望远镜的发明者是谁
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望远镜的发明者是谁
最初的想法并非伽利略,是受人启发才自制并改进的,但基于他的贡献,大家都认为
他是发明者。
17世纪初的一天,荷兰密特尔堡镇一家眼镜店的主人科比斯赫,他为检查磨制出来的透镜质量,把一块凸透镜和一块凹镜排成一条线,通过透镜看过去,发现远处的教堂的
塔好象变大而且拉近了,于是在无意中发现了望远镜原理。
1608年他为自己制作的望远镜申请专利,并遵从当局的要求,造了一个双筒望远镜。
据说密特尔堡镇好几十个眼镜匠都
声称发明了望远镜,不过一般都认为利比赫是望远镜的发明者。
望远镜发明的消息很快在欧洲各国流传开了,意大利科学家伽利略得知这个消息之后,就自制了一个。
第一架望远镜只能把物体放大3倍。
一个月之后,他制作的第二架望远镜
可以放大8倍,第三架望远镜可以放大到20倍。
1609年10月他作出了能放大30倍的望
远镜。
伽里略用自制的望远镜观察夜空,第一次发现了月球表面高低不平,覆盖着山脉并
有火山口的裂痕。
此后又发现了木星的4个卫星、太阳的黑子运动,并作出了太阳在转动
的结论。
几乎同时,德国的天文学家开普勒也开始研究望远镜,他在《屈光学》里提出了另一
种天文望远镜,这种望远镜由两个凸透镜组成,与伽利略的望远镜不同,比伽利略望远镜
视野宽阔。
但开普勒没有制造他所介绍的望远镜。
沙伊纳于1613年-1617年间首次制作出了这种望远镜,他还遵照开普勒的建议制造了有第三个凸透镜的望远镜,把二个凸透镜做的望远镜的倒像变成了正像。
沙伊纳做了8台
望远镜,一台一台地云观察太阳,无论哪一台都能看到相同形状的太阳黑子。
因此,他打
消了不少人认为
黑子可能是透镜上的尘埃引起的错觉,证明了黑子确实是观察到的真实存在。
在观
察太阳时沙伊纳装上特殊遮光玻璃,伽利略则没有加此保护装置,结果伤了眼睛,最后几
乎失明。
荷兰的惠更斯为了提高望远镜的精度在1665年做了一台筒长近6米的望远镜,来探
查土星的光环,后来又做了一台将近41米长的望远镜。
使用物镜和目镜的望远镜称为折
射望远镜,即使加长镜筒,精密加工透镜,也不能消除色象差,1668年英国科学家反射式望远镜,斛决了色象差的问题。
第一台反望远镜非常小,望远镜内的反射镜口径只有2.5
厘米,但是已经能清楚地看到木星的卫星、金星的盈亏等。
1672年牛顿做了一台更大的反射望远镜,送给了英国皇家学会,至今还俣存在皇家学会的图书馆里。
牛顿曾认为折色象差不可救药,后来,证明过分悲观。
1733年英国人哈尔制成一台消色差折射望远镜。
1758年伦敦的宝兰德也制成同样的
望远镜,他采用了折光原则不同的玻璃分别制造凸透镜和凹透镜,把各自形成的有色边缘
相互抵消。
但是要制造很大透镜不容易,目前世界上最大的一台折射式望远镜直径为102厘米,
安装在雅弟斯天文台。
反射式望远镜存在天文观测中发展很快,1793年英国赫瑟尔制做
了反射式望远镜,反射镜直径为130米,用铜锡合金制成,重达1吨。
1845年英国的洛斯制造的反射望远镜,反射镜直径为1.82米。
1913年在威尔逊山天文台反望远镜,直径为254米。
1950年在帕洛玛山上安装了一
台直径5.08米反射镜的反射式望远镜。
1969年在苏联高加索北部的帕斯土霍夫山上装设了直径为6米的反射镜,它是当时世界上最大的反射式望远镜,现在大型天文台大都使用
反射式望远镜。
折射望远镜
折射式望远镜,是用透镜作物镜的望远镜。
分为两种类型:由凹透镜作目镜的称伽利略望远镜;由凸透镜作目镜的称开普勒望远镜。
因单透镜物镜色差和球差都相当严重,现代的折射望远镜常用两块或两块以上的透镜
组作物镜。
其中以双透镜物镜普通消色差望远镜应用最普遍。
它由相距很近的一块冕牌玻
璃制成的凸透镜和一块火石玻璃制成的凹透镜组成,对两个特定的波长完全消除位置色差,对其余波长的位置色差也可相应减弱
在满足一定设计条件时,还可消去部分球差和彗差。
由于剩余色差和其他像差的影响,双透镜物镜的相对口径较小,一般为1/15-1/20,很少大于1/7,可用视场也不大。
口径
小于8厘米的双透镜物镜可将两块透镜胶合在一起,称双胶合物镜,留有一定间隙未胶合
的称双分离物镜。
为了增大相对口径和视场,可采用多透镜物镜组。
对于伽利略望远镜来说,结构
非常简单,光能损失少。
镜筒短,很轻便。
而且成正像,但倍数小视野窄,一般用于观剧
镜和玩具望远镜。
对于开普勒望远镜来说,需要在物镜后面添加棱镜组或透镜组来转像,
使眼睛观察到的是正像。
一般的折射望远镜都是采用开普勒结构。
由于折射望远镜的成像
质量在同样口径下比反射望远镜好,视场大,使用方便,易于维护,中小型天文望远镜及
许多专用仪器多采用折射系统,但大型折射望远镜制造起来比反射望远镜困难得多,因为
冶炼大口径的优质透镜非常困难,且存在玻璃对光线的吸收问题,并且主镜镜片会因为重
力而发生形变,造成光学质量不佳,所以大口径望远镜都采用反射式。
伽利略望远镜
物镜是会聚透镜而目镜是发散透镜的望远镜。
光线经过物镜折射所成的实像在目镜的
后方靠近人目的后方焦点上,这像对目镜是一个虚像,因此经它折射后成一放大的正立虚像。
伽利略望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。
其优点是镜筒短而能成正像,
但它的视野比较小。
把两个放大倍数不高的伽利略望远镜并列一起、中间用一个螺栓钮可以同时调节其清晰程度的装置,称为“观剧镜”;因携带方便,常用以观看表演等。
伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。
它由一个凹透镜目镜和一个凸透镜物镜构成。
其优点是结构简单,能直接成正像。
开普勒望远镜
原理由两个凸透镜构成。
由于两者之间有一个实像,可方便的安装分划板,并且各种性能优良,所以军用望远镜,小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。
但这种结构成像是倒立的,所以要在中间增加正像系统。
正像系统分为两类:棱镜正像系统和透镜正像系统。
我们常见的前宽后窄的典型双筒望远镜既采用了双直角棱镜正像系统。
这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠,从而大大减小了望远镜的体积和重量。
透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转,成本较高,但俄罗斯20×50三节伸缩古典型单筒望远镜既采用设计精良的透镜正像系统。
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