望远镜的放大本领
§4-5 望远镜的放大本领望远镜是帮助人眼对远处物体进行观察的光学仪器,观察者是以对望远镜象空间的观察代替物空间的观察,而所观察的象,实际上并不比原物大,只是相当于把远处的物体移近,增大视角,以利观察.望远镜也是由物镜和目镜组成的,物镜用反射镜的称反射式望远镜,物镜用透镜的称折射式望远镜,目镜是会聚透镜的称为开普勒望远镜,目镜是发散透镜的称为伽利略望远镜.开普勒望远镜由两个会聚薄透镜分别作为物镜和目镜所构成的天文望远镜,是开普勒于1611年首先提出的,这种望远镜完全由透镜折射成象,所以又称折射望远镜(图4-7)英国毒贩阿克毛
(图4-7).物镜象方焦点和目镜的物方焦点相重合,从远物上一点射来的平行光束经物镜后会聚于点;再经目镜后又成为一束平行于直线的平行光束,最后象位于无限远处(望远镜的结构通常都是这样).眼睛在处看这象的视角为从图中直接可以看出 若不用望远镜而直接看远物,则视角为(远物不能任意移近,但有一定的视角,眼睛前后移动距离不大时,视角的大小几乎没有改变),从图中可以看出这视角又等于
所以望远镜的放大本领为
由此可见物镜的焦距越长,目镜的焦距越短,则望远镜的放大本领就越大,开普勒望远镜的物镜和目镜的象方焦距均为正,放大本领为负值故形成的是倒立的象.
数据网关伽利略望远镜
伽利略于1609年创制的这种望远镜的特点,是用发散透镜来做目镜(图4-8),
(图4-8)
物镜的象方焦点仍和目镜的物方焦点相重合,由远物上一点射来的平行光束,经物镜会聚后,原来应成象于点,这对于目镜的折射来说应作为虚物,从目镜透射出来的仍是平行光束,方向与平行,最后成正立象于无限远,从图可以看出不用望远镜时的视角为
式中为物镜的焦距,用望远镜时,对眼睛所张的视角可以近似认为是对处所张的角为
式中为目镜的焦距,故望远镜的放大本领仍为
娜拉走后怎样伽利略望远镜,物镜的象方焦距为正,目镜的象方焦距为负,放大本领为正值,故形成正立的象.
开普勒望远镜(或伽利略望远镜)的物镜和目镜所成的复合光具组的间隔等于零,这样的光具组叫做望远光具组,它的特点是平行光束通过时,透射出来的仍是平行光束,但方向改变,整个光具组的焦点和主平面都在无限远.
由于伽利略望远镜的目镜为发散透镜,最后透射出来的各平行光束所共同通过的点位在镜筒之内,观察者的眼睛无法置于该点以接受所有这些光束,即使把眼睛尽量靠近目镜,能够进入瞳孔的也仅是这些光束的小部分,故视场较小,开普勒望远镜的视场则较大.
开普勒望远镜的目镜的物方焦平面在镜筒以内,在该处可以放置叉丝或刻度尺,伽利略望远镜则不能配这种装置.
伽利略望远镜镜筒的全长(即物镜到目镜之间的距离)等于物镜和目镜焦距绝对值之差,故镜筒较短,开普勒望远镜的镜筒则等于两个焦距绝对值之和,因而镜较长.
不论那一种望远镜,物镜的横向放大率都小于1,可见放大本领与横向放大率是有区别的.
反射式望远镜
由于反射镜有反射光谱范围比较宽广的光而不致产生差,并且当反射镜的形状合适时又能
较正球差,大孔径的反射镜之比大孔径的透镜容易制造,所以大型天文望远镜的物镜都是由孔径大的反射镜制成的,这种望远镜叫做反射式望远镜,
(图4-9)
并非独生子图4-9()就是牛顿式反射望远镜,由远物上一点射来的平行光束射到抛物面反射镜上,反射出来的光束又为平面镜所反射而会聚于点(图中为抛物面镜的焦点,反射光束原应在该点会聚,但对平面镜来说,是虚物,为光束经反射后成的实象),该点所成的象最后再经目镜放大,图4-9()为格雷戈里()式反射望远镜,其物镜是由抛物面反射镜和椭球面反射镜组合而成的,图4-9()所示的为卡斯格伦()式反射望远镜,其物镜是抛物面反射镜和双曲面反射镜组合而成的,上海天文台的1.56天体测量望远镜就具有这种结构,它是我国自行设计制造的,这三种望远镜都具有球差小,象质好,观察方便等优点.
正庚烷近代望远镜中一般都采用了施密特()物镜,它是一种先经折射的反射系统,它由一个凹球面镜和一个草帽形的校正透镜组合[图4-9()],后者用来校正球面反射镜的球差,它在遥感技术,宇航,导弹跟踪系统,高空摄影等方面有广泛的应用.
目前最大的折射式望远镜物镜(透镜)的孔径不过1多,而最大的反射式望远镜物镜(反射镜)的孔径已大至6.
四,激光扩束器
某些激光器发出的激光束直径很小,例如常用的氦氖激光器的光束在出口处直径约为1 mm 左右,而我们有时希望获得一束直径比较宽阔的激光束,如果使激光器发出的光束经过一个高质量的望远镜,便可以实现扩束,这个望远镜就是激光扩束器,它的构造如图4-10所示,
上海公共事业网(图4-10)
和折射望远镜相仿,所不同的是用发散透镜接受入射光束并经过会聚透镜出射,通常望远镜目镜采用消差的复合透镜,所以倒过来作为扩束器,正好适用于单的激光,从图中可以看出,一束较窄的平行光束经望远镜后,便扩展为较宽阔的平行光束.
在测量人造卫星离地球远度的激光测距仪中,发射激光用的望远镜系统就是采用这种"倒装"的伽里略望远镜,人造卫星激光测距仪是利用人造卫星上安装的角反射器,将地面发射的激光反射回地面,通过对激光往返时间间隔的精确测量,准确地计算人造卫星与测量站间的距离,我国人造卫星激光测距技术的测量精度目前已达.
顺便提一下,在要求不高的情况下,进行激光扩束还可以采用20或40的显微镜物镜或焦距很短的发散透镜,甚至有时可用短焦距的凸面或凹面反射镜.
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