光學望遠鏡大致分三類:折射式,反射式,折反射式。
優(yōu)點:成像非常地銳利、鮮明、對比度高。接上“正像鏡”就可以使成像不顛倒,有利于對地面景物的觀測。維護方便,使用壽命很長,但須注意不要讓鏡片發(fā)霉。
缺點:價格高昂,同樣價格可以買到口徑更大的反射式望遠鏡。普通消色差望遠鏡仍有稍許殘余的色差。而殘余色差小到可以忽略不計的“復消色差望遠鏡”價格及其昂貴。
優(yōu)點:價格低廉(與折射鏡相比),同樣價格口徑更大、可以看到更多更暗的天體。成像無色差。性價比高。專業(yè)天文臺的大口徑望遠鏡絕大多數(shù)都是采用反射式結構。
缺點:日常維護保養(yǎng)相對麻煩一點。
1、口徑
口徑是指物鏡的有效通光直徑,常以符號“D”表示。物鏡收集星光的能力跟它口徑的平方成正比。因此,物鏡口徑越大,就越容易觀測到更暗的天體。
2、分辨角和分辨本領
分辨角通常以角秒為單位,是指剛剛能被望遠鏡分辯開的天上兩發(fā)光點之間的角距。目視觀測時,望遠鏡的分辨角=140(角秒)/D(毫米),D為物鏡的有效口徑。望遠鏡的分辨本領由望遠鏡的分辨角的倒數(shù)來衡量,所以:望遠鏡口徑越大,分辨本領越好。
3、放大倍率
放大倍率是目視望遠鏡的物理量,即角度的放大率。目視望遠鏡的放大率等于物鏡焦距與目鏡焦距之比,因此,只要變換不同的目鏡就能改變望遠鏡的放大倍率。但由于受物鏡分辨本領的限制,望遠鏡的放大倍率也不可以無限制的增大,一般而言放大倍率大致以2D(2×物鏡口徑的數(shù)值,口徑數(shù)值以毫米為單位)為上限。觀測時,絕不是以最大倍率為最佳,而應以觀測目標最清晰為準。如果放大倍率遠遠超過其放大倍率上限,那么星像雖然看起來變大了,但是并不能增加其清晰度,相反會使星像變得模糊、變得暗淡,而且有效視場也會變得非常狹小。
4、視場
能夠被望遠鏡良好成像的區(qū)域所對應的天空角直徑稱望遠鏡的視場。視場越大,看出去的視野就越開闊。望遠鏡的視場與放大率成反比,放大率越大,視場反而越小。不同的口徑、不同的焦距、不同的光學系統(tǒng)(包含物鏡、目鏡在內)與質量,決定了望遠鏡的視場的大小??葱强諘r,如果使用大視場的望遠鏡再加上廣角目鏡,就會有如在星空中漫步的感覺。
5、極限星等
“星等”是天體亮度的指標,常以符號“m”表示。星等的數(shù)值越小,星星就越亮;星等的數(shù)值越大,星星就越暗。星等相差一等,亮度相差2.512倍。極限星等是指用望遠鏡可以觀測到最暗天體的星等。望遠鏡的目視極限星等可以用以下公式來粗略的估計:m=2.1 5logD??????? 公式中D(口徑)以毫米為單位。
注意:大城市里的光污染會嚴重的影響極限星等的大小,所以最好的觀測地點是遠離都市光污染的郊外。
1、惠更斯目鏡(H)
是惠更斯在1703年研制的。它由2片凸透鏡組成,視場較小,約為25-40度,它出瞳距離(目鏡到眼睛的距離)相對比較短,所以在使用短焦距的惠更斯目鏡觀測時,眼睛需要緊貼目鏡。由于惠更斯目鏡容易制造,價格低廉,所以常被用于小型入門級望遠鏡上。
2、冉斯登目鏡(R或SR)
是冉斯登于1783年設計成功,也是兩片凸透鏡結構,由凸面相對,焦距相同的兩個平凸透鏡組成。視場約為30-45度。冉斯登目鏡的球差、軸向色差和畸變等均小于惠更斯目鏡,場曲也顯著減小。但是出瞳距離同樣較短。冉斯登和惠更斯都屬于第一代目鏡。
3、凱爾納目鏡(K)
出現(xiàn)于1849年,由三片透鏡構成。是在冉斯登目鏡的基礎上發(fā)展而來,主要改進是將單片的接目鏡改為雙膠合消色差透鏡,能夠消除倍率色差,同時也能有效地降低位置色差、像散和畸變,大大改善邊緣的像質,有效視場達到40-50度。在中、低倍率時,凱爾納目鏡的成像質量要比惠更斯和冉斯登目鏡好。另外,凱爾納目鏡的場鏡靠近焦平面,這樣場鏡上的灰塵便容易成像,影響觀測,所以要特別注意清潔。
4、阿貝無畸變目鏡(OR)
1880年由德國阿貝設計,為四片兩組結構,其中場鏡為三膠合透鏡,接目鏡為平凸透鏡,該目鏡成功的控制了色差和球差,并把鬼像和場曲降低到難以察覺的程度,它還具有40-50度的平坦視場和足夠的出瞳距離,在各倍率都有良好表現(xiàn),一直被廣泛采用。但價格相對較高。
5、普羅素目鏡(PL或Plossl)
又稱為“對稱目鏡”。它為四片兩組結構,由完全相同的兩組雙膠合消色差透鏡組成,其參數(shù)表現(xiàn)與OR目鏡相當,但PL目鏡具有更大的出瞳距離和視場。由于PL目鏡中的兩個消色差膠合透鏡可以完全相同,因此造價比OR低, 是目前應用最為廣泛的目鏡。 K、OR、PL都屬于第二代目鏡。
6、關于目鏡接口尺寸
望遠鏡目鏡的接口規(guī)格大致有3種:24.5毫米(0.965英寸),31.7毫米(1.25英寸),50.8毫米(2英寸)。24.5毫米主要用于小型的入門級望遠鏡上,31.7毫米是目前的主流尺寸。50.8毫米主要用在高檔的大口徑望遠鏡上。
1)折射式天文望遠鏡使用起來比較方便,視野較大,星像明亮,但是有色差,從而降低了分辨率。優(yōu)質折射鏡的物鏡是兩片雙分離消色差物鏡或3片復消色差物鏡。不過,消色差或復消色差并不能完全消除色差。
2)反射鏡天文望遠鏡的優(yōu)點是沒有色差,但是,反射鏡的彗差和像散較大,使得視野邊緣像質變差。常用的反射鏡有牛頓式和卡塞格林式兩種。前者光學系統(tǒng)簡單、價格便宜,球面反射鏡在后端,目鏡在前端側面;后者光學系統(tǒng)的主、副鏡為非球面,主鏡和目鏡都在后面,成像質量較好,價格也較貴。
3)折反射天文望遠鏡鏡兼顧了折射鏡天文望遠鏡和反射鏡天文望遠鏡的優(yōu)點:視野大、像質好、鏡筒短、攜帶方便。與等焦距和同等口徑的折射望遠鏡相比,價格還不及三分之一。折反射鏡有施密特―卡塞格林式和馬克蘇托夫―卡塞格林式兩種,后者又稱馬―卡鏡。馬―卡鏡有兩片式和三片式兩種。譬如:博冠 BOSMA1800150天文望遠鏡和BOSMA2400200天文望遠鏡都是三片式,因像質比兩片式更好,倍受國內外天文愛好者的歡迎。
選擇天文望遠鏡的焦距,與你想要觀測的天體有關。如果你想觀測星云、尋找彗星,要選擇短焦距天文望遠鏡;如果你想觀測月亮和行星,要選擇長焦天文望遠鏡;如果你想觀雙星、聚星、變星和星團,最好選擇中焦距天文望遠鏡。中焦距鏡可以兩頭兼顧,比較受歡迎。通常短鏡是指焦距與口徑之比小于或等于6,長鏡是指焦距與口徑之比大于15,介于兩者之間稱之為中焦距鏡。
跟據(jù)天文學家長期觀測的經(jīng)驗,天文望遠鏡最大放大倍數(shù)不得大于1.5倍物鏡的口徑(以 毫米數(shù)表示),用口徑100毫米的望遠鏡,在大氣條件為中等寧靜度的情況下觀測,不得大于 125倍。最佳寧靜度時可達190倍;口徑200毫米時,在大氣寧靜度為中等的情況下觀測,不得大于170倍。最佳寧靜度時,可達340倍;實際上對于天文愛好者觀測明亮的天體,最大倍率可達兩倍,甚至2.5倍物鏡的口徑(以毫米數(shù)表示)。不過,天文望遠鏡過大的倍數(shù)使影像更大、更暗,同時大氣的抖動也放大了,使影像更模糊。
1) 口徑大,接收到的光能量就多,可以觀測更暗的天體。
2) 口徑大,最大有效放大倍數(shù)V就大,因為V=主鏡口徑D(以毫米數(shù)表示)。
3) 口徑大,分辨率高,可以觀測到行星更多的細節(jié),可以分辨雙星,還有可能發(fā)現(xiàn)更暗的小行星和彗星。分辨率理論上講,只是與口徑有關,實際上與光學設計、加工和裝、校都有關系。一般科普望遠鏡的分辨率能達到2倍理論分辨角,就算是優(yōu)質望遠鏡,而博冠BOSMA1800150,經(jīng)進口計量儀器檢驗,分辨率優(yōu)于1″ ,已接近理論值。
白天購買時,你可用天文望遠鏡觀測遠處一幢大樓,將大樓的輪廓線移到視野的1/4處,如果輪廓線橙黃色或藍紫色特別明顯,或輪廓線彎曲得特別厲害,不要買;再看一看遠處的樹葉,一般來說,60毫米口徑的望遠鏡,能看清40米遠處的葉筋,看不清的別買。當然,天文望遠鏡口徑越大,看得越遠。博冠BOSMA70060天文望遠鏡(口徑60毫米)能看清85米外的葉筋。晚上你可以看星星,如果看到的星星是帶顏色的而且特別明顯,或是視野邊緣的星星拖著尾巴,其長度達到星星大小的2倍,這種天文望遠鏡不適合用于天文觀測。
最好的方法是觀測雙星。譬如:天鷹座π星是雙星(牛郎星附近),角距為1″.4;白 羊座ε星是雙星,角距1″.5;天鵝座δ星是雙星,角距2″.1;御夫座星是雙星,角距3″.0;獅子座的γ星是雙星,角距4″.3。
觀測金、木、水、火、土星時所需的放大倍數(shù)便是天文望遠鏡視場內的行星小圓面與肉眼看到的滿月有同樣視場大小(31角分)。所以用口徑50mm的物鏡就可觀測木星,用80mm的物鏡就可觀測金星和火星,而觀測水星則要用280mm的物鏡。
大的黑子用小天文望遠鏡就能看到,而一些很小的黑子則要用大天文望遠鏡才能看清楚。業(yè)余觀測黑子一般采用投影觀測。觀測太陽和月球要用口徑比(D/F)小的望遠鏡,最好是1:15~1:20。也可以在鏡前加一只光欄,用以減小口徑比。不過,這樣做會降低望遠鏡的分辨本領。
月球有環(huán)形山、鏈狀山脈、月海、月谷、溝紋(干涸的河流)和亮輻射條紋,好的天文望遠鏡可看到月球上非常細微的細節(jié)。觀測月球最好的放大倍率是(1~1.5)×主鏡口徑(mm)。
天文望遠鏡的支架有地平式和赤道式2種,都有2個互相垂直的轉軸。天文望遠鏡的視野一般都比較小,而且放大倍率越大,視野就越小,所以要選擇一個不會因風吹而抖動的支架。