显微镜和望远镜教案2.docxVIP

望远镜的分类和基本原理

常见望远镜可简单分为伽利略望远镜,开普勒望远镜和牛顿式望远镜。

视场角，出瞳直径和出瞳距离

视场角代表望远镜能同时观察到的最大范围。对于一定视场角的目镜，望远镜的视场角和视放大率成反比。双目望远镜的视场角一般不大于70°-75°

出瞳直径决定望远镜的主观亮度，但大于人瞳孔直径的出瞳直径是没有意义的。

出瞳距离，代表出瞳到系统最后一面的距离。为了避免眼睫毛碰到镜面，要求出瞳距离不小于6mm。更大的出瞳距离则可以戴眼镜观测。

伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。它由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）构成。其优点是结构简单，能直接成正像。但自从开普勒望远镜发明后此种结构已不被专业级的望远镜采用，而多被玩具级的望远镜采用，所以又被称做观剧镜。

开普勒望远镜：原理由两个凸透镜构成。由于两者之间有一个实像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。

正像系统分为两类：棱镜正像系统和透镜正像系统。我们常见的前宽后窄的典型双筒望远镜既采用了双直角棱镜正像系统。这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠，从而大大减小了望远镜的体积和重量。透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转，成本较高，但俄罗斯20×50三节伸缩古典型单筒望远镜既采用设计精良的透镜正像系统。

牛顿发明的反射式望远镜多为大型座镜采用，在此不再赘述。

大家最关心的问题--放大倍率

由于大众对望远镜的专业知识缺乏了解，往往盲目崇拜更高的放大倍率，于是一些劣质产品故意将倍率标注为几百倍甚至上千倍来误导消费者。其实衡量望远镜威力的指标是通光口径，例如提到世界著名的天文望远镜人们往往说口径几米，而不说几倍。因为我们的眼睛不可能看清成像比视网膜的视神经细胞更小的东西，根据计算人眼的视角分辨率为60″。在一定的物镜口径下，无限的增大视放大率也不会看到更多的细节，是没有意义的。按照瑞利准则：望远镜的分辨率与通光口径成正比，由此推算出望远镜的口径如果是60厘米正常放大倍率应该是23倍。如果放大倍率高于正常倍率，不会提高分辨本领。通过综合考虑，望远镜的倍率可以等于通光口径（厘米）。而有经验的人都知道，放大倍率超过20倍的望远镜很难手持无依托观测，因为你甚至能感觉到被放大的自己的心跳产生的抖动。而那些劣质望远镜的实际放大倍率一般不超过六倍。目前世界各国军队装备的望远镜的流行倍率则为七倍。

简单说来，望远镜的视放大率等于物镜焦距和目镜焦距之比。但需要指出的是，我们的眼睛不可能看清成像比视神经细胞更小的景物，而人眼的视角分辨率为60。在一定的物镜口径条件下，望远镜的衍射分辨率一定，单纯增加视放大率也不会看清更多细节，只会降低主观亮度，所以是没有意义的。事实上，望远镜的各个参数不是孤立的，而是互相约束的，所谓鱼与熊掌不可兼得，由于涉及复杂的专业计算，在此不再赘述。

为什么专业级的望远镜都采用双胶和消色差物镜？

谈到这个问题我们先应该简单了解色差，球差和彗差的概念。我们知道，不同颜色的光波长不同，它们在穿透透镜时的折射率也不同，这样，通过一个简单的透镜后不同颜色的光不能会聚于一点，称为色差。在使用劣质望远镜观测时会发现景物的边缘镶上了彩色的边，就是色差在作怪。球差则是由于由于和光轴夹角不同的光线入射后不能会聚于一点造成。而彗差则分为子午彗差和弧矢彗差，具体表现为观测亮点时有一个尾巴。

这三种不利因素可以用双胶合物镜来消除。这种物镜由一个正透镜和一个负透镜胶合而成,制造两个透镜的光学玻璃折射率不同。

关于镜头的镀膜

当光线照射到玻璃表面时，大部分透过，有一小部分被反射回来。透过光线与反射光线的比值便成为衡量一个光学镜头好坏的重要参数。为了改善这一性能，可以在镜头表面镀一层或多层折射率与玻璃不同的膜，使得光线在两者的界面上发生全反射而不再反射回来。假如有一个镜头的透光率是100%，我们根本无法看到它。所以鉴别光学镜头的好坏有一个简便的办法，既优质的镜头是黑洞洞的，而镀膜闪闪发亮的产品则是在误导大众。

如果你注意观察的话，你会发现望远镜的物镜镜外会有不同的颜色，红色的、蓝色的，还有黄色的、紫色的等等，这就是平常所说的镀膜。那么镜片镀膜有什么作用呢？镜片镀膜的作用是为了养活反光，使透光率增加，提高观测效果，镀膜的颜色需根据光学材料及设计要求而定，镀膜越淡、反光越小越好，平常使用最多的蓝膜和红膜，但现在市场上有很多反光很强、亮闪闪的各种颜色镀腊望远镜，靠此来吸引消费者，其实望远镜的镀膜是与望远镜的结构相配合的，这些劣质镀膜反射损失了很多光线，使观察效果下降，更有有一些不法商人竟将镀红膜望远镜称为“红外线夜视望