天體望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造和觀測(cè)技巧

天體望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造和觀測(cè)技巧

#天體望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造和觀測(cè)技巧

##一、選擇題（每題2分，共20分）

1.望遠(yuǎn)鏡的口徑對(duì)其觀測(cè)能力的影響主要體現(xiàn)在（）

A.分辨率

B.入射光量

C.視場(chǎng)角

D.焦距

2.以下哪種材料常用于制作反射望遠(yuǎn)鏡的主鏡？（）

A.玻璃

B.塑料

C.金屬

D.晶體

3.下列哪種方式不是提高望遠(yuǎn)鏡分辨率的手段？（）

A.增加鏡片直徑

B.使用低色散鏡片

C.增加觀測(cè)時(shí)間

D.使用高折射率材料

4.赤道式望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地球自轉(zhuǎn)軸的（）

A.角度相同

B.角度相差90度

C.方向相反

D.長(zhǎng)度相同

5.下列哪種儀器不是望遠(yuǎn)鏡的常見(jiàn)附屬設(shè)備？（）

A.濾光片

B.赤道儀

C.激光測(cè)距儀

D.光柵光譜儀

6.自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)主要用來(lái)補(bǔ)償（）

A.大氣抖動(dòng)

B.鏡片表面誤差

C.觀測(cè)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)

D.望遠(yuǎn)鏡的溫度變化

7.反射望遠(yuǎn)鏡與折射望遠(yuǎn)鏡的主要區(qū)別在于（）

A.焦距

B.物鏡材料

C.觀測(cè)方式

D.視場(chǎng)角

8.下列哪種望遠(yuǎn)鏡適合進(jìn)行光譜觀測(cè)？（）

A.伽利略望遠(yuǎn)鏡

B.牛頓望遠(yuǎn)鏡

C.卡塞格倫望遠(yuǎn)鏡

D.折射望遠(yuǎn)鏡

9.望遠(yuǎn)鏡的焦距與其口徑的關(guān)系式為（）

A.口徑越大，焦距越短

B.口徑越大，焦距越長(zhǎng)

C.焦距與口徑無(wú)關(guān)

D.口徑越小，焦距越長(zhǎng)

10.以下哪種方式可以提高望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)靈敏度？（）

A.提高鏡片反射率

B.增加鏡片直徑

C.使用低折射率材料

D.提高觀測(cè)頻率

##二、判斷題（每題2分，共10分）

1.望遠(yuǎn)鏡的分辨率與其焦距成正比。（）

2.折射望遠(yuǎn)鏡的物鏡會(huì)將入射光聚焦到一個(gè)焦點(diǎn)上。（）

3.赤道式望遠(yuǎn)鏡可以自動(dòng)跟蹤天體運(yùn)動(dòng)。（）

4.使用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，目鏡的放大倍數(shù)越大，觀測(cè)到的細(xì)節(jié)越清晰。（）

5.自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)可以消除大氣抖動(dòng)對(duì)觀測(cè)的影響。（）

##三、填空題（每題2分，共10分）

1.望遠(yuǎn)鏡的口徑主要影響其_________。

2.反射望遠(yuǎn)鏡的物鏡通常采用_________制作。

3.提高望遠(yuǎn)鏡分辨率的方法有：增加_________、使用_________、_________。

4.赤道式望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地球自轉(zhuǎn)軸的夾角為_(kāi)________。

5.望遠(yuǎn)鏡的焦距與口徑的關(guān)系式為_(kāi)________。

##四、簡(jiǎn)答題（每題2分，共10分）

1.請(qǐng)簡(jiǎn)述提高望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)靈敏度的方法。

2.請(qǐng)簡(jiǎn)述自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的工作原理。

3.請(qǐng)簡(jiǎn)述赤道式望遠(yuǎn)鏡的工作原理。

4.請(qǐng)簡(jiǎn)述折射望遠(yuǎn)鏡與反射望遠(yuǎn)鏡的主要區(qū)別。

5.請(qǐng)簡(jiǎn)述望遠(yuǎn)鏡的焦距與口徑的關(guān)系。

##五、計(jì)算題（每題2分，共10分）

1.有一臺(tái)口徑為1m的望遠(yuǎn)鏡，其焦距為10m，請(qǐng)計(jì)算該望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)角。

2.有一臺(tái)反射望遠(yuǎn)鏡，其物鏡反射率為0.9，入射光強(qiáng)度為1000W/m^2，物鏡口徑為1m，請(qǐng)計(jì)算該望遠(yuǎn)鏡的接收光量。

3.有一臺(tái)赤道式望遠(yuǎn)鏡，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地球自轉(zhuǎn)軸的夾角為75度，地球自轉(zhuǎn)速度為15°/h，望遠(yuǎn)鏡跟蹤速度為5°/s，請(qǐng)計(jì)算該望遠(yuǎn)鏡跟蹤一個(gè)天體一周所需的時(shí)間。

4.有一臺(tái)折射望遠(yuǎn)鏡，其物鏡口徑為1m，折射率為1.5，入射光波長(zhǎng)為0.6μm，請(qǐng)計(jì)算該望遠(yuǎn)鏡的焦距。

5.有一臺(tái)卡塞格倫望遠(yuǎn)鏡，其主鏡口徑為1m，副鏡口徑為0.5m，主鏡與副鏡的距離為0.75m，請(qǐng)計(jì)算該望遠(yuǎn)鏡的焦距。

##六、作圖題（每題5分，共10分）

1.請(qǐng)繪制一臺(tái)伽利略望遠(yuǎn)鏡的成像原理圖。

2.請(qǐng)繪制一臺(tái)牛頓望遠(yuǎn)鏡的成像原理圖。

##七、案例分析題（共5分）

請(qǐng)分析以下情況：觀測(cè)一個(gè)位于銀河系中心的遙遠(yuǎn)星系，已知星系的視星等為18，觀測(cè)條件為晴朗的夜晚，大氣抖動(dòng)為中等強(qiáng)度，望遠(yuǎn)鏡口徑為1m，焦距為10m，目鏡放大倍數(shù)為10倍。請(qǐng)給出合適的觀測(cè)方案，包括觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)方式、所需設(shè)備等。

#其余試題

##八、案例設(shè)計(jì)題（共5分）

請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)針對(duì)月球觀測(cè)的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)計(jì)劃，包括觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)位置的選擇、所需設(shè)備及觀測(cè)方法等。

##九、應(yīng)用題（每題2分，共10分）

1.有一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡在觀測(cè)一個(gè)已知視星等為15的天體時(shí)，得到了一個(gè)信噪比為100的觀測(cè)結(jié)果。若要觀測(cè)一個(gè)視星等為17的天體，且希望信噪比達(dá)到50，請(qǐng)計(jì)算所需觀測(cè)時(shí)間。

2.在赤道式望遠(yuǎn)鏡中，赤道儀的旋轉(zhuǎn)軸與地球自轉(zhuǎn)軸的夾角為75度，地球自轉(zhuǎn)速度為15°/h，望遠(yuǎn)鏡跟蹤速度為5°/s。若要觀測(cè)一個(gè)每小時(shí)移動(dòng)5°的天體，請(qǐng)計(jì)算該望遠(yuǎn)鏡跟蹤該天體所需的時(shí)間。

##十、思考題（共10分）

天體觀測(cè)中，如何評(píng)估望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量？請(qǐng)從分辨率、像質(zhì)、穩(wěn)定性等方面進(jìn)行闡述。

#其余試題

##八、案例設(shè)計(jì)題（共5分）

請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)針對(duì)月球觀測(cè)的望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)計(jì)劃，包括觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)位置的選擇、所需設(shè)備及觀測(cè)方法等。

##九、應(yīng)用題（每題2分，共10分）

1.有一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡在觀測(cè)一個(gè)已知視星等為15的天體時(shí)，得到了一個(gè)信噪比為100的觀測(cè)結(jié)果。若要觀測(cè)一個(gè)視星等為17的天體，且希望信噪比達(dá)到50，請(qǐng)計(jì)算所需觀測(cè)時(shí)間。

2.在赤道式望遠(yuǎn)鏡中，赤道儀的旋轉(zhuǎn)軸與地球自轉(zhuǎn)軸的夾角為75度，地球自轉(zhuǎn)速度為15°/h，望遠(yuǎn)鏡跟蹤速度為5°/s。若要觀測(cè)一個(gè)每小時(shí)移動(dòng)5°的天體，請(qǐng)計(jì)算該望遠(yuǎn)鏡跟蹤該天體所需的時(shí)間。

##十、思考題（共10分）

天體觀測(cè)中，如何評(píng)估望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量？請(qǐng)從分辨率、像質(zhì)、穩(wěn)定性等方面進(jìn)行闡述。

##十一、案例分析題（共5分）

假設(shè)您擁有一臺(tái)反射式望遠(yuǎn)鏡，口徑為0.5米，焦距為2米。在一個(gè)月黑風(fēng)高的夜晚，您打算觀測(cè)火星?；鹦钱?dāng)前的視星等為+1.8，大氣透明度良好，但存在輕微的大氣抖動(dòng)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)您的觀測(cè)計(jì)劃，包括觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)位置的選擇、所需設(shè)備及觀測(cè)方法等。

##十二、計(jì)算題（每題2分，共10分）

1.一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的物鏡口徑為1米，焦距為10米，求該望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)角。

2.某望遠(yuǎn)鏡的目鏡放大倍數(shù)為10倍，物鏡口徑為0.5米，入射光強(qiáng)度為1000W/m^2，求該望遠(yuǎn)鏡的接收光量。

3.地球自轉(zhuǎn)速度為15°/h，一臺(tái)赤道式望遠(yuǎn)鏡的跟蹤速度為5°/s，求該望遠(yuǎn)鏡跟蹤一個(gè)每小時(shí)移動(dòng)10°的天體所需的時(shí)間。

4.一臺(tái)折射式望遠(yuǎn)鏡的物鏡折射率為1.5，入射光波長(zhǎng)為0.6μm，求該望遠(yuǎn)鏡的焦距。

5.一臺(tái)卡塞格倫望遠(yuǎn)鏡的主鏡口徑為1米，副鏡口徑為0.5米，主鏡與副鏡的距離為0.75米，求該望遠(yuǎn)鏡的焦距。

##十三、作圖題（每題5分，共10分）

1.請(qǐng)繪制一臺(tái)伽利略望遠(yuǎn)鏡的成像原理圖。

2.請(qǐng)繪制一臺(tái)牛頓望遠(yuǎn)鏡的成像原理圖。

##十四、論述題（共10分）

論述望遠(yuǎn)鏡的主要組成部分及其作用。包括但不限于物鏡、目鏡、赤道儀、控制系統(tǒng)等。

#附：試卷涵蓋的考點(diǎn)、難點(diǎn)或知識(shí)點(diǎn)

1.望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造：包括物鏡、目鏡、赤道儀、控制系統(tǒng)等組成部分的作用和原理。

2.望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)技巧：包括如何提高分辨率、信噪比，以及跟蹤天體運(yùn)動(dòng)的方法。

3.望遠(yuǎn)鏡的成像原理：包括伽利略望遠(yuǎn)鏡和牛頓望遠(yuǎn)鏡的成像原理。

4.望遠(yuǎn)鏡的焦距與口徑的關(guān)系：了解焦距與口徑的大小關(guān)系，以及如何計(jì)算。

5.大氣對(duì)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的影響：了解大氣抖動(dòng)對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響，以及如何減少其影響。

#本試卷答案及知識(shí)點(diǎn)總結(jié)如下

##一、選擇題（每題2分，共20分）

1.A

2.C

3.A

4.B

5.D

6.A

7.D

8.B

9.B

10.A

##二、判斷題（每題2分，共10分）

1.正確

2.正確

3.正確

4.正確

5.正確

##三、填空題（每題2分，共10分）

1.分辨率

2.金屬

3.增加鏡片直徑、使用低色散鏡片、增加觀測(cè)時(shí)間

4.75度

5.口徑越大，焦距越短

##四、簡(jiǎn)答題（每題2分，共10分）

1.提高望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)靈敏度的方法有：增加鏡片反射率、增加鏡片直徑、使用低折射率材料。

2.自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的工作原理是通過(guò)對(duì)望遠(yuǎn)鏡的物鏡或鏡片進(jìn)行變形，以消除大氣抖動(dòng)對(duì)觀測(cè)的影響。

3.赤道式望遠(yuǎn)鏡的工作原理是通過(guò)赤道儀自動(dòng)跟蹤天體運(yùn)動(dòng)，使望遠(yuǎn)鏡始終對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)目標(biāo)。

4.折射望遠(yuǎn)鏡與反射望遠(yuǎn)鏡的主要區(qū)別在于物鏡的材料和制作方式。折射望遠(yuǎn)鏡使用透鏡作為物鏡，而反射望遠(yuǎn)鏡使用反射鏡作為物鏡。

5.望遠(yuǎn)鏡的焦距與口徑的關(guān)系式為：口徑越大，焦距越短。

##五、計(jì)算題（每題2分，共10分）

1.視場(chǎng)角=2*arctan(口徑/(2*焦距))

2.接收光量=入射光強(qiáng)度*π*口徑^2

3.跟蹤時(shí)間=天體移動(dòng)角度/望遠(yuǎn)鏡跟蹤速度

4.焦距=(物鏡折射率*入射光波長(zhǎng))/(4*sin(焦距角))

5.焦距=(主鏡口徑*副鏡口徑)/(主鏡與副鏡的距離*2)

##六、作圖題（每題5分，共10分）

1.請(qǐng)參考[此處](插入伽利略望遠(yuǎn)鏡成像原理圖)

2.請(qǐng)參考[此處](插入牛頓望遠(yuǎn)鏡成像原理圖)

##七、案例分析題（共5分）

在觀測(cè)月球時(shí)，應(yīng)選擇一個(gè)晴朗的夜晚，大氣抖動(dòng)較小的時(shí)段進(jìn)行觀測(cè)。所需設(shè)備包括望遠(yuǎn)鏡、目鏡、調(diào)焦器等。觀測(cè)方法包括使用望遠(yuǎn)鏡的自動(dòng)跟蹤功能，以及調(diào)整調(diào)焦器以獲得清晰的觀測(cè)圖像。

##知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

###一、望遠(yuǎn)鏡的構(gòu)造

1.物鏡：用于收集光線并形成實(shí)像。

2.目鏡：用于放大物鏡形成的實(shí)像，供觀測(cè)者觀察。

3.赤道儀：用于自動(dòng)跟蹤天體運(yùn)動(dòng)，保持望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)目標(biāo)。

4.控制系統(tǒng)：用于調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的焦距和方向，以適應(yīng)不同觀測(cè)需求。

###二、望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)技巧

1.提高分辨率：通過(guò)增加鏡片直徑、使用低色散鏡片、增加觀測(cè)時(shí)間等方法。

2.提高信噪比：通過(guò)增加鏡片反射率、增加鏡片直徑、使用低折射率材料等方法。

3.跟蹤天體運(yùn)動(dòng)：通過(guò)赤道儀自動(dòng)跟蹤天體運(yùn)動(dòng)，使望遠(yuǎn)鏡始終對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)目標(biāo)。

###三、望遠(yuǎn)鏡的成像原理

1.伽利略望遠(yuǎn)鏡：物鏡為凸透鏡，目鏡為凹透鏡，成像原理為倒立、縮小的實(shí)像。

2.牛頓望遠(yuǎn)鏡：物鏡為凹面鏡，目鏡為凸透鏡，成像原理為正立、放大的虛像。

###四、望遠(yuǎn)鏡的焦距與口徑的關(guān)系

1.焦距與口徑的大小關(guān)系：口徑越大，焦距越短。

2.焦距與口徑的計(jì)算公式：焦距=(物鏡折射率*入射光波長(zhǎng))/(4*sin(焦距角))

###五、大氣對(duì)望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)的影響

1.大氣抖動(dòng)：導(dǎo)致觀測(cè)圖像的模糊和閃爍。

2.大氣透射率：影響觀測(cè)的光線強(qiáng)度和顏色。

3.大氣湍流：引起觀測(cè)圖像的扭曲和分辨率下降。

##知識(shí)點(diǎn)詳解及示例

###一、選擇題

1.分辨率：分辨率是指望遠(yuǎn)鏡能夠分辨的最小天體大小?？趶皆酱?，分辨率越高。

2.物鏡材料：反射望遠(yuǎn)鏡使用金屬或其他反射材料制作物鏡，折射望遠(yuǎn)鏡使用玻璃或其他透明材料制作物鏡。

3.提高分辨率的方法：增加鏡片直徑可以增加望遠(yuǎn)鏡的分辨率，因?yàn)橹睆皆酱?，光線收集區(qū)域越大；使用低色散鏡片可以減少色差，提高圖像質(zhì)量；增加觀測(cè)時(shí)間可以提高信噪比，增加觀測(cè)到的細(xì)節(jié)。

4.赤道式望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地球自轉(zhuǎn)軸的夾角：赤道式望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地球自轉(zhuǎn)軸的夾角通常是75度，這樣可以保證望遠(yuǎn)鏡始終對(duì)準(zhǔn)天體的正確位置。

5.望遠(yuǎn)鏡的焦距與口徑的關(guān)系：焦距與口徑成反比關(guān)系，即口徑越大，焦距越短。這個(gè)關(guān)系可以通過(guò)計(jì)算公式來(lái)表示。

###二、判斷題

1.望遠(yuǎn)鏡的分辨率與其焦距成正比：錯(cuò)誤。望遠(yuǎn)鏡的分辨率與其口徑成正比，口徑越大，分辨率越高。

2.折射望遠(yuǎn)鏡的物鏡會(huì)將入射光聚焦到一個(gè)焦點(diǎn)上：正確。折射望遠(yuǎn)鏡的物鏡是凸透鏡，會(huì)將入射光聚焦到一個(gè)焦點(diǎn)上。

3.赤道式望遠(yuǎn)鏡可以自動(dòng)跟蹤天體運(yùn)動(dòng)：正確。赤道式望遠(yuǎn)鏡通過(guò)赤道儀自動(dòng)跟蹤天體運(yùn)動(dòng)，使望遠(yuǎn)鏡始終對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)目標(biāo)。

4.使用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，目鏡的放大倍數(shù)越大，觀測(cè)到的細(xì)節(jié)越清晰：正確。目鏡的放大倍數(shù)越大，觀測(cè)到的圖像越放大，細(xì)節(jié)越清晰。

5.自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)可以消除大氣抖動(dòng)對(duì)觀測(cè)的影響：正確。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的物鏡或鏡片，以消除大氣抖動(dòng)對(duì)觀測(cè)圖像的影響。

###三、填空題

1.望遠(yuǎn)鏡的口徑主要影響其_________：分辨率。

2.反射望遠(yuǎn)鏡的物鏡通常采用_________制作：金屬。

3.提高望遠(yuǎn)鏡分辨率的方法有：增加_________、使用_________、_________：鏡片直徑、低色散鏡片、增加觀測(cè)時(shí)間。

4.赤道式望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地球自轉(zhuǎn)軸的夾角為_(kāi)________：75度。

5.望遠(yuǎn)鏡的焦距與口徑的關(guān)系式為_(kāi)________：口徑越大，焦距越短。

###四、簡(jiǎn)答題

1.提高望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)靈敏度的方法有：增加鏡片反射率、增加鏡片直徑、使用低折射率材料。這些方法可以提高望遠(yuǎn)鏡的接收光量，從而提高觀測(cè)靈敏度。

2.自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的工作原理是通過(guò)對(duì)望遠(yuǎn)鏡的物鏡或鏡片進(jìn)行變形，以消除大氣抖動(dòng)對(duì)觀測(cè)的影響。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整物鏡或鏡片的形狀，以補(bǔ)償大氣抖動(dòng)引起的圖像畸變，從而提高觀測(cè)圖像的質(zhì)量。

3.赤道式望遠(yuǎn)鏡的工作原理是通過(guò)赤道儀自動(dòng)跟蹤天體運(yùn)動(dòng)，使望遠(yuǎn)鏡始終對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)目標(biāo)。赤道儀通過(guò)測(cè)量天體的位置變化，并調(diào)整望遠(yuǎn)鏡的方向，以保持望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)天體。

4.折射望遠(yuǎn)鏡與反射望遠(yuǎn)鏡的主要區(qū)別在于物鏡的材料和制作方式。折射望遠(yuǎn)鏡使用透鏡作為物鏡，而反射望遠(yuǎn)鏡使用反射鏡作為物鏡。兩者的成像原理也不同，折射望遠(yuǎn)鏡形成實(shí)像