望远镜是天文学家探索宇宙最重要的工具。多年前,先驱们偶然间将两片透镜排成一线,发现了望远镜的秘密。
如今,巨型的光学和射电望远镜遍布世界各地,甚至进入太空。借助望远镜,人类获取了越来越多遥远天体的信息,不断解开广袤宇宙的奥秘。
望远镜是人类最伟大的发明之一,它扩展了人类的视力,让人类有机会窥见宇宙深处的奥秘。经过多年的发展,望远镜从最初的简陋形式,演变成了今天口径超过10米的金属机器。
天文学家为了制造更大的望远镜不断尝试各种新材料和新技术,如今,每一个望远镜都是最前沿科技的集合体。
那么,您知道天文望远镜的发展历史吗?望远镜有多少种类?不同类型的望远镜,主要功能是什么?
一、早期的折射望远镜
一般认为,望远镜是由荷兰眼镜商里帕西于年发明的。年,意大利天文学家伽利略制成一架望远镜,物镜为凸透镜,目镜为凹透镜,放大率33倍。伽利略用它来观测月亮、太阳、恒星和银河系,发现了木星卫星,并测定了太阳黑子周期。
伽利略望远镜
年,德国天文学家开普勒发明开普勒望远镜。相比于伽利略望远镜,开普勒望远镜特点是目镜设置在物镜焦点之后,且为凸透镜,观测物体呈倒像。其优点是在物镜焦点处可放置十字丝,作为瞄准参考线。
开普勒望远镜
二、早期的反射式望远镜
1、格雷戈里望远镜
相比于折射系统,反射系统有不存色差的优点。年,英国数学家格雷戈里最早设计了反射式望远镜,其主镜面形为抛物面,副镜面形为椭球面。
格雷戈里望远镜的一个特点是副镜位于主焦点之后,故而可以在主焦点上设置视场光阑或分划板。
2、牛顿望远镜
年,牛顿成功研制出反射式望远镜,采用球面主镜,口径2.5厘米,镜筒长15厘米,光路中用一块45度放置的小平面镜将焦点转向镜筒之外,以便于观测。
牛顿望远镜
3、卡赛格林望远镜
年,法国卡赛格林发明卡赛格林望远镜,它由凹抛物面为主镜和凸双曲面副镜组成。卡赛格林望远镜同格雷戈里望远镜基本性能相似,也具有系统焦距长的特点,但其镜筒更短,而且场曲相对要小一些。
卡赛格林望远镜原理
4、大型金属镜面反射望远镜
年,英籍德国人威廉·赫歇尔制成口径1.22米、焦距12.2米的大型反射式望远镜,该望远镜为主焦点望远镜,焦点偏到镜筒一侧,以便于观测。
威廉·赫歇尔是伟大的天文学家,他研制了多台反射式天文望远镜,发现了天王星和蟹状星云。其最大的功绩是对银河系的观测研究,初步建立了银河系结构模型,观测了数以千计的“星云”,开创了宇宙演化的研究。
大型金属镜面反射望远镜
年,英国威廉·帕森斯制成口径1.83米、镜筒长17米的大型牛顿式反射望远镜,采用金属镜面,望远镜机架高度角可调,方位角调整范围很小,基本上做子午观测。他用该望远镜发现了旋涡结构星云。
三、现代望远镜的兴起
18世纪30年代,英国数学家霍尔发明了消色差透镜。消色差透镜用的光学玻璃也逐渐进入工业化生产。从此,大型折射望远镜作为重要的观测设备进入了各国天文台。
年,德国光学家和琅禾费等人制成消色差折射望远镜。
年,美国的克拉克父子研制成功91厘米折射式望远镜,安装在叶凯士天文台。
随着天文学科学技术的不断发展,折射望远镜的缺点日益突出。首先它不能同时对各个波长的可见光消色差,其次一般的光学玻璃对紫外光和红外光的透过率很低。
20世纪二三十年代,望远镜光学系统方面又有新的设计,主要有以下几项:
由克列基昂提出,由威尔逊山天文台的里奇研制成功的RC系统望远镜。
年,德国光学家施密特发明了施密特望远镜。该望远镜的光路由一接近平行平板的非球面改正镜和一球面镜组成,其特点是有效视场比一般反射望远镜大得多。
施密特望远镜
年,前苏联光学家马克苏托夫发明马卡苏托夫反射望远镜。同施密特望远镜一样也属于大视场望远镜,所不同的是其改正镜为一块较厚的球面弯月形透镜。
年,海耳望远镜研制成功。
年,前苏联6米望远镜研制成功,安装在高加索专门天体物理台,一度成为世界上最大的光学望远镜。
年,中国2.16米望远镜研制成功,安装在北京天文台兴隆观测站。
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