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反射式望远镜

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第一架反射式望远镜诞生于1668年。牛顿经过多次磨制非球面的透镜均告失败后,决定采用球面反射镜作为主镜。他用2.5厘米直径的金属,磨制成一块凹面反射镜,并在主镜的焦点前面放置了一个与主镜成45度角的反射镜,使经主镜反射后的会聚光经反射镜以90度角反射出镜筒后到达目镜。这种系统称为牛顿式反射望远镜。它的球面镜虽然会产生一定的象差,但用反射镜代替折射镜却是一个巨大的成功。

反射望远镜在天文望远镜中应用十分广泛。由于这种系统对玻璃材料在光学性能上没有特殊要求,光线不需透过材料本身,而重量较轻无色差又是反射镜的一大优点,因此大口径的望远镜都采用反射式。但是反射物镜表面精度对光程的影响是双倍的,如果仅由一个反射表面来成像,则此表面所需的精确度(垂直入射光)比单个折射表面的精确度要高四倍。可见反射表面磨制的要求是很高的。再加上需经常重新镀反射面及部件组装、校正的困难,反射系统在科普望远镜中应用受到限制。

反射望远镜中常用的有牛顿系统、卡塞格林系统格雷果里系统、折轴系统,等等。现代的大型反射望远镜,大都通过镜面的变换,在同一个望远镜上得到不同的系统,以用于不同的观测项B。下面分别介绍常用的几种系统。

目录

1、牛顿系统编辑本段回目录


牛顿系统是反射系统中最简单的光学系统(见下图)。为了消去球差,主镜一般制成抛物面。但当相对孔径减小到1/12以下,主镜可制作为球面。它的结构简单,磨制比较容易,成本低廉。国内外爱好者自制的天文望远镜大多采用此系统。但由于轴外像差较大,视场不宜做得过大,且眼望方向与镜筒指向方向不一致,使观测者寻星较为困难。但是,相对孔径较大的抛物面牛顿系统,往往被采用作为口径较大的物镜系统,其像质优良,光力强对拍摄视场不大的视面天体十分合用。

2、经典卡塞格林系统及R-C系统编辑本段回目录


经典卡塞格林系统的主镜为抛物面,副镜为双曲面(见下图),而R-C系统主镜为双曲面,副镜也是双曲面。此二类系统在大望远镜制作中经常使用,光学质量甚佳。由于主副镜均为非球面,加工难度甚大,制作成本高昂,再加上视场角较小,所以科普天文望远镜中不常用。南京天文仪器研制中心的KP400K采用卡塞格林系统。

3、格雷高里系统编辑本段回目录


这个系统也是由二个反射面组成(见下图),主镜仍为抛物面;而副镜为椭球面。此系统形成正立像,其镜筒比卡塞格林及R-C系统的长一些。

在反射望远镜中,有时会设计成多个焦点,用以产生不同的相对孔径、视场角及焦距。在大型望远镜设计中,在一个镜筒中分别留有主焦点、卡焦及折轴焦点。而在科普仪器中将卡焦与牛顿焦点并存,对使用者大有益处。

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