早期天文望遠鏡（上）

郭紅鋒

折射式望遠鏡

1609年，意大利物理學家伽利略自制了世界上第一架觀測天體用的折射式天文望遠鏡，其原理如圖1所示。這架望遠鏡的物鏡使用凸透鏡，目鏡使用凹透鏡，觀測者通過望遠鏡看到的物體是正像。

后來，德國天文學家開普勒對伽利略式望遠鏡做了一些改進，目鏡也改用凸透鏡，不僅提高了精度而且減小了誤差，但觀測者看到的物體是倒像。這對地面普通觀景用的望遠鏡而言不太方便， 但天體一般都是一個圓面或者一個點，倒像并不會影響天文觀測的效果。所以，后來開普勒式折射望遠鏡（其原理見圖2）一直沿用到今天?，F(xiàn)在一般學校做科普用的小望遠鏡大都是開普勒折射式的。

折射望遠鏡的優(yōu)點：焦距長，焦平面比例尺大，對鏡筒彎曲不敏感，最適合于做天體測量方面的工作。但因為它的工作原理是透鏡折射光線，所以也有以下缺點：

1） 可見光有不同顏色（紅、橙、黃、綠、青、藍、紫），通過透鏡會在焦點上分散開來，產生色差，后來人們利用不同形狀、不同材料的多塊凸凹透鏡，結合制作出了消色差透鏡，但口徑難以做大;

2） 透鏡的質量要求很高，且需整塊玻璃磨制而成，口徑增大后，澆制毛坯、磨制成型、加工檢驗等工序都十分困難;

3） 折射式望遠鏡的光路相對較長，鏡筒也需要很長，安裝望遠鏡的圓頂室就需要很大，建筑的費用也隨之上升。

世界上現(xiàn)存最大口徑的折射望遠鏡，是1897年在美國葉凱士天文臺建成的102厘米口徑折射望遠鏡（見圖3）。

由于折射式望遠鏡的諸多限制，到葉凱士望遠鏡建成為止，折射望遠鏡的發(fā)展也達到了頂點，迄今為止，世界上再也沒有建造更大的折射望遠鏡。

反射式望遠鏡

為了消除前人發(fā)明的折射望遠鏡的色差問題，牛頓開始嘗試改變望遠鏡的結構。他不用透鏡折射聚光，并在后端焦點觀察物體的像，而改用凹面鏡反射聚光，將光線從焦點轉出，在側面觀察物體的像。這種結構的望遠鏡既解決了色差問題，也縮短了光路，雖然會產生一定的象差（畸變），但用反射鏡代替折射鏡卻是一次巨大的成功。

1668年，牛頓最早嘗試用2.5厘米直徑的金屬，磨制成一塊凹面（類球面）反射鏡，并在主鏡的焦點前面放置了一個與主鏡成45度角的平面反射鏡，使照射到主鏡的光線反射后會聚到平面鏡，再由平面鏡反射出鏡筒，還在鏡筒上裝了一個目鏡，從側面進行觀察。牛頓的望遠鏡雖然鏡筒長度很短，但可以放大40倍，能夠清楚地看到木星的衛(wèi)星、金星的盈虧等（見圖4、圖5）。