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2006-02-01 01:18 |
天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能
在天文觀測的對象中，有的天體有視面，有的沒有可分辨的視面；有的天體光極強(qiáng)，有的又特微弱；有的是自己發(fā)光，有的是反射光。觀測者應(yīng)根據(jù)觀測目的，選用不同的望遠(yuǎn)鏡，或采用不同的方法進(jìn)行觀測；一般說來，普及性的天文觀測多屬于綜合性的，要考慮"一鏡多用"。選擇天文望遠(yuǎn)鏡時(shí)，一定要充分了解它的基本光學(xué)性能。評價(jià)一架望遠(yuǎn)鏡的好壞，首先要看它的光學(xué)性能，其次看它的機(jī)械性能（指向精度與跟蹤精度）是否優(yōu)良。光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能一般用下列指標(biāo)來衡量： 1.有效口徑（D）--指物鏡的有效直徑，常用D來表示； 指望遠(yuǎn)鏡的通光直徑，即望遠(yuǎn)鏡入射光瞳直徑。望遠(yuǎn)鏡的口徑愈大，聚光本領(lǐng)就愈強(qiáng)，愈能觀測到更暗弱的天體，它反映了望遠(yuǎn)鏡觀測天體的能力，因此，愛好者在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下，應(yīng)選擇較大口徑的望遠(yuǎn)鏡。 2.焦距（F） 望遠(yuǎn)鏡的焦距主要是指物鏡的焦距。物鏡焦距F是天體攝影時(shí)底片比例尺的主要標(biāo)志。對于同一天體而言，焦距越長，天體在焦平面上成的像就越大。 3.相對口徑（A） 相對口徑又稱光力，它是望遠(yuǎn)鏡的有效口徑D與焦距F之比，它的倒數(shù)叫焦比（F/D）。有效口徑越大對觀測行星、彗星、星系、星云等延伸天體是非常有利的，因?yàn)樗鼈兊某上裾斩扰c望遠(yuǎn)鏡的口徑平方成正比；而流星等所謂線形天體的成像照度與相對口徑A和有效口徑D的積成正比。故此，作天體攝影時(shí)，應(yīng)注意選擇合適的有效口徑A或焦比。一般說來，折射望遠(yuǎn)鏡的相對口徑都比較小，通常在1/15～1/20，而反射望遠(yuǎn)鏡的相對口徑都比較大，通常在1/3.5～1/5。 4.視場（ω） 能夠被望遠(yuǎn)鏡良好成像的區(qū)域所對應(yīng)的天空角直徑稱望遠(yuǎn)鏡的視場。望遠(yuǎn)鏡的視場與放大率成反比，放大率越大，視場越小。不同的口徑、不同的焦距、不同的光學(xué)系統(tǒng)與質(zhì)量（像差），決定了望遠(yuǎn)鏡的視場的大小(CCD的像數(shù)尺寸有時(shí)也會約束視場的大小)；一般科普用反射望遠(yuǎn)鏡的視場小于1度，而施密特望遠(yuǎn)鏡消像差比較好，故它的視場可達(dá)幾十度。 5.放大率（M）--指目視望遠(yuǎn)鏡的物理量，即角度的放大率。 目視望遠(yuǎn)鏡的放大率等于物鏡焦距與目鏡焦距之比，也等于物鏡入射光瞳與出射光瞳之比。因此，只要變換不同的目鏡就能改變望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)，但由于受物鏡分辨本領(lǐng)，大氣視寧靜度及出瞳直徑不能過小等因素的影響，望遠(yuǎn)鏡的放大倍率也不是可以無限制的增大；一般情況應(yīng)控制在物鏡口徑毫米數(shù)的1-2倍（最大不要超過300倍）。不少人提到天文望遠(yuǎn)鏡時(shí)，首先考慮的就是放大倍率。其實(shí)，天文望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡不一樣，地面天文觀測的效果如何，除儀器的優(yōu)劣外，還受地球大氣的明晰度和寧靜度的影響，受觀測地的環(huán)境等諸因素的制約。而且，一架天文望遠(yuǎn)鏡有幾個(gè)不同焦距的目鏡，也就是有幾個(gè)不同的放大倍率可用。觀測時(shí)，絕不是以最大倍率為最佳，而應(yīng)以觀測目標(biāo)最清晰為準(zhǔn)。 6.分辨本領(lǐng)--指望遠(yuǎn)鏡能夠分辨出的最小角距。目視觀測時(shí)，望遠(yuǎn)鏡的分辨角＝140（角秒）/D（毫米），D為物鏡的有效口徑。 望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)由望遠(yuǎn)鏡的分辨角的倒數(shù)來衡量。分辨角（δ）通常以角秒為單位，是指剛剛能被望遠(yuǎn)鏡分辯開的天球上兩發(fā)光點(diǎn)之間的角距，理論上根據(jù)光的衍射原理可得 δ=1.22λ/D 式中λ為入射光的波長，對于目視望遠(yuǎn)鏡而言，以人眼最敏感的波長λ=555納米來代替,并取物鏡口徑D以毫米計(jì),則有: δ"=140/D(mm) 由于大氣視寧靜度與望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)像差等的影響,實(shí)際的分辨角要遠(yuǎn)大于此（一般介于0.5到2角秒間）。 望遠(yuǎn)鏡的分辨率愈高，愈能觀測到更暗、更多的天體，所以說，高分辨率是望遠(yuǎn)鏡最重要的性能指標(biāo)之一。 7.貫穿本領(lǐng)-指在晴朗的夜晚，望遠(yuǎn)鏡在天頂方向能看到最暗弱的恒星星等。貫穿本領(lǐng)主要和望遠(yuǎn)鏡的有效口徑有關(guān)。 在無月夜的晴朗夜空，我們?nèi)说难劬σ话憧梢钥匆?等左右的星；一架望遠(yuǎn)鏡可以看見幾等星主要是由望遠(yuǎn)鏡的口徑大小決定的，口徑愈大，看見星等也就愈高（如50毫米的望遠(yuǎn)鏡可看見10等星，500毫米的望遠(yuǎn)鏡就可看到15等的星）。 例如，南京天文儀器廣生產(chǎn)的120折反射天文望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能為：主鏡的有效口徑為120mm，焦距為1500mm，相對口徑為1/12.5，目鏡放大倍率有：37.5倍，60倍，100倍，200倍，理論分辨角為1"--2"，目視極限星等為12等，視場小于10。它的尋星鏡物鏡有效口徑為35mm，焦距為175mm，放大率為7倍，視場為500。
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