天文望遠(yuǎn)鏡的基本光學(xué)性能指標(biāo)
評價一架望遠(yuǎn)鏡的好壞,首先要看它的光學(xué)性能,其次看它的機(jī)械性能(指向精度與跟蹤精度)。光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能一般用下列指標(biāo)來衡量。
評價一架望遠(yuǎn)鏡的好壞,首先要看它的光學(xué)性能,其次看它的機(jī)械性能(指向精度與跟蹤精度)。 光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)性能一般用下列指標(biāo)來衡量: 1.物鏡口徑(D) 望遠(yuǎn)鏡的物鏡口徑一般指有效口徑,也就是通光口徑(不是簡單指鏡頭的直徑大。,是望遠(yuǎn)鏡聚光本領(lǐng)的主要標(biāo)志,也決定了望遠(yuǎn)鏡的分辨率(通俗地說,就是看得清看不清)。它是望遠(yuǎn)鏡所有性能參數(shù)中的第一要素。望遠(yuǎn)鏡的口徑愈大,聚光本領(lǐng)就愈強(qiáng),愈能觀測到更暗弱的天體,看亮天體也更清楚,它反映了望遠(yuǎn)鏡觀測天體的能力,因此,愛好者在經(jīng)濟(jì)條件許可的情況下,應(yīng)盡量選擇口徑較大的望遠(yuǎn)鏡。 2.焦距(f) 望遠(yuǎn)鏡的焦距主要是指物鏡的焦距。望遠(yuǎn)鏡光學(xué)系統(tǒng)往往由兩個有限焦距的系統(tǒng)組成,其中第一個系統(tǒng)(物鏡)的像方焦點(diǎn)與第二個系統(tǒng)(目鏡)的物方焦點(diǎn)相重合。物鏡焦距常用f表示,而目鏡焦距常用f'表示。 □ 比如F700´60天文望遠(yuǎn)鏡的物鏡焦距(f)為700mm。目鏡PL9的焦距(f')為9mm。 物鏡焦距f是天體攝影時底片比例尺的主要標(biāo)志。對于同一天體而言,焦距越長,天體在底片上成的像就越大。 3.相對口徑(A)與焦比(1/A) 相對口徑A又稱光力,它是望遠(yuǎn)鏡的有效口徑D與焦距f之比,即A=D/f。它的倒數(shù)(1/A)叫焦比(即f/D,照相機(jī)上稱為光圈數(shù))。例如70060天文望遠(yuǎn)鏡的相對口徑A(=60/700)≈1/12,焦比f/D(=700/60) ≈11.67。相對口徑越大對觀測行星、彗星、星系、星云等延伸天體越有利,因?yàn)樗鼈兊某上裾斩扰c望遠(yuǎn)鏡的相對口徑的平方(A2)成正比;而流星或人造衛(wèi)星等所謂線形天體的成像照度與相對口徑A和有效口徑D的積(D2/f)成正比。因此,作天體攝影時,要注意選擇合適的A或焦比。 一般說來,折射望遠(yuǎn)鏡的相對口徑都比較小,通常在1/15~1/20,而反射望遠(yuǎn)鏡的相對口徑都比較大,常在1/3.5~1/5。觀測有一定視面的天體時,其視面的線大小和f成正比,其面積與f2成正比。象的亮度與收集到的光量成正比,即與D2成正比,和象的面積成反比,即與f2成反比。 4.放大率(或倍數(shù))(G) 對目視望遠(yuǎn)鏡而言,放大率(倍數(shù))是觀測目標(biāo)的角度放大率(相當(dāng)于將目標(biāo)拉近到倍數(shù)分之一)。它等于物鏡焦距f和目鏡焦距f'之比,即放大率(G)=f/f'。如70060天文望遠(yuǎn)鏡若使用H20目鏡,則放大率為700/20=56´(倍),只要變換目鏡,對同一物鏡就可以改變望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù),目鏡焦距越短,得到的放大倍數(shù)就越大,所以我們看到,要提高放大倍數(shù)其實(shí)并不困難。但是正如我們在“怎樣選擇雙筒望遠(yuǎn)鏡”一章中已經(jīng)介紹的那樣,放大倍數(shù)越高,成的像就越模糊而且越不穩(wěn)定。因?yàn)樘煳耐h(yuǎn)鏡和顯微鏡不一樣,地面天文觀測的效果如何,除儀器的優(yōu)劣外,還受地球大氣的明晰度和寧靜度的影響,受觀測地的環(huán)境等諸多因素的制約。一般每架天文望遠(yuǎn)鏡都配有幾個不同焦距的目鏡,也就是有幾個不同的放大倍率可選用。觀測時,絕不是以最大倍率為最佳,而應(yīng)以觀測目標(biāo)最清晰為準(zhǔn)。而且,一架天文望遠(yuǎn)鏡的最大放大倍數(shù)也不是可以隨意增大的,由于受物鏡分辨本領(lǐng),大氣明晰度、寧靜度及望遠(yuǎn)鏡出瞳直徑不能過小等因素的制約,根據(jù)觀測目標(biāo)及大氣的實(shí)際情況,最大放大率一般控制在物鏡口徑毫米數(shù)的1~2倍。比如70060天文望遠(yuǎn)鏡在大氣寧靜度極好的情況下,其最大有效放大倍率不應(yīng)超過2´60=120´(倍),在一般情況下,當(dāng)放大率超過物鏡口徑毫米數(shù)的1倍時,成像質(zhì)量就不太理想了。 5.視場角(ω) 能夠被望遠(yuǎn)鏡良好成像的天空區(qū)域的角直徑稱為望遠(yuǎn)鏡的視場或視場角(ω)。望遠(yuǎn)鏡的視場往往在設(shè)計(jì)時已被確定。望遠(yuǎn)鏡的視場與放大率成反比,放大率越大,視場越小。不同的光學(xué)系統(tǒng)、不同的成像質(zhì)量(由像差大小而造成)、不同的口徑、不同的焦距,決定了望遠(yuǎn)鏡不同的視場的大小(對天體攝影來說,底片或CCD的尺寸也會約束視場的大小)。反射望遠(yuǎn)鏡的視場最小,一般都小于1度;折射望遠(yuǎn)鏡較大,能達(dá)到幾度;折反射望遠(yuǎn)鏡的視場最大,能達(dá)到十幾度甚至幾十度。 6.分辨本領(lǐng) 望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)由望遠(yuǎn)鏡的分辨角(δ)的倒數(shù)(1/δ)來衡量,分辨角通常以角秒為單位,是指剛剛能被望遠(yuǎn)鏡分辯開的天球上兩發(fā)光點(diǎn)之間的角距。對于目視望遠(yuǎn)鏡,根據(jù)光的衍射原理可推得望遠(yuǎn)鏡的理論分辨角(相對于人眼最敏感的波長λ=555納米而言)為:δ”=140/D(mm)(式中D為物鏡的有效口徑)。 由于大氣寧靜度與望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)像差等的影響,望遠(yuǎn)鏡的實(shí)際分辨角要遠(yuǎn)比理論分辨角大(較好的望遠(yuǎn)鏡也只能介于0.5到2角秒之間)。 望遠(yuǎn)鏡的分辨率越高,越能觀測到更暗、更多的天體,看到的像也越清楚。所以說,高分辨率是望遠(yuǎn)鏡最重要的性能指標(biāo)之一。 7.極限星等(貫穿本領(lǐng)) 星等是用來表示天體相對亮度(即晴好天氣在地面上觀測的亮度,而不是它們的真實(shí)亮度)的數(shù)值,星等數(shù)值越大,亮度越小。例如:太陽約為-26.7等、滿月(平均亮度)約為-12.7等、天狼星約為-1.6等、織女星約為0.1等、牛郎星約為0.9等、北極星(小熊座α)約為2.1等……1等星約比6等星亮100倍。在晴朗無月的夜間,如果我們將望遠(yuǎn)鏡指向天頂,所能看到的最暗星的星等,稱為望遠(yuǎn)鏡的極限星等(也稱貫穿本領(lǐng))。人眼一般能看見的最暗星等為約為6等,而望遠(yuǎn)鏡可以看見的最暗星等主要是由望遠(yuǎn)鏡的有效口徑?jīng)Q定的,口徑愈大,看見的星等也就愈高(如50毫米的望遠(yuǎn)鏡可看見10等星,500毫米的望遠(yuǎn)鏡就可看到15等星)。當(dāng)然,實(shí)際上除了望遠(yuǎn)鏡的有效口徑外,極限星等還與望遠(yuǎn)鏡物鏡的吸收系數(shù)、大氣吸收系數(shù)和天空背景亮度等諸多因素有關(guān);對于照相觀測,極限星等還與露光時間及底片特性等有關(guān)。 |
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te67f42:天文望遠(yuǎn)鏡相關(guān)知識耶!謝謝作者的投稿。(2020-01-16)
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