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天文望远镜的基本光学性能指标

作者:佚名 来源:网络文档 时间:2019-12-26 17:35 阅读:1369 [投稿]
评价一架望远镜的好坏,首先要看它的光学性能,其次看它的机械性能(指向精度与跟踪精度)。光学望远镜的光学性能一般用下列指标来衡量。

评价一架望远镜的好坏,首先要看它的光学性能,其次看它的机械性能(指向精度与跟踪精度)。 

光学望远镜的光学性能一般用下列指标来衡量: 

1.物镜口径(D) 

望远镜的物镜口径一般指有效口径,也就是通光口径(不是简单指镜头的直径大小),是望远镜聚光本领的主要标志,也决定了望远镜的分辨率(通俗地说,就是看得清看不清)。它是望远镜所有性能参数中的第一要素。望远镜的口径愈大,聚光本领就愈强,愈能观测到更暗弱的天体,看亮天体也更清楚,它反映了望远镜观测天体的能力,因此,爱好者在经济条件许可的情况下,应尽量选择口径较大的望远镜。 

2.焦距(f) 

望远镜的焦距主要是指物镜的焦距。望远镜光学系统往往由两个有限焦距的系统组成,其中第一个系统(物镜)的像方焦点与第二个系统(目镜)的物方焦点相重合。物镜焦距常用f表示,而目镜焦距常用f'表示。 

□ 比如F700´60天文望远镜的物镜焦距(f)为700mm。目镜PL9的焦距(f')为9mm。 

物镜焦距f是天体摄影时底片比例尺的主要标志。对于同一天体而言,焦距越长,天体在底片上成的像就越大。 

3.相对口径(A)与焦比(1/A) 

相对口径A又称光力,它是望远镜的有效口径D与焦距f之比,即A=D/f。它的倒数(1/A)叫焦比(即f/D,照相机上称为光圈数)。例如70060天文望远镜的相对口径A(=60/700)≈1/12,焦比f/D(=700/60) ≈11.67。相对口径越大对观测行星、彗星、星系、星云等延伸天体越有利,因为它们的成像照度与望远镜的相对口径的平方(A2)成正比;而流星或人造卫星等所谓线形天体的成像照度与相对口径A和有效口径D的积(D2/f)成正比。因此,作天体摄影时,要注意选择合适的A或焦比。 

一般说来,折射望远镜的相对口径都比较小,通常在1/15~1/20,而反射望远镜的相对口径都比较大,常在1/3.5~1/5。观测有一定视面的天体时,其视面的线大小和f成正比,其面积与f2成正比。象的亮度与收集到的光量成正比,即与D2成正比,和象的面积成反比,即与f2成反比。 

4.放大率(或倍数)(G) 

对目视望远镜而言,放大率(倍数)是观测目标的角度放大率(相当于将目标拉近到倍数分之一)。它等于物镜焦距f和目镜焦距f'之比,即放大率(G)=f/f'。如70060天文望远镜若使用H20目镜,则放大率为700/20=56´(倍),只要变换目镜,对同一物镜就可以改变望远镜的放大倍数,目镜焦距越短,得到的放大倍数就越大,所以我们看到,要提高放大倍数其实并不困难。但是正如我们在“怎样选择双筒望远镜”一章中已经介绍的那样,放大倍数越高,成的像就越模糊而且越不稳定。因为天文望远镜和显微镜不一样,地面天文观测的效果如何,除仪器的优劣外,还受地球大气的明晰度和宁静度的影响,受观测地的环境等诸多因素的制约。一般每架天文望远镜都配有几个不同焦距的目镜,也就是有几个不同的放大倍率可选用。观测时,绝不是以最大倍率为最佳,而应以观测目标最清晰为准。而且,一架天文望远镜的最大放大倍数也不是可以随意增大的,由于受物镜分辨本领,大气明晰度、宁静度及望远镜出瞳直径不能过小等因素的制约,根据观测目标及大气的实际情况,最大放大率一般控制在物镜口径毫米数的1~2倍。比如70060天文望远镜在大气宁静度极好的情况下,其最大有效放大倍率不应超过2´60=120´(倍),在一般情况下,当放大率超过物镜口径毫米数的1倍时,成像质量就不太理想了。 

5.视场角(ω) 

能够被望远镜良好成像的天空区域的角直径称为望远镜的视场或视场角(ω)。望远镜的视场往往在设计时已被确定。望远镜的视场与放大率成反比,放大率越大,视场越小。不同的光学系统、不同的成像质量(由像差大小而造成)、不同的口径、不同的焦距,决定了望远镜不同的视场的大小(对天体摄影来说,底片或CCD的尺寸也会约束视场的大小)。反射望远镜的视场最小,一般都小于1度;折射望远镜较大,能达到几度;折反射望远镜的视场最大,能达到十几度甚至几十度。 

6.分辨本领 

望远镜的分辨本领由望远镜的分辨角(δ)的倒数(1/δ)来衡量,分辨角通常以角秒为单位,是指刚刚能被望远镜分辩开的天球上两发光点之间的角距。对于目视望远镜,根据光的衍射原理可推得望远镜的理论分辨角(相对于人眼最敏感的波长λ=555纳米而言)为:δ”=140/D(mm)(式中D为物镜的有效口径)。 

由于大气宁静度与望远镜系统像差等的影响,望远镜的实际分辨角要远比理论分辨角大(较好的望远镜也只能介于0.5到2角秒之间)。 

望远镜的分辨率越高,越能观测到更暗、更多的天体,看到的像也越清楚。所以说,高分辨率是望远镜最重要的性能指标之一。 

7.极限星等(贯穿本领) 

星等是用来表示天体相对亮度(即晴好天气在地面上观测的亮度,而不是它们的真实亮度)的数值,星等数值越大,亮度越小。例如:太阳约为-26.7等、满月(平均亮度)约为-12.7等、天狼星约为-1.6等、织女星约为0.1等、牛郎星约为0.9等、北极星(小熊座α)约为2.1等……1等星约比6等星亮100倍。在晴朗无月的夜间,如果我们将望远镜指向天顶,所能看到的最暗星的星等,称为望远镜的极限星等(也称贯穿本领)。人眼一般能看见的最暗星等为约为6等,而望远镜可以看见的最暗星等主要是由望远镜的有效口径决定的,口径愈大,看见的星等也就愈高(如50毫米的望远镜可看见10等星,500毫米的望远镜就可看到15等星)。当然,实际上除了望远镜的有效口径外,极限星等还与望远镜物镜的吸收系数、大气吸收系数和天空背景亮度等诸多因素有关;对于照相观测,极限星等还与露光时间及底片特性等有关。

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文章点评

te67f42:天文望远镜相关知识耶!谢谢作者的投稿。(01-16)

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