望远镜的发展历程
射电望远镜的产生
1931年,在美国新泽西州的贝尔实验室里,负责专
门搜索和鉴别电话干扰信号的美国人KG· 杨斯基发 现:有一种每隔23小时56分04秒出现最大值的无线 电干扰。经过仔细分析,他在1932年发表的文章中 断言:这是来自银河中射电辐射。由此,杨斯基开 创了用射电波研究天体的新纪元。当时他使用的是 长30.5米、高3.66米的旋转天线阵,在14.6米波长 取得了30度宽的 “扇形”方向束。此后,射电望远 镜的历史便是不断提高分辩率和灵敏度的历史。
目前世界上最先进的天文望远镜就是哈勃天
文望远镜。
美国于1990年4直径4.26米,主镜直径2.4 米,总重11.5吨,造价30亿美元,完整而性能 卓越,可观测到140亿光年远发出的光,技术 领先各国,內裝反射望远镜,摄影仪,光谱仪 和测光仪,由穿梭机发放及定时维修,共维修 了4 次。
折反射望远镜
折反射望远镜的物镜是由折射镜和反射镜组
合而成。主镜是球面反射镜,副镜是一个透 镜,用来矫正主镜的像差。此类望远镜视场 大,光力强,适合观测流星,彗星,以及巡 天寻找新天体。根据副镜的形状,折反射镜 又可以分为施密特结构和马克苏托夫结构, 前者视场大,像差小;后者易于制造。
望远镜的分辨率
反射望远镜的原理
1668年,牛顿创制了第一架反射式面镜望远
镜,清楚地观看出木星的8个较大卫星。消除 了透镜望远镜产生色差的缺点,且有镜筒短、 便宜、易维护等优点
反射望远镜中常用的有牛顿系统、卡塞格林 系统、格雷果里系统、折轴系统,等等。现代的 大型反射望远镜,大都通过镜面的变换,在同一 个望远镜上得到不同的系统,以用于不同的观测 项目。 1、牛顿系统 牛顿系统是反射系统中最简单的光学系统。为了 消去球差,主镜一般制成抛物面。但当相对孔径 减小到1/12以下,主镜可制作为球面。相对孔径 较大的抛物面牛顿系统,往往被采用作为口径较 大的物镜系统,其像质优良,光力强对拍摄视场 不大的视面天体十分合用。
望远镜的发展
人们总是对不了解的事物充满了好奇,比如遥远天体的
真面目究竟是什么样子的。于是,人们幻想有一种千里 眼,能看清遥远的东西,1608年,千里眼终于被发明出 来,这就是望远镜。 这一年,在荷兰的一个眼镜作坊里,一名学徒在玩 耍,当他用一前一后两块镜片观察物体时,发现远处的 物体离自己很近,受此启发他发明了望远镜。他的老板 不失时机地将这一发明转化成商品,并把这一发明献给 政府。有了这些望远镜的帮助,弱小的荷兰海军打败了 强大的西班牙舰队,使荷兰人获得了独立。
衡量望远镜威力的指标是通光口径,望远镜
的分辨率与通光口径成正比 。 望远镜的口径越大,聚集的光线就越多,望 远镜就能观测到宇宙更深处的暗淡天体。但 是,望远镜的口径不是没有限度的,依靠目 前的技术超不过100米
中国最大的天文望远镜
一台直径达2.4米的巨型天文望远镜日前运抵云南丽 江的高古美天文台,这是中国目前最大的天文望远镜, 预计到今年8月就可以投入观测使用。 该望远镜是由英国TTL公司制造的,价值高达3000多 万元,具有一流的光学质量,而且成像清晰,跟踪和指 向精度都非常高。 丽江高古美天文台是中国观测天文最佳的位置。这里 海拔3193米,每年平均晴夜达254天,没有人为光线和 沙尘的干扰,加之天光背景暗、空气透明度好,保持了 良好的大气宁静度。 该天文观测站建成后,将在中国天体物理和实测天 文研究方面发挥重大作用。
开普勒望远镜的原理
该望远镜由两个会聚薄透镜分别作为物镜和目镜。 物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合。 此望远镜的放大本领: M=-f1’/f2‘ M为负值, 因此成倒立的像。
伽利略望远镜
伽利略的望远镜十分简单,它有两个镜片组
成,前面的叫物镜,是一个边缘薄中间厚的 透镜。具有放大功能。后面的叫目镜,镜片 的中间薄周边厚,具有缩小功能。物镜的像 方焦点仍和目镜的物方焦点重合。这样两个 镜片配合一个圆筒组合在一起,就是一架最 简单的望远镜。
04物理王红亚
古人对望远镜的假想
望远镜的发展
望远镜的分辨率 射电望远镜的产生
哈勃天文望远镜
古人对望远镜的假想
中国古代的神话中就有千里眼这个神仙。
三星堆遗址中就发现人对望远镜遐想的雕塑。
从眼中伸展出的那部分,就是望远镜的原始 形态。这个雕塑反映了人们对太空探索的渴 望。
2、经典卡塞格林系统
经典卡塞格林系统的主镜为抛物面,副镜为双 曲面。双曲面副镜将光线反射回主镜中央的开孔 并聚焦成像,这种焦点位置在主镜后方的就称为 盖赛格林式反射望远镜。盖赛格林式反射望远镜 的光路是在镜筒内来回反射二次,并经过副镜的 再放大,所以镜筒可以很短,焦距却可以很长, 对高倍率的观察有很大的好处。
3、格雷高里系统
这个系统也是由二个反射面组成,主镜仍为抛物 面;而副镜为椭球面。此系统形成正立像,其镜 筒比卡塞格林及R-C系统的长一些。
反射望远镜其物镜是凹面反射镜,没有色差,
而且将凹面制成旋转抛物面即可消除球差。凹面 上镀有反光膜,通常是铝。反射望远镜镜筒较短, 而且易于制造更大的口径,所以现代大型天文望 远镜几乎无一例外都是反射结构。 反射望远镜的结构里,除了主物镜外,还装有一 或几个小的反射镜,用来改变光线方向便于安装 目镜。由于反射式望远镜的入射光线仅在物镜表 面反射,所以对光学玻璃的内部品质比折射镜要 求低。
射电观测是在很宽的频率范围内进行,检测和信 息处理的射电技术又较光学波希灵活多样,所以, 射电望远镜种类更多,分类方法多种多样。例如按 接收天线的形状可分为抛物面、抛物柱面、球面、 抛物面截带、喇、螺旋 、行波、天线等射电望远镜; 按方向束形状可分为铅笔束、扇束、多束等射电望 远镜;按观测目的可分为测绘、定位、定标、偏振、 频谱、日象等射电望远镜;按工作类型又可分为全 功率、扫频、快速成像等类型的射电望远镜。
该望远镜的放大本领为: M=-f1’/f2‘ 物镜的像方焦距为正,目镜的物方焦距为负。 因此放大本领为正值,成正立的像。 伽利略用它发现了木星的周围总是有四颗小星 陪伴在左右,这就是木星的四颗卫星,又叫做伽 利略卫星;他还发现土星好像长着一对大耳朵, 那是土星的光环;他还仔细观察了月球的环形山。 由于有了望远镜,人们终于知道,天上的银河原 来是由无数的星星组成。这些新发现,成为哥白 尼日心说的有力证据。 无论上述那一种望远镜物镜都是靠折射成像, 因此称为折射式望远镜。
(图)(英国乔特尔沿岸的射电天文望远镜)
为了提高望远镜的灵敏度和分辨率,以便能够 接收到天体发出的更微弱的射电信号,天文学家 们把射电望远镜的天线造得越来越大,观测波段 也越来越短,而且还要求天线全天可动、运转自 如.德国和美国先后建造了世界上口径最大、技 术最先进的100米射电望远镜. ……
哈勃天文望远镜
自从杨斯基宣布接收到银河的射电信号后,美国人 G· 雷伯潜心试制射电望远镜,终于在1937年制造成功。 这是一架在第二次世界大战以前全世界独一无二的抛物 面型射电望远镜。它的抛物面天线直径为9.45米,在 1.87米波长取得了12度的 “铅笔形”方向束,并测到 了太阳以及其它一些天体发出的无线电波。因此,雷伯 被称为是抛物面型射电望远镜的首创者。 射电望远镜是观测和研究来自天体的射电波的基本 设备,它包括:收集射电波的定向天线,放大射电信号 的高灵敏度接收机,信息记录,处理和显示系统等等。 射电望远镜的基本原理和光学反射望远镜相信,投射来 的电磁波被一精确镜面反射后,同相到达公共焦点。用 旋转抛物面作镜面易于实现同相聚集。因此,射电望远 镜的天线大多是抛物面。