光學(xué)望遠(yuǎn)鏡是如何工作的
發(fā)布時間:2013/11/9 19:11:59 訪問次數(shù):2757
光學(xué)望遠(yuǎn)鏡分為兩大類:一類是折射式的,AH3-G或稱伽利略式,一類是反射式的,或稱牛頓式。
伽利略當(dāng)時制作的望遠(yuǎn)鏡非常簡單,只用了兩塊透鏡。用一塊凸透鏡作為物鏡,一塊凹透鏡作為目鏡,放大倍數(shù)在1 0倍左右。這兩塊透鏡是怎么實現(xiàn)放大的呢?這可以從圖1中看出究竟來。
用望遠(yuǎn)鏡觀看遙遠(yuǎn)的星體時,我們看到的都是近似平行光。因為即使是最近的星體(比如月球)上的某一點發(fā)出的光,也是經(jīng)過了幾十萬千米才到達(dá)地球。考慮到這一點,圖1中選取了兩束有代表性的平行光,假設(shè)他們是來自月球上下邊緣的兩點。這兩束光經(jīng)過凸透鏡以后,匯聚到凸透鏡的焦平面上,成為兩點(見圖1中虛線)。但是在它們匯聚成兩點以前,我們用一塊凹透鏡把它們重新散開成平行光,就像直接用眼看到的那樣,唯一的不同是,這兩束光之間的夾角變大了。這樣,透過望遠(yuǎn)鏡,我們看到的月亮上下邊緣的兩點之間的夾角就比不用望遠(yuǎn)鏡時要大,從而月亮就被放大了。放大倍數(shù)怎么計算呢?望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)定義為對夾角的放大。它的計算可以借助圖2的光路圖。
圖2中畫出了與汁算放大倍數(shù)有關(guān)的幾條重要光路。凹透鏡右邊的那條豎線代表凹透鏡的焦平面。伽利略望遠(yuǎn)鏡的特點是凹透鏡的焦平面與凸透鏡的焦平面是重臺的,凹透鏡位于凸透鏡的焦平面以內(nèi)。圖2中,藍(lán)色的光束平行于望遠(yuǎn)鏡的對稱軸(或稱主光軸),它經(jīng)過凸透鏡以后,匯聚到凹透鏡的右側(cè)主光軸上的焦點上,這樣的光線經(jīng)過凹透鏡擴(kuò)散成了平行于主光軸的平行光。而另一束與主光軸成口夾角的光束,經(jīng)過凸透鏡以后,匯聚到凹透鏡的右側(cè)焦平面上的另外一點。這樣的光線經(jīng)過凹透鏡擴(kuò)散,變成了與主光軸成盧角的平行光束(注意,通過薄透鏡中心的光線是不會改變方向的,這是薄透鏡的重要性質(zhì)之一,也是計算放大倍數(shù)的關(guān)鍵)。很容易得知。而在一般望遠(yuǎn)鏡的使用中,和盧都是很小的角度,所以tana,tanP約等于盧,望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)可以很容易得到。這是一個很容易記住也很重要的結(jié)論,即望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)等于物鏡和目鏡的焦距之比。
與伽利略同時代的天文學(xué)家開普勒也獨(dú)立地制作了自己的望遠(yuǎn)鏡,與伽利略不同的是,他的目鏡使用的是凸透鏡而非凹透鏡(見圖3)。由圖3可見,開普勒望遠(yuǎn)鏡的特點是兩個凸透鏡的點平面也是重00己無線電2012合的,但是目鏡位于物鏡的焦平面之外。從圖中很容易計算出它的放大倍數(shù)O/a也等于fl/f2。同樣放大倍數(shù),同樣物鏡焦距的開普勒望遠(yuǎn)鏡要比伽利略望遠(yuǎn)鏡長兩倍目鏡焦距02)的長度。
光學(xué)望遠(yuǎn)鏡分為兩大類:一類是折射式的,AH3-G或稱伽利略式,一類是反射式的,或稱牛頓式。
伽利略當(dāng)時制作的望遠(yuǎn)鏡非常簡單,只用了兩塊透鏡。用一塊凸透鏡作為物鏡,一塊凹透鏡作為目鏡,放大倍數(shù)在1 0倍左右。這兩塊透鏡是怎么實現(xiàn)放大的呢?這可以從圖1中看出究竟來。
用望遠(yuǎn)鏡觀看遙遠(yuǎn)的星體時,我們看到的都是近似平行光。因為即使是最近的星體(比如月球)上的某一點發(fā)出的光,也是經(jīng)過了幾十萬千米才到達(dá)地球?紤]到這一點,圖1中選取了兩束有代表性的平行光,假設(shè)他們是來自月球上下邊緣的兩點。這兩束光經(jīng)過凸透鏡以后,匯聚到凸透鏡的焦平面上,成為兩點(見圖1中虛線)。但是在它們匯聚成兩點以前,我們用一塊凹透鏡把它們重新散開成平行光,就像直接用眼看到的那樣,唯一的不同是,這兩束光之間的夾角變大了。這樣,透過望遠(yuǎn)鏡,我們看到的月亮上下邊緣的兩點之間的夾角就比不用望遠(yuǎn)鏡時要大,從而月亮就被放大了。放大倍數(shù)怎么計算呢?望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)定義為對夾角的放大。它的計算可以借助圖2的光路圖。
圖2中畫出了與汁算放大倍數(shù)有關(guān)的幾條重要光路。凹透鏡右邊的那條豎線代表凹透鏡的焦平面。伽利略望遠(yuǎn)鏡的特點是凹透鏡的焦平面與凸透鏡的焦平面是重臺的,凹透鏡位于凸透鏡的焦平面以內(nèi)。圖2中,藍(lán)色的光束平行于望遠(yuǎn)鏡的對稱軸(或稱主光軸),它經(jīng)過凸透鏡以后,匯聚到凹透鏡的右側(cè)主光軸上的焦點上,這樣的光線經(jīng)過凹透鏡擴(kuò)散成了平行于主光軸的平行光。而另一束與主光軸成口夾角的光束,經(jīng)過凸透鏡以后,匯聚到凹透鏡的右側(cè)焦平面上的另外一點。這樣的光線經(jīng)過凹透鏡擴(kuò)散,變成了與主光軸成盧角的平行光束(注意,通過薄透鏡中心的光線是不會改變方向的,這是薄透鏡的重要性質(zhì)之一,也是計算放大倍數(shù)的關(guān)鍵)。很容易得知。而在一般望遠(yuǎn)鏡的使用中,和盧都是很小的角度,所以tana,tanP約等于盧,望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)可以很容易得到。這是一個很容易記住也很重要的結(jié)論,即望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)等于物鏡和目鏡的焦距之比。
與伽利略同時代的天文學(xué)家開普勒也獨(dú)立地制作了自己的望遠(yuǎn)鏡,與伽利略不同的是,他的目鏡使用的是凸透鏡而非凹透鏡(見圖3)。由圖3可見,開普勒望遠(yuǎn)鏡的特點是兩個凸透鏡的點平面也是重00己無線電2012合的,但是目鏡位于物鏡的焦平面之外。從圖中很容易計算出它的放大倍數(shù)O/a也等于fl/f2。同樣放大倍數(shù),同樣物鏡焦距的開普勒望遠(yuǎn)鏡要比伽利略望遠(yuǎn)鏡長兩倍目鏡焦距02)的長度。
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