天文望远镜的种类和原理

一般天文望远镜以构造来分类,可分为折射望远镜、反射望远镜及折反射望远镜三大类....

折射望远镜

所谓折射望远镜是以会聚远方物体的光而现出实象的透镜为物镜的望远镜它会使从远

方来的光折射集中在焦点,折射望远镜的好处就是使用方便,稍微忽略了保养也不会看

不清楚,因为镜筒内部由物镜和目镜封着,空气不会流动,所以比较安定,此外,由于光轴的

错开所引起的像恶化的情形也比反射望远镜好,而口径不大透镜皆为球面,所以可以机械

研磨大量生产,故价格较便宜。

(1)伽利略型望远镜

人类第一只望远镜,使用凹透镜当目镜,透过望远镜所看到的像与实际用眼睛直接看的一

样是正立像,地表观物很方便但不能扩大视野,目前天文观测已不再使用此型设计。

(2)开普勒型望远镜

使用凸透镜当目镜,现今所有的折射式望远镜皆为此型,成像上下左右巅倒,但这样对我

们天体观测是没有影响的,因为目镜是凸透镜可以把两枚以上的透镜放在一起成一组而

扩大视野,并且能改善像差除却色差。

反射式望远镜

反射望远镜不用物镜而用叫主镜的凹面的反射镜。另外有一面叫做次要镜的小镜将主

镜所收集的光反射出镜筒外面,由次要镜反射出来的光像再用目镜放大来看,反射式最大

的长处是由于主镜是镜子,光不需通过玻璃内,所以完全不会有色差,也不太会吸收紫外

光或红光,因此非常适合分光等物理观测,虽无色差但有其它各类的像差。如将反射凹面

磨成拋物线形(Parabolic),则可消除球面差。因为镜筒不能密封,所以主镜很易受烟尘影

响,故难于保养,同时受气温与镜筒内气流的影响较大,搬运时又很易移动了主镜与副镜

的位置,而校正光轴亦相当繁复,带起来不甚方便。此外副镜座的衍射作用会使较光恒星

的星像出现十字或星形的衍射纹,亦使影像反差降低,另外像的稳定度也不及折射式望远

镜。

目前知名反射望远镜的设计大致分为五种..我只列举两种市售一般中小型的反射望远镜

(1)牛顿式 (Newtonian)

一六六八年由牛顿发明设计,由抛物面的主镜和平面次要镜所构成,以对着光轴45度的角

度将平面次要镜装在从主镜反射过来的光的焦点的稍微前方(如上图)这种结构最为简

单,影像反差较高,亦最多人选用,通常焦比在f4至f8之间。

(2)卡赛格林式或简称卡式 (Cassegrain)

利用一块双曲面凸镜(Convex hyperboloid)作为副镜,在主竞焦点前将光线聚集,穿过主镜

一个圆孔而聚焦在主镜之后。因为经过一次反射,所以镜筒可以缩短,但视场较窄,像散

较牛顿式严重,同时有少许场曲(Curvature of field)。

折反射望远镜 (Catadioptric telescope)

采反射和折射的长处之型式,基本上和反射一样,也有反射式望远镜的缺点,为了消除偏离光轴的视野的慧星像差使用着透镜,且主镜为球面镜,比反射型容易研磨..

只介绍其中一种最为被广泛运用的折反射望远镜

施密特卡式

是1930 年由施密特(Schmidt)发明用作天文摄影。主要是利用一球面凹镜作为主镜以消

除彗形像差，同时利用一非球面透镜(Aspheric Iens)放于主镜前适当位置作为矫正镜

(Corrector)以矫正主镜的球面差。这样可以得出一个阔角(可达40一50度)的视场而没有

一般反射镜常有的球面差与彗形像差，只有矫正镜做成的轻微色差而已。摄影用的施

密特望远镜，焦比方面可以做到很小(通常在f1至f3间,最小可达〞0.6)，因此很适宜于

星野及星云摄影。