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目镜。用这种望远镜的观测者朝向他所观测的物体望去,正如同用折射望远镜一样。有许多反射望远镜是既可用成牛顿式,又可用成卡塞格林式的。
反射望远镜有许多优点,例如没有色差、观测波段宽、比折射望远镜更易制造等。但它也存在固有的不足:如口径越大视场越小,物镜需要定期镀膜等。现代的大口径光学望远镜大都是反射式的。
反射镜在三百多年前才广为采用,虽然其中的不同形式的原理已在更早五十年就由牛顿(Newton)、卡塞格林(Gassegirain)及其他人说明过了。威廉?赫歇耳爵士(Sir William Herschel)制造了不少的反射望远镜,还用了几架来考察天象。一百多年前,爱尔兰业余天文学家罗斯爵士(Lord Rosse)有一架直径1.8米的大反射望远镜,在当时已是巨无霸了。这架大望远镜为人们所知,尤其是因为它第一次看到了有些遥远天体的旋涡结构,那些天体后来就叫做漩涡星云。
早期反射望远镜的镜子是用金属盘(speculum meta)做成的。当镜面暗了的时候还须再磨光。赫歇耳、罗斯等人的大望远镜的机械部分相比现代的来说是非常粗糙的。它们并不能忠实地追随天体的西移运动,这对于摄影是十分关键的,或者说,其实在几乎所有现代天文观测中都是很重要的。
反射望远镜(2)
约在二百年前金属才被玻璃代替。将圆玻璃的一面磨成所需要的形状是镜片的基础——它的曲面上则需镀一层极薄的银膜或铝膜。它对红外区和紫外区都有较好的反射率,适于在较宽的波段范围研究天体的光谱和光度。镀银(铝)面暗淡不明时,可以很容易换上新的。实用的反射望远镜,为了避免像差,视场一般比较小,为了扩大视场,常常增加像场改正透镜。对于反射镜的材料,只要求它的膨胀系数较小、应力较小和便于磨制。
1918年底,海尔主持建造的口径254厘米的胡克望远镜投入使用。天文学家用这架望远镜第一次揭示了银河系的真实大小和我们在其中所处的位置。而且,哈勃就是通过这台望远镜的观察提出了宇宙膨胀理论。
1930年代,胡克望远镜的成功激发了天文学家建造更大反射望远镜的热情。1948年美国帕洛马山天文台建造了口径508厘米望远镜,命名为海尔望远镜,以此纪念卓越的望远镜制造大师海尔。这架望远镜从设计到完工经历了二十多年,尽管比胡克望远镜分辨能力更强,但它并没有使我们对宇宙有更新的认识。正如阿西摩夫所说:“海尔望远镜就像半个世纪以前的叶凯士望远镜一样,似乎预兆着一种特定类型的望远镜已经快发展到它的尽头了。”1976年苏联在高加索建成了一架600厘米的望远镜,但它也没发挥多大作用,更加印证了阿西摩夫所说的话。
折反射望远镜
折反射望远镜出现于1814年,顾名思意,它是由折射元件和反射元件组成的。哈密尔顿提出在透镜组中间加入反射面,以增加光焦度,这样就能用一般的玻璃得到色差改正比消色差物镜更好的望远镜。
1931年,德国光学家施密特别出心裁地用一块接近于平行板的非球面薄透镜作为改正镜,与球面反射镜配合,制成了可以消除球差和轴外像差的折反射望远镜。这种望远镜就是施密特望远镜,它视场大、像差小,适合于拍摄大面积的天区照片,尤其对暗弱星云的摄影效果非常突出。
1940年马克苏托夫制作出了另外一种折反射望远镜。它用一个弯月形状透镜作为改正透镜,制成了另一类折反射望远镜,它的两个表面是两个曲率不同的球面,相差不大,但曲率和厚度都很大。它的所有表面均为球面,比施密特望远镜的改正板容易磨制,镜筒也比较短,但视场比施密特式望远镜小,对玻璃的要求也高一些。
折反射望远镜特别适合于业余的天文观测和天文摄影。现在,施密特望远镜和马克苏托夫望远镜已经成了天文观测的重要工具。
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望远镜摄影术
天文学的最大进步之一便是摄影术在天体研究上的应用。回到19世纪40年代,纽约的德雷珀(Draper)成功完成了一张月亮的银板照相(daguerreotype)。利用更进步的发明,哈佛天文台的邦德(Bond)和纽约的卢瑟福(Rutherford)开始把这项技术应用到月亮星辰上面去。这些先驱的企图当然不能与现代的天体摄影相媲美,但是卢瑟福所摄的昴星
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