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天文望远镜的光学性能

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作者:发布时间:2010年01月30日来源:点击数:
在天文观测的对象中,有的天体有视面,有的没有可分辨的视面;有的天体光极强,有的又特微弱;有的是自己发光,有的是反射光。观测者应根据观测目的,选用不同的望远镜,或采用不同的方法进行观测;一般说来,普及性的天文观测多属于综合性的,要考虑"一镜多用"。选择天文望远镜时,一定要充分了解它的基本光学性能。评价一架望远镜的好坏,首先要看它的光学性能,其次看它的机械性能(指向精度与跟踪精度)是否优良。光学望远镜的光学性能一般用下列指标来衡量:

1.有效口径(D)--指物镜的有效直径,常用D来表示; 

    指望远镜的通光直径,即望远镜入射光瞳直径。望远镜的口径愈大,聚光本领就愈强,愈能观测到更暗弱的天体,它反映了望远镜观测天体的能力,因此,爱好者在经济条件许可的情况下,应选择较大口径的望远镜。


2.焦距(F)

   望远镜的焦距主要是指物镜的焦距。物镜焦距F是天体摄影时底片比例尺的主要标志。对于同一天体而言,焦距越长,天体在焦平面上成的像就越大。


3.相对口径(NA)
    

   相对口径又称光力,它是望远镜的有效口径D与焦距F之比,它的倒数叫焦比(F/D)。有效口径越大对观测行星、彗星、星系、星云等延伸天体是非常有利的,因为它们的成像照度与望远镜的口径平方成正比;而流星等所谓线形天体的成像照度与相对口径A和有效口径D的积成正比。故此,作天体摄影时,应注意选择合适的有效口径A或焦比。一般说来,折射望远镜的相对口径都比较小,通常在1/15~1/20,而反射望远镜的相对口径都比较大,通常在1/3.5~1/5。

4.视场(ω)

   能够被望远镜良好成像的区域所对应的天空角直径称望远镜的视场。望远镜的视场与放大率成反比,放大率越大,视场越小。不同的口径、不同的焦距、不同的光学系统与质量(像差),决定了望远镜的视场的大小(CCD的像数尺寸有时也会约束视场的大小);一般科普用反射望远镜的视场小于1度,而施密特望远镜消像差比较好,故它的视场可达几十度。

5.放大率(M)--指目视望远镜的物理量,即角度的放大率。

  

    目视望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距之比,也等于物镜入射光瞳与出射光瞳之比。因此,只要变换不同的目镜就能改变望远镜的放大倍数,但由于受物镜分辨本领,大气视宁静度及出瞳直径不能过小等因素的影响,望远镜的放大倍率也不是可以无限制的增大;一般情况应控制在物镜口径毫米数的1-2倍(最大不要超过300倍)。不少人提到天文望远镜时,首先考虑的就是放大倍率。其实,天文望远镜和显微镜不一样,地面天文观测的效果如何,除仪器的优劣外,还受地球大气的明晰度和宁静度的影响,受观测地的环境等诸因素的制约。而且,一架天文望远镜有几个不同焦距的目镜,也就是有几个不同的放大倍率可用。观测时,绝不是以最大倍率为最佳,而应以观测目标最清晰为准。


6.分辨本领--指望远镜能够分辨出的最小角距。目视观测时,望远镜的分辨角=140(角秒)/D(毫米),D为物镜的有效口径。
  

    望远镜的分辨本领由望远镜的分辨角的倒数来衡量。分辨角(δ)通常以角秒为单位,是指刚刚能被望远镜分辩开的天球上两发光点之间的角距,理论上根据光的衍射原理可得

                                           δ=1.22λ/D

式中λ为入射光的波长,对于目视望远镜而言,以人眼最敏感的波长λ=555纳米来代替,并取物镜口径D以毫米计,则有:

                                           δ"=140/D(mm)

由于大气视宁静度与望远镜系统像差等的影响,实际的分辨角要远大于此(一般介于0.5到2角秒间)。
  望远镜的分辨率愈高,愈能观测到更暗、更多的天体,所以说,高分辨率是望远镜最重要的性能指标之一。

7.贯穿本领-指在晴朗的夜晚,望远镜在天顶方向能看到最暗弱的恒星星等。贯穿本领主要和望远镜的有效口径有关。

     

    在无月夜的晴朗夜空,我们人的眼睛一般可以看见6等左右的星;一架望远镜可以看见几等星主要是由望远镜的口径大小决定的,口径愈大,看见星等也就愈高(如50毫米的望远镜可看见10等星,500毫米的望远镜就可看到15等的星)。

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