随着我国教育事业的不断发展,作为六大基础学科之一的天文学越来越受到人们的重视。一些地方的大、中、小学都先后建立了小型天文台、天象厅,天文爱好者的队伍也日益壮大。对于天文爱好者和从事天文科普教学的老师来说,拥有一架品质优良的科普天文望远镜是最基本的要求;经济条件好的单位和个人也希望建造天文圆顶,配置较为专业的天文望远镜和各种先进的终端设备(如CCD照相与传送、处理系统等)。
在天文观测的对象中,有的天体有视面,有的没有可分辨的视面;有的亮度极强,有的又极其暗弱;有的运动快速,有的只作周日旋转……五花八门,千差万别。观测者应根据观测目标和目的,选用不同的望远镜,或采用不同的方法进行观测。一般说来,普及性的天文观测多属于综合性的,要考虑“一镜多用”。所以在选择天文望远镜时,一定要充分了解它的基本性能指标、主要分类和各自的优缺点以及如何正确选购、使用、维护和保养等基本知识。
提示:在阅读以下内容之前,最好先阅读"怎选择双筒望远镜”一文,以掌握相关的基本知识。提示:在阅读以下内容之前,最好先阅读"怎选择双筒望远镜”一文,以掌握相关的基本知识。提示:在阅读以下内容之前,最好先阅读"怎选择双筒望远镜”一文,以掌握相关的基本知识。
怎样选择双筒望远镜
市场有许多双筒望远镜,它们的外观、大小及价格各不相同,用途也不大一样,有的用于观察飞鸟、体育比赛及音乐会,有的用来欣赏夜空中神奇美丽的大体。如果你想选择、购买一个属于自己的双筒望远镜,那么必须知道下面几点知识。
数字的含义
市场上出售的每个双筒望远镜上,都有类似这样的数字:“7×35”‘10×50”或“12×80”等,“×”前的数字代表放大倍数,上述三个双筒望远镜的放大倍数分别为7、10、12,乘号后面的数字代表望远镜主镜(靠近观察物一边的镜子)的直径,以毫米为单位。上述三个双筒望远镜的口径分别为35mm、50mm和80mm。
数字的重要性
绝大部分人相信,望远镜的放大倍数越高,看到的效果越好。事实并非如此,而是放大倍数越高,越会降低像的质量。用低倍镜观察,像会更明亮、更稳固,观察到的范围越大。如果选用高倍镜观察,你会发现像变大了,但视场却变小了。另外,高倍数的双筒望远镜要求高稳定性,如果稳定性不好,像就抖得历害,一般人很难用手较长时间地握住10倍以上的双筒望远镜,如果你坚持使用10倍以上的,那你一定要为双筒望远镜配一个稳固的三角架。
物镜口径
物镜口径(即基本上相当于物镜直径)越大,收集光的能力越强,但镜子会更重。如果你需要经常在亮处使用双筒望远镜。那么口径大一些小一些没什么太大关系,但如果你想在暗处用双筒望远镜观察,如观看天体,那么口径大一些就很重要了,一般来说。选择大小、重量、口径都适合你观测活动需要的双筒望远镜为好。
视场
视场是通过望远镜能看到的范围。视场的大小由物镜和目镜决定。对于双筒望远镜物镜,目镜已经确定,所以视场也是一个确定的值。
什么影响亮度?
出射瞳孔:如果用物镜口除以放大倍数,如“35/7”或“50/10”,那么你就可以得到以毫米为单位的通过望远镜射到眼睛处的光束的直径。这个数值越大,你眼睛接收到的光或天体信息就越多,这个数值就称为望远镜的出射瞳孔。它有什么意义呢?
让我们假设你准备购买一个用于观察鸟类的双筒望远镜,你希望用它在黎明或傍晚观察鸟,;而那时的鸟常常落在树丛中,藏在暗影里。如果你买一个10×25的双筒望远镜,那么出射瞳孔直径为25/10= 2.5(mm)。而我们眼睛的瞳孔直径的范围为2mm至7mm,依光的暗弱不问而变化。光越暗,瞳孔直径越大。如果你准备用双筒望远镜在暗处观察,则应选择出射瞳孔与你的眼睛在暗处时的瞳孔相近的双筒望远镜,这样才能最有效地利用望远镜所接到的信息。那么“7×50”的双筒望远镜如何呢?它的出射瞳孔为50/7=7.14mm几乎与人眼在最暗处的瞳孔直径相等,在黑暗中使用,它收集到的光能被你的眼睛高效率接收到。所以也是理想的选择。
光学镀膜
所有著名的双筒望远镜厂家都不同程度地为双筒望远镜镀上提高光透过率的化学薄膜。选双筒望远镜时要选择全镜面多层镀膜的。因为如果镜片不镀膜,光通过物镜时,50%的光被散射掉而无法达到你的眼睛!
那么为什么要选择全镜面多层镀膜的双筒望远镜呢?一般用下述词语描述镀膜情况:
@光学镀膜:这是最低级的镀膜,价格较便宜,一般是一个镜面镀单层膜。一般镀物镜。
@全镀膜:所有的镜片都要镀单层膜。这样会使光的通过率从50%提高到80%。
@多层镀膜:至少有一个镜面镀不只一层的膜。
@主镜面多层镀膜:这是最高级的镀膜。它表示对所有的镜面都进行多层镀膜,这样可以将所收集的光的90~95%传递给眼睛!
如果戴眼镜,那应该怎样选择双筒里远镜
如果戴眼镜,那么你要注意当能看清楚全部视场或看清楚视场中的星像时,眼与目镜间的距离。不同望远镜,这个距离不同。一般在5~20mm之间。目镜上面的胶皮眼罩就是为了使眼睛处于合适距离,观察时感觉舒适。如果你需要戴眼睛用双筒望远镜观看,那么目镜与眼睛之间的距离变大,所以要选择目镜与眼之间距离大一些的。
何种型号双筒望远镜适合星空观测
如果选择双筒望远镜用于观测星空,那么物镜口径是最关键的。如果要一个手持的双筒望远镜。满足手持的,用于观测星空这两个条件的最佳双筒望远镜型号为:7×50(出射瞳孔为7.14mm)或是8×56。如果你计划将双筒望远镜固定三角架上使用,那么最佳选择为10×70或12×80。
天文望远镜的基本光学性能指标
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。
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。
在天文观测的对象中,有的天体有视面,有的没有可分辨的视面;有的亮度极强,有的又极其暗弱;有的运动快速,有的只作周日旋转……五花八门,千差万别。观测者应根据观测目标和目的,选用不同的望远镜,或采用不同的方法进行观测。一般说来,普及性的天文观测多属于综合性的,要考虑“一镜多用”。所以在选择天文望远镜时,一定要充分了解它的基本性能指标、主要分类和各自的优缺点以及如何正确选购、使用、维护和保养等基本知识。
提示:在阅读以下内容之前,最好先阅读"怎选择双筒望远镜”一文,以掌握相关的基本知识。提示:在阅读以下内容之前,最好先阅读"怎选择双筒望远镜”一文,以掌握相关的基本知识。提示:在阅读以下内容之前,最好先阅读"怎选择双筒望远镜”一文,以掌握相关的基本知识。
怎样选择双筒望远镜
市场有许多双筒望远镜,它们的外观、大小及价格各不相同,用途也不大一样,有的用于观察飞鸟、体育比赛及音乐会,有的用来欣赏夜空中神奇美丽的大体。如果你想选择、购买一个属于自己的双筒望远镜,那么必须知道下面几点知识。
数字的含义
市场上出售的每个双筒望远镜上,都有类似这样的数字:“7×35”‘10×50”或“12×80”等,“×”前的数字代表放大倍数,上述三个双筒望远镜的放大倍数分别为7、10、12,乘号后面的数字代表望远镜主镜(靠近观察物一边的镜子)的直径,以毫米为单位。上述三个双筒望远镜的口径分别为35mm、50mm和80mm。
数字的重要性
绝大部分人相信,望远镜的放大倍数越高,看到的效果越好。事实并非如此,而是放大倍数越高,越会降低像的质量。用低倍镜观察,像会更明亮、更稳固,观察到的范围越大。如果选用高倍镜观察,你会发现像变大了,但视场却变小了。另外,高倍数的双筒望远镜要求高稳定性,如果稳定性不好,像就抖得历害,一般人很难用手较长时间地握住10倍以上的双筒望远镜,如果你坚持使用10倍以上的,那你一定要为双筒望远镜配一个稳固的三角架。
物镜口径
物镜口径(即基本上相当于物镜直径)越大,收集光的能力越强,但镜子会更重。如果你需要经常在亮处使用双筒望远镜。那么口径大一些小一些没什么太大关系,但如果你想在暗处用双筒望远镜观察,如观看天体,那么口径大一些就很重要了,一般来说。选择大小、重量、口径都适合你观测活动需要的双筒望远镜为好。
视场
视场是通过望远镜能看到的范围。视场的大小由物镜和目镜决定。对于双筒望远镜物镜,目镜已经确定,所以视场也是一个确定的值。
什么影响亮度?
出射瞳孔:如果用物镜口除以放大倍数,如“35/7”或“50/10”,那么你就可以得到以毫米为单位的通过望远镜射到眼睛处的光束的直径。这个数值越大,你眼睛接收到的光或天体信息就越多,这个数值就称为望远镜的出射瞳孔。它有什么意义呢?
让我们假设你准备购买一个用于观察鸟类的双筒望远镜,你希望用它在黎明或傍晚观察鸟,;而那时的鸟常常落在树丛中,藏在暗影里。如果你买一个10×25的双筒望远镜,那么出射瞳孔直径为25/10= 2.5(mm)。而我们眼睛的瞳孔直径的范围为2mm至7mm,依光的暗弱不问而变化。光越暗,瞳孔直径越大。如果你准备用双筒望远镜在暗处观察,则应选择出射瞳孔与你的眼睛在暗处时的瞳孔相近的双筒望远镜,这样才能最有效地利用望远镜所接到的信息。那么“7×50”的双筒望远镜如何呢?它的出射瞳孔为50/7=7.14mm几乎与人眼在最暗处的瞳孔直径相等,在黑暗中使用,它收集到的光能被你的眼睛高效率接收到。所以也是理想的选择。
光学镀膜
所有著名的双筒望远镜厂家都不同程度地为双筒望远镜镀上提高光透过率的化学薄膜。选双筒望远镜时要选择全镜面多层镀膜的。因为如果镜片不镀膜,光通过物镜时,50%的光被散射掉而无法达到你的眼睛!
那么为什么要选择全镜面多层镀膜的双筒望远镜呢?一般用下述词语描述镀膜情况:
@光学镀膜:这是最低级的镀膜,价格较便宜,一般是一个镜面镀单层膜。一般镀物镜。
@全镀膜:所有的镜片都要镀单层膜。这样会使光的通过率从50%提高到80%。
@多层镀膜:至少有一个镜面镀不只一层的膜。
@主镜面多层镀膜:这是最高级的镀膜。它表示对所有的镜面都进行多层镀膜,这样可以将所收集的光的90~95%传递给眼睛!
如果戴眼镜,那应该怎样选择双筒里远镜
如果戴眼镜,那么你要注意当能看清楚全部视场或看清楚视场中的星像时,眼与目镜间的距离。不同望远镜,这个距离不同。一般在5~20mm之间。目镜上面的胶皮眼罩就是为了使眼睛处于合适距离,观察时感觉舒适。如果你需要戴眼睛用双筒望远镜观看,那么目镜与眼睛之间的距离变大,所以要选择目镜与眼之间距离大一些的。
何种型号双筒望远镜适合星空观测
如果选择双筒望远镜用于观测星空,那么物镜口径是最关键的。如果要一个手持的双筒望远镜。满足手持的,用于观测星空这两个条件的最佳双筒望远镜型号为:7×50(出射瞳孔为7.14mm)或是8×56。如果你计划将双筒望远镜固定三角架上使用,那么最佳选择为10×70或12×80。
天文望远镜的基本光学性能指标
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。
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。
