Question

为什么天文望远镜成像是缩小的像

Answer 1

并非“天文望远镜成像是缩小的像”，而是“天文望远镜物镜对远方目标成倒立缩小的实像”，见下图：

折射望远镜的物镜等效为一个凸透镜。根据透镜成像公式1/u+1/v=1/f（u为物距，v为像距，f为透镜焦距），当物距大于像距时，透镜所成实像必然小于目标物体。而望远镜功能的定义就是观察远方目标，其延伸到无限远的物距必然会大于有限的焦距，所以望远镜物镜所成实像也就必然小于被观测目标本身。

当然，如果用望远镜观察一个位于其物镜1倍焦距~2倍焦距之间的物体（上图中最后一种情形），如果该望远镜的镜筒或后调焦距离足够长+范围足够大，望远镜物镜的成像也是可以大于目标本身的。不过这种工作状态等同于显微镜的工作状态，硬性把它定义为望远镜并无意义。

反射望远镜的主镜是凹面镜（球面、旋转抛物面或旋转双曲面），它的成像规律与凸透镜基本相同，所不同的仅是像与物体位于镜面同侧。

望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼，使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。1608年，荷兰的一位眼镜商汉斯·利伯希偶然发现用两块镜片可以看清远处的景物，受此启发，他制造了人类历史上的第一架望远镜。1609年伽利略发明了40倍双镜望远镜，这是第一部投入科学应用的实用望远镜。