望遠鏡——我和遠方有個約會

望遠鏡——我和遠方有個約會

在顧城的詩裡,在愛人的眼裡,遠和近,彷彿那樣勢不兩立的兩方。

但《百年孤獨》裡,吉普賽人向村民兜售商品時卻說——科學縮短了距離。

詩人文字裡的孤獨與惘然,作家筆下的魔幻與現實,卻被科學給予了不一樣的解釋。因為在科學的幫助下,遠可能也很近。

這個寄託遙遠星空的科學夢想的物件就是——望遠鏡。

 知其然——意外的收穫

1608年,在荷蘭的一座小城裡,兩個小孩子把玩幾片眼鏡片,發現眼鏡片的組合能讓遠處教堂上的風標變得近在眼前,他們歡喜不已。無心之人事無成,有心之人成無事。在不遠處觀望的眼鏡師漢斯·李波爾賽(Hans Lippershey)將一切都看在眼裡。

漢斯·李波爾賽為之一動,因為這個發現讓他喜出望外。“這一定會是一個偉大的發明”,他心想。於是,一個關於“望遠鏡”的設計理念開始迸發在他的腦海裡。他立即投身其中,經過多次的實驗,世界上的第一臺望遠鏡誕生了。

迄今為止,已是四百多年的時光成為了歷史。可在這期間,望遠鏡發展的腳步卻從未停止。它的樣子經歷了從雙筒望遠鏡到反射式望遠鏡、折反射式望遠鏡、射電望遠鏡等的發展,它們的用途也從舞臺劇、音樂劇觀賞變成天文觀測、科學研究等必不可少的輔助工具。

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因為望遠鏡,遠方的物體被拉近了;因為望遠鏡,渺小的世界也被放大了。

你知道了望遠鏡,可是你真正瞭解望遠鏡嗎?它不只是我們出去遊玩時帶的上圖這種望遠鏡,也不僅是看星星的天文望遠鏡,它的世界很大很大。

知其所以然——原理千姿百態

一般常根據望遠鏡的結構來劃分望遠鏡的種類,故其光學系統一般分為折射式望遠鏡、反射式望遠鏡、折反射式望遠鏡。

1、折射式望遠鏡

折射式望遠鏡是一種用透鏡作物鏡的望遠鏡,而且遠方的光進入這類望遠鏡之後會聚並呈實像。常見的折射式望遠鏡有開普勒式望遠鏡以及伽利略式望遠鏡。

開普勒望遠鏡的目鏡和物鏡均是凸透鏡。這種望遠鏡物鏡焦距較長,使遠處的物體在目鏡焦點內成倒立、縮小的實像。因為目鏡焦距較短,它相當於一個放大鏡,可以把這個實像放大。因此最後在目鏡後人眼看到的是倒立、放大的虛像。

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伽利略望遠鏡由一個凹透鏡(目鏡)和一個凸透鏡(物鏡)構成。物鏡是會聚透鏡,目鏡是發散透鏡。光線經過物鏡折射所成的實像在目鏡後方的(靠近人目的後方)焦點上,這像對目鏡是一個倒立縮小的虛像,但經目鏡折射及視角的放大作用後成了一放大的正立虛像。

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2、反射式望遠鏡

反射式望遠鏡是用凹面反射鏡作物鏡的望遠鏡。這種望遠鏡為了減小其它像差的影響,可用視場較小。主要分為牛頓望遠鏡,卡塞格林望遠鏡等幾種類型。

牛頓望遠鏡由凹面鏡(物鏡)、反射鏡和多層凸透鏡(目鏡)組成。光進入鏡筒的底端並由物鏡反射到平面鏡上,再經平面鏡反射進入目鏡焦平面。物鏡主要是一塊鍍了金屬(通常是鋁)的凹面玻璃,用於光線聚焦,由於其焦點在鏡前,所以必須在物鏡焦點之前用另一塊鏡將影像反射出鏡筒外,再用目鏡放大。目鏡為便於觀察,被安置靠近望遠鏡鏡筒頂部的側方,被觀測到的是物體的倒像。

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卡塞格林望遠鏡一般由兩塊反射鏡組成。其中大的球面鏡是主鏡,小的雙曲面鏡是副鏡。主鏡中央開孔,通過副鏡反射使光線反射穿過主鏡中心的孔洞,成像於主鏡後的焦平面。卡塞格林是最常使用的天文望遠鏡系統。

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3、折反射式望遠鏡

折反射式望遠鏡,由反射鏡成像、折射鏡校正像差。它的特點是鏡身短,相對口徑大,光力強,視場廣闊,像質優良。適於巡天攝影和觀測星雲、彗星、流星等天體。有兩個普遍的設計:施密特望遠鏡和馬卡蘇托夫望遠鏡。

施密特望遠鏡主要由球面反射鏡(物鏡)、校正鏡組成。光通過非球面校正透鏡進入鏡筒,被球面主鏡反射後,便折回至鏡筒開口中部的第二反射鏡,被其再次反射後通過鏡筒內部中間的管子聚集在目鏡形成圖象。校正原理就是:球面反射鏡的球心位置處放置的施密特校正板一個面是平面,另一個面是輕度變形的非球面。因此通過的光束中心部分略有會聚,外圍部分略有發散,因此矯正球差和彗差。

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馬克蘇托夫望遠鏡由球面反射鏡和兩個彎月型透鏡組成。光線通過這個彎月形透鏡進入之後,被大球面反射鏡反射,折回至小球面反射鏡,被其反射後由大球面反射鏡中心處的開孔出射。常用的折反射式望遠鏡的改進型還有施密特-卡塞格林系統,馬克蘇托夫-卡塞格林望遠鏡。

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倍數&放大率,傻傻分不清楚

關於望遠鏡,你可能經常聽到兩個參數——倍率和放大率。它們到底有哪些不同呢?請聽相寧的分析。

望遠鏡的倍數?會像顯微鏡一樣,指放大物體的能力嗎?非也。從專業角度解讀——一架望遠鏡的倍數是指望遠鏡拉近物體的能力。如何理解呢。就像一個500米遠的東西,望遠鏡下看起來就像是100米遠的東西,我們就稱這個望遠鏡的倍數是5。

望遠鏡的放大率?望遠鏡的放大率是指望遠鏡的物鏡焦距與目鏡焦距之比。如果望遠鏡物鏡的焦距是1000毫米,目鏡的焦距是20毫米,那麼這個顯微鏡的放大率就是50倍了。

那麼,放大率和倍數到底有什麼不同呢?其實,這兩個概念是一樣的。它們都表示將物體拉近的能力,只是一個從感官上的描述,一個從數值上的計算。所以,望遠鏡的倍數高就是望遠鏡的放大率高。

而且,我們規定望遠鏡的倍數在6倍以下為低倍數,6-10倍的為中倍數,10倍以上的為高倍數。

但是,雖然試卷上的分數越高越好,可對於望遠鏡的倍數卻不盡如此。因為望遠鏡的倍數與其口徑等相關,所以一般倍數越高,視場就越小、越暗。而且,倍數越大的話,觀望時抖動的影響更大,因此手持式望遠鏡也不宜倍數過大。

所以,選擇望遠鏡時應該綜合考慮購買需求和望遠鏡參數,若選購手持觀測的雙筒望遠鏡,7-10倍之間足夠用,最高不要超過12倍。選擇口徑大的望遠鏡時,其倍數可以適當高些,而且用三腳架固定觀測的可以比手持觀測高些。

如何自制一個望遠鏡

自制望遠鏡很簡單的,接下來相寧就帶你一起做一個簡單的望遠鏡。

1、準備材料

礦泉水瓶2個,大凸透鏡1個,小凸透鏡1個,黑色膠帶,黑色塗料。

注意:其實可樂瓶、芬達瓶等啥瓶都行,甚至兩個規則的紙盒也行。

2、製備過程

(1)取1個礦泉水瓶的中間部分(約15cm的部分),去掉頭部和尾部;

(2)將第2個礦泉水瓶的尾部去掉,保留其上半部分;

(3)將2個礦泉水瓶保留的部分的表面均用黑色塗料塗黑,或者用纏繞一層黑膠帶,噴漆&纏膠帶一定要嚴密,保證不漏光;

(4)將小凸透鏡用黑膠帶粘於第2個礦泉水瓶的頭部,也就是喝水的口部;

(5)將大凸透鏡用黑膠帶粘於第1個礦泉水的一端;

(6)將兩個組裝好的部分進行連接,遠方的美景就可以盡收眼底啦。

注意:固定兩個凸透鏡時,其中心部位一定要和礦泉水瓶體處於同心軸的位置,便於將兩部分組合時,兩個凸透鏡的軸心在一條直線上。


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