Question

折射式望远镜原理

Answer 1

一架折射望远镜有两个基本的元件,做为物镜的凸透镜和目镜,折射望远镜中的物镜,将光线折射或偏折到镜子的后端.折射可以将平行的光线汇聚在焦点上,不是平行的光线则汇聚到焦平面上.这样可以使远方的物体看得更亮、更清晰和更大.折射望远镜有许多不同的像差和变形需要进行不同类型的修正.
伽利略式望远镜
　　与伽利略设计出来的原始形式相同的望远镜都称为伽利略望远镜.他使用凸透镜做物镜,和使用凹透镜的目镜.伽利略望远镜的影像是正立的,但视野受到限制,有球面像差和色差,适眼距(eye relief)也不佳.
开普勒式望远镜
　　开普勒式望远镜是开普勒改善了伽利略的设计,在1611年发明的.他改使用一个凸透镜作为目镜而不是伽利略原来用的一个凹透镜.这样安排的好处是从目镜射出的光线是汇聚的,可以有较大的视野和更大的适眼距,但是看见的影像是倒转的.这种设计可以达到更高的倍率,但需要很高的焦比才能克服单纯由物镜造成的畸变.(约翰·赫维留建造焦长45米的折射镜.)这种设计也使用在显微镜在焦平面上(用于测量被观测的两个物体之间角距离的大小).
消色差折射镜
　　消色差的折射镜是在1733年由一位英国律师切斯特·穆尔·霍尔发明的,虽然专利权给了另一位独立发明的约翰Dollond.这项设计使用两片玻璃(有不同色散度的"冕牌玻璃"和"燧石玻璃")做物镜,降低了色差和球面像差.两两片玻璃的每一个面都要抛光,然后组合在一起.消色差透镜可以让两种不同波长(通常是红色和蓝色)的光,都能聚焦在相同的焦平面上.
高度消色差折射
　　高度消色差折射镜使用特别的材料,特别低色散度的材料,来制造物镜.他的设计能让三种不同的颜色(通常是红色、绿色和蓝色)汇聚在相同的焦平面上,颜色的残差错误(二级光谱)比消色差透镜少了一个数量级.这种望远镜的主镜是萤石或超低色散(ED)玻璃的透镜,产生非常清晰没有色差的影像.这种望远镜在业余天文望远镜的市场中是非常高价值的产品.高度消色差折光镜的口径已经可以做到553毫米的直径,但多数仍在80～152毫米之间.
编辑本段相关
　　一般折射望远镜的物镜,是由两块不同折光率的玻璃镜片组成,以减少色差,使红蓝两色的 影像聚在同一焦点上,这类镜头称为消色差镜头(Achromatic lens).严格来说,这类镜头影像外围仍有一个很淡紫色的光晕.　　为了减少镜头的球面差(Spherical aberration),彗形像差(Coma)及像散(Astigmatism),一般可将焦比值增大,因此一般折射望远镜的口径与焦距比(焦比)起码在f10至f16之间.　　较高级的镜头,是由三块不同折光率的玻璃镜片组成或采用较低色散的玻璃(ED)或甚至采用萤石晶体来制造,可消除红、绿、蓝三色的色差.这些镜头称为复消色差镜头(Apochromat).它们的口径与焦距比可以达到f5.使到望远镜的长度缩短及重量较轻,使用较为方便,但售价十分昂贵.　　由于折射望远镜筒可以密封,所以维修保养方面较为方便,更适宜于搬往野外使用,同时亦不受镜筒内气流的影响.　　由于镜头起码由两块玻璃组成,所以成本(要磨制四块镜面)较同口径的反射望远镜昂贵.市面上一般售卖的小型天文望远镜,多属折射望远镜.