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开普勒望远镜原理

作者:dolphin时间:2017-02-28

仔细观察图2和图3,我们会发现,AK4642EN伽利略望远镜中,口角是红色光路相对蓝色光路顺时针旋转,卢角也是如此。这样,通过望远镜看到的景物就不会上下颠倒。然而,开普勒望远镜中卢角是红色光路相对蓝色光路逆时针旋转,所以,开普勒望远镜看到的景物是上下颠倒的(左右也是相反的)。开普勒先生在发明了这架望远镜以后,立刻意识到了这个问题。他觉得,这样一个颠倒世界的望远镜用处不大,于是就把它遗忘了。但是有趣的是,后来很多折射式天文望远镜都采用了开普勒的设计。因为星星们的位置颠倒一下没有什么大的问题,关键是开普勒式望远镜的视野比伽利略式要大,而且更明亮,这一点从图2和图3中也可以看出来。图2中,作为目镜的凹透镜使得各束平行光相对地都散开了,所以视野里的光强度就变弱了,而且要想看全物镜折射过来的景物,还需上、下、左、右移动眼睛。而图3中,作为目镜的凸透镜把各束平行光都相对汇聚了,视野明亮,而且因为从物镜里折尉过来的景物的光都汇聚在一起,只要把眼睛放在这些光线交汇的地方,就可以看到所有景物。


早期的折射式望远镜尺寸和放大倍数都很小,长度在1m左右,放大倍数在10倍到30倍之间。为了观看更加黯淡的星体和看清更多星体的细节,人们需要制造更大的望远镜,但是很快人们就意识到了折射式望远镜的前途渺茫。随着望远镜的增大,透镜需要相应地增大、变厚(主要是物镜,目镜大小基本不变)。我们知道,牛顿先生曾经用一块三棱镜把白光散开成彩虹,这就是玻璃的色散。而一块凸透镜或者凹透镜都可以近似地看成是两块对称的棱镜拼起来的,随着尺寸的增大,它们的色散越来越明显,图4描绘的正是这种现象。一束白光经过透镜后,紫色的光偏折角度最大,红色的光偏折角度最小(这是一个有趣且普遍的现象,即波长越短,折射越强。读者可以留意一下彩虹,它的颜色顺序也是与波长越短折射越强有关的)。如果有一束平行的白光入射到透镜上,它就不会被汇聚到一个焦点上,而是不同颜色的光汇聚在不同的焦点,不同颜色的光汇聚到不同的位置了与光的波长相关的一个量。这导致的后果是,一个发出白光的点状星体在重远镜中变成模糊不清、五彩斑斓的一个小圆斑,严重影响望远镜的性能。



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