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折射式天文望远镜

(2004年05月30日 15:36:54)

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折射式天文望远镜
  伽利略和刻卜勒所制作、设计的望远镜就是折射式望远镜。这种方式的望远镜,光线是穿透镜筒前端的一组凸透镜(称为主镜),产生曲折而聚焦。在聚焦处放置一个目镜来放大并得到影像。目镜可以分成伽利略式和刻卜勒式。伽利略式的目镜是一个(组)凹透镜,它形成一个正立的影像,但是这种望远镜的视野狭小、观察不易,现在只剩下一小部分观赏歌剧用的低倍率双眼望远镜还用这种方式的目镜。而刻卜勒式的目镜是一个(组)凸透镜,它形成一个上下左右颠倒的影像,在观看地面风景时,虽然不如正立像来得方便,但是它有视野宽广的优点,所以现在市面上看得到的天文望远镜都是用刻卜勒式的目镜。
  在早期的折射镜中,主镜都只是单一片透镜,有着严重的色差现象,大大地影响观测的质量。到了18世纪时,利用二片折射率不同的凸透镜和凹透镜组合成一组主镜,发明了单消色差透镜(Achromat),对折射镜的色差现象有了大幅度的改善,让剩余色差大约只有焦距的1/2000以下。到了本世纪,拜玻璃材料科技的进步,利用一些特殊的超低色散玻璃材料(如莹石、ED玻璃等)开发了复消色差透镜(Apochromat),把折射镜的色差现象再进一步地减少,大约只剩焦距的1/10000以下,甚而更低。
  折射镜有成像鲜锐的优点,而且保养容易,很适合成为初学者的第一部天文望远镜。现今业余用的中小口径折射镜种类繁多,且大都采用复消色差的设计,质量都有相当高的水平。可惜的是价格高昂,不容易普及到一般大众。其实如果只是眼视观测,一部好的单消色差折射镜已足够,不见得非用昂贵的复消色差折射镜不可。
折射式望远镜的构造及各部解说
  主镜--折射镜的主镜是由二片或三片透镜组合而成,这二片或三片透镜的材料都不同,折射率也不同。单消色差的主镜是由前方的凸透镜和后方的凹透镜组成;使用超低色散玻璃的复消色差透镜则是凹透镜在前方,凸的超低色散玻璃在后方。不过近几年来,有部份厂家将凸的超低色散玻璃设计在前方,以降低制造成本。
  主镜的这二片或三片透镜有贴合式与分离式等不同设计。贴合式设计是前方透镜与后方透镜相接触;分离式的设计是用小小的薄铝箔片隔开透镜,制造出所谓的空气透镜。这些透镜再用环形压板固定在物镜座上,物镜座再固定在镜筒上。物镜座上会有三支调整螺丝,可以调整主镜的光轴,以保持主镜光轴的正确。
  为了避免光线在穿透主镜时,被透镜吸收或反射,现今的折射望远镜都在透镜上镀上非常薄的金属膜,以提高光线透过的程度,这种方法称为镀膜(Coating)。镀膜有单层膜、多层膜之分,在高级望远镜上,主镜都膜上多层膜(multi-coating),让最大程度的光线能穿透。
  遮光罩--由于折射镜的主镜在整部望远镜的最前方,非望远镜指向方向来的光线有可能会射入望远镜内,干扰了欲观测天体的影像质量,所以需要一个遮光罩来挡掉非指向方向来的杂光,以提高影像的反差。折射镜的遮光罩会比望远镜口径来得大,材质与镜筒一样,大都是金属制的。一般的遮光罩只是单纯的一个圆筒,比较高级或大口径的折射镜,遮光罩内还会有数个凸起的遮光环来消除内反射,对提高影像反差有相当的帮助。
  镜筒--镜筒前端接主镜组、后方接对焦座,是让光线通过的中空金属筒,大都采用铝合金制造以降低重量。大多数的镜筒直径会比望远镜口径还大,而且长度通常比主镜焦距长度短少20~30公分。在镜筒内部会有数个遮光环,用以消除镜筒内有害的内反射,提高影像的反差。
  对焦座--镜筒长度短少的部份就是留给对焦座用的。对焦座是一组可伸缩的中空金属圆筒,用齿轮带动对焦管上的齿条来调整伸缩量。某些高级机种则采用螺旋伸缩式对焦座,可以做很精细的对焦调整。在直焦点的天文摄影中,对焦座的强度及对焦座内径的大小很重要,强度不足可能会有对焦座变形或松脱的情形;而对焦座内径如果太小,会挡掉周围的光线,拍出来的照片会有周边减光的现象。
  目镜座--在对焦座后面是放目镜的目镜座,目镜座是可以放入目镜以观察天体的装置。目镜座有2吋(50.8mm)、1.25(31.7mm)吋及0.965(24.5mm)吋等不同的规格大小,只有同一种规格的目镜及目镜座,目镜才能放进目镜座内,也才能透过目镜来观看天体。
  目镜座的规格大小是可以换的,通常厂商会有数种规格的目镜座以供选择,只要选择与自己目镜同一规格的目镜座就可以使用了。


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