廓線移到視野的1/4處,如果輪廓線橙黃色或藍(lán)紫色特別明顯,,或輪廓線彎曲得特別厲害,,不要買;再看一看遠(yuǎn)處的樹葉,一般來說,,60毫米口徑的望遠(yuǎn)鏡,,能看清40米遠(yuǎn)處的葉筋,看不清的別買,。當(dāng)然,,天文望遠(yuǎn)鏡口徑越大,看得越遠(yuǎn),。博冠BOSMA70060天文望遠(yuǎn)鏡(口徑60毫米)能看清85米外的葉筋,。晚上你可以看星星,如果看到的星星是帶顏色的而且特別明顯,,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,這種天文望遠(yuǎn)鏡不適合用于天文觀測,。
最好的方法是觀測雙星。譬如:天鷹座π星是雙星(牛郎星附近),,角距為1″.4;白 羊座ε星是雙星,,角距1″.5;天鵝座δ星是雙星,角距2″.1;御夫座星是雙星,,角距3″.0;獅子座的γ星是雙星,,角距4″.3,。
觀測金,、木,、水、火,、土星時所需的放大倍數(shù)便是天文望遠(yuǎn)鏡視場內(nèi)的行星小圓面與肉眼看到的滿月有同樣視場大小(31角分),。所以用口徑50mm的物鏡就可觀測木星,用80mm的物鏡就可觀測金星和火星,,而觀測水星則要用280mm的物鏡,。
大的黑子用小天文望遠(yuǎn)鏡就能看到,,而一些很小的黑子則要用大天文望遠(yuǎn)鏡才能看清楚,。業(yè)余觀測黑子一般采用投影觀測。觀測太陽和月球要用口徑比(D/F)小的望遠(yuǎn)鏡,,最好是1:15~1:20,。也可以在鏡前加一只光欄,用以減小口徑比,。不過,,這樣做會降低望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)。
月球有環(huán)形山,、鏈狀山脈、月海,、月谷,、溝紋(干涸的河流)和亮輻射條紋,好的天文望遠(yuǎn)鏡可看到月球上非常細(xì)微的細(xì)節(jié),。觀測月球最好的放大倍率是(1~1.5)×主鏡口徑(mm),。
天文望遠(yuǎn)鏡的支架有地平式和赤道式2種,,都有2個互相垂直的轉(zhuǎn)軸。天文望遠(yuǎn)鏡的視野一般都比較小,,而且放大倍率越大,,視野就越小,所以要選擇一個不會因風(fēng)吹而抖動的支架,。