實驗三天文望遠鏡的構(gòu)造和使用

關(guān)于實驗三天文望遠鏡的構(gòu)造和使用第一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一一、目的和要求了解天文望遠鏡的構(gòu)造；學(xué)會使用天文望遠鏡。二、實驗所需儀器天文望遠鏡。第二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一三、實驗步驟天文望遠鏡可以觀測遙遠的天體，測定天體的位置，放大有視面天體（衛(wèi)星、行星、星云和星系）的角直徑。天文望遠鏡的光學(xué)部分由物鏡和目鏡組成，物鏡的作用是使遙遠天體在近處成像和大量收集由天體發(fā)出的光輻射。目鏡的作用主要是放大對天體所張的角距。第三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一(一)望遠鏡的主要光學(xué)性能

1.口徑(D)口徑是指物鏡未被遮掩，真正起到焦光作用部分的直徑，稱為望遠鏡的有效口徑。物鏡收集天體輻射的能力與它的面積，也即與口徑的平方(D2)成正比。所以，D越大，看到的暗天體越多?？趶绞峭h鏡的六個光學(xué)性能中最為重要的。第四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一2.相對口徑(或光力，A)望遠鏡的有效口徑D與其物鏡焦距F之比，稱為相對口徑。即A＝D/F天體在焦平面上成像的亮度與收集的輻射成正比，與成像的面積成反比。因收集的輻射與口徑的平方(D2)成正比，而成像的線大小和焦距F成正比。因此在觀測有視面天體時，重要的不是有效口徑D，而是相對口徑A。第五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一3.目視放大率（G）通過望遠鏡觀察，天球上兩點的張角所放大的倍數(shù)，稱為望遠鏡的目視放大率，其表達式為

如圖1所示，式中ω是天球上A、B兩點在物鏡處的張角，就是肉眼觀測時該兩點的角距；ω′是A、B兩點在目鏡處的張角，就是目視望遠鏡觀測該兩點時的角距。圖1目視望遠鏡的放大率第六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一又因（F、f分別是物鏡和目鏡的焦距），所以，目視望遠鏡放大率的實用表達式為G=F/f每一個望遠鏡都備有幾個焦距不同的目鏡，通過更換不同焦距的目鏡，可以得到幾種不同的放大率。但在天文觀測時，不宜用過大的放大率，通常控制在30-300倍之間。如G過大，對于恒星，由于大氣抖動，會造成星像抖動；對于有視面天體，星像暗淡，再加大氣抖動，效果反而不好。第七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一4.視場(2ω)通過望遠鏡觀察，所見天空區(qū)域的角直徑稱為望遠鏡的視場。由圖1可知，望遠鏡的視場應(yīng)滿足下式：因此，對于同一望遠鏡，在物鏡類型相同的情況下，當(dāng)選用的倍率(G)越大時，或者目鏡的焦距(f)越小時，它的視場就越小。第八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一5.分辨角(θ″)用望遠鏡觀察兩個密近天體，其影象剛剛能被肉眼分開時，所對應(yīng)的天球上兩點間的角距離，稱為望遠鏡的分辨角。理論上，望遠鏡的分辨角的計算公式為式中，λ為光波波長，D為望遠鏡的有效口徑，單位都是毫米；θ的單位為角秒。第九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一對于人眼最敏感的黃綠光的波長為5500埃，代入上式，有由上式可知，望遠鏡的分辨角僅與它的有效口徑D有關(guān)，口徑越大，分辨角越小，即分辨本領(lǐng)越大。人眼瞳孔直徑夜間最大為8毫米，而白晝僅2毫米，所以人眼的分辨角在18″-70″之間。實際上，由于大氣抖動和望遠鏡設(shè)計制作的缺陷等因素，通常望遠鏡的分辨角比上式給出的要大些。第十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一6.目視極限星等(或貫穿本領(lǐng)，mv)在睛朗無月的夜晚，用望遠鏡看到天頂附近最暗的星等，稱為望遠鏡的極限星等。顯然，望遠鏡的有效口徑D越大，看到的暗星越多。

第十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一(二)天文望遠鏡的光學(xué)系統(tǒng)不同型式的天文望遠鏡是由它的物鏡所決定的。物鏡為透鏡的是折射望遠鏡，物鏡為反射鏡的是反射望遠鏡，物鏡由反射鏡和校正透鏡組成的是折反射望遠鏡。①折射望遠鏡折射望遠鏡主要有開普勒和伽利略兩種型式，它們的光學(xué)系統(tǒng)如圖2所示。第十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一圖2折射望遠鏡的光路圖開普勒式望遠鏡的焦平面（像平面）上，可以安裝瞄準(zhǔn)十字絲，適合于天體測量方面的工作，而伽利略式望遠鏡無法安裝瞄準(zhǔn)十字絲。因此，開普勒式望遠鏡為當(dāng)今天文觀測所采用。凸透鏡凹透鏡第十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一折射望遠鏡的主要優(yōu)點是星像質(zhì)量好，焦距長，照相底片比例尺大；其缺點主要是有殘余色差，相對口徑小，制造困難。第十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一②反射望遠鏡反射望遠鏡中有牛頓式、卡塞格林式、焦點式和格里哥利式四種型式。其中前兩種用得較多，它們的光學(xué)系統(tǒng)如圖3所示。第十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一圖3反射望遠鏡的光路圖第十六頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一反射望遠鏡的主要優(yōu)點是相對口徑較大，完全沒有色差，鏡面材料要求低；其主要缺點是視場小，副鏡擋光減少接收輻射，物鏡鍍銀（鋁）易氧化。第十七頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一③折反射望遠鏡折反射望遠鏡有施密特和馬克蘇托夫兩種類型，它們的光學(xué)系統(tǒng)如圖4所示。第十八頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一圖4折反射望遠鏡的光路圖實際上天文望遠鏡的光學(xué)型式有很多種，有的是上述的組合，如：馬克蘇托夫—卡塞格林式（簡稱馬卡式），或：施密特—卡塞格林式（簡稱施密特卡式）。第十九頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一折反射望遠鏡的主要優(yōu)點是，相對口徑大，視場大，像差小，是觀測有視面天體的最好工具；其主要缺點是改正鏡很難磨制。第二十頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一(三)天文望遠鏡的安裝、調(diào)整、使用和維護1.望遠鏡的安裝望遠鏡的機械裝置分為地平式和赤道式兩種。第二十一頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一①地平式裝置

地平式裝置與地平坐標(biāo)相對應(yīng)。它的兩條軸分別在垂直和水平方向，稱為豎直軸和水平軸。如圖所示，當(dāng)望遠鏡繞豎直軸轉(zhuǎn)動時，它的地平經(jīng)度（方位角）在連續(xù)變化，而地平緯度（高度角）保持不變；當(dāng)望遠鏡繞水平軸轉(zhuǎn)動時，它的地平緯度在連續(xù)變化，而地平經(jīng)度不變（或改變180°）。1.豎直軸2.水平軸3.望遠鏡4.平衡錘圖5地平式裝置示意圖第二十二頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一②赤道式裝置赤道式裝置與赤道坐標(biāo)相對應(yīng)。它的兩條軸分別指向天北極（或天南極）和平行天赤道面，稱為極軸（又稱為赤經(jīng)軸）和赤緯軸。

1.極軸2.時盤3.赤緯軸4.赤緯盤

5.平衡錘6.尋星鏡7.望遠鏡圖6赤道式裝置示意圖如圖所示，當(dāng)望遠鏡繞極軸轉(zhuǎn)動時，它的赤經(jīng)（或時角）在連續(xù)變化，而赤緯保持不變；當(dāng)望遠鏡繞赤緯軸轉(zhuǎn)動時，它的赤緯在連續(xù)變化，而赤經(jīng)不變（或改變180°）。第二十三頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一天體周日圈平行于天赤道，當(dāng)赤道式望遠鏡對準(zhǔn)某天體時，使其繞極軸緩慢轉(zhuǎn)動，可使天體保持在視場內(nèi)。如開啟轉(zhuǎn)儀鐘可長時間跟蹤天體，對目視觀察和照相非常方便。所以許多望遠鏡特別是大型望遠鏡都采用赤道式。第二十四頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一2.望遠鏡的調(diào)整①整平底座②調(diào)整極軸在赤道式裝置中，望遠鏡極軸應(yīng)和天軸平行，極軸的地平傾角應(yīng)等于觀測地點的地理緯度，且位于子午面內(nèi)。第二十五頁，共二十八頁，編輯于2023年，星期一粗調(diào)極軸高度先松開緯度螺旋，將望遠鏡放在赤緯90°、時角12h的位置上鎖定極軸和赤緯軸；轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤組，使望遠鏡對準(zhǔn)北極星，再固定緯度螺旋即可。這種調(diào)整，對于一般的天文觀察就可以了。第