折反射望遠(yuǎn)鏡簡介

折反射望遠(yuǎn)鏡最早出現(xiàn)于1814年。1931年，德國光學(xué)家施密特用一塊別具 一格的接近于平行板的非球面薄透鏡作為改正鏡，與球面反射鏡配合，制成了可以消除球差和軸外象差的施密特式折反射望遠(yuǎn)鏡，這種望遠(yuǎn)鏡光力強、視場大、象差小，適合于拍攝大面積的天區(qū)照片，尤其是對暗弱星云的拍照效果非常突出。施密特望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)成了天文觀測的重要工具。

1940年馬克蘇托夫用一個彎月形狀透鏡作為改正透鏡，制造出另一種類型的折反射望遠(yuǎn)鏡，它的兩個表面是兩個曲率不同的球面，相差不大，但曲率和厚度都很大。它的所有表面均為球面，比施密特式望遠(yuǎn)鏡的改正板容易磨制，鏡筒也比較短，但視場比施密特式望遠(yuǎn)鏡小，對玻璃的要求也高一些。

這種望遠(yuǎn)鏡的特點是:光力強和可見天空區(qū)域大。因而可以看到很暗的天體，特別適合于對流星，彗星，星云的觀測和大范圍的巡天照相。經(jīng)常使用的折反射望遠(yuǎn)鏡有:施密特望遠(yuǎn)鏡，馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡。

由于折反射望遠(yuǎn)鏡能兼顧折射和反射兩種望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點，非常適合業(yè)余的天文觀測和天文攝影，并且得到了廣大天文愛好者的喜愛。

一、折反射望遠(yuǎn)鏡與遮光系統(tǒng)。

外鏡筒可提供望遠(yuǎn)鏡組適當(dāng)?shù)恼诒?，隔絕光線直接照射主反射鏡與次反射鏡，使得雜散光的來源主要限制于來自小角度的光源直射與散射雜光，因為光學(xué)系統(tǒng)仍然存在著設(shè)計視角值之外光源直射的問題。如前所述，這些視角外的光線并未受到主、次反射鏡之作用，便直接由主反射鏡中央缺孔穿插而過，而直接抵達(dá)焦平面。此時消除光源直射效應(yīng)最有效的方法便是增加擋光板，直接阻擋這些直射的光線，在此擋光舵板可充分發(fā)揮其抑制雜散光的功能，特別是對于光源在較大離軸角度所產(chǎn)生的散射雜光，在增加擋光舵板后可降低一到三個級數(shù)的雜散光能量。

二、特征光束之光束覓跡圖。

擋光板的尺寸與位置除了要考慮其抑制雜散光的效能外，也要考慮其系統(tǒng)成像品質(zhì)的影響，過多的遮蔽會使得系統(tǒng)入光量降低而減低成像對比度，若系統(tǒng)視角受到阻隔則會有成像平面能量分布不均勻的情況。一般而言，主反射鏡中央缺孔延伸而出的稱之為主擋光板、環(huán)繞于次反射鏡周邊的則稱 為次擋光板。值得注意的是設(shè)計時主擋光板不可阻擋到由主反射鏡反射至次反射鏡的光線，或者是由次反射鏡反射的成像光線;而次擋光板是不可阻擋到主反射鏡反 射至次反射鏡的光線，并且要能確定其中央遮蔽率足夠大，以避免次擋光板之邊緣在焦平面成像。

擋光板的位置、形狀尺寸、開口大小關(guān)系到光學(xué)設(shè)計及感測器，在做法上可以先行利用軸上入射光束的初階計算出擋光板需要的預(yù)留長度，并當(dāng)成初始設(shè)計值。接著再根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)的視角與感測器規(guī)格，配合特徵光線的光束追蹤，如主反射鏡最邊緣所入射的光線與恰好通過次擋光板邊緣的入射 光線來檢視次擋光板與主擋光板的輪廓，，并估計組裝與制作公差以決定正確尺寸。

折反射望遠(yuǎn)鏡基本結(jié)構(gòu)

三、增加擋光板前后系統(tǒng) PST 的比較。

決定擋光板之后即可利用 PST (point source transmittance) 來評估擋光板的效能。PST 是一般最常被使用來評估光機系統(tǒng)雜散光特性的方法。

簡單來說，是討論光源在進(jìn)入系統(tǒng)時之能量以及最后落于焦平面上之能量比例，這可以將整個光機系統(tǒng)的雜散 光資訊匯整成一個單一的數(shù)據(jù)，以利系統(tǒng)間的相互比較。

藉由PST 曲線可以清楚的比較裝置擋光板前后的雜散光比例差異，與內(nèi)部擋光板阻擋直射光源的功用。紅色曲線為未增加主次擋光板時所獲得的雜散光比例，很明顯 的在原本會有光源直射現(xiàn)象的角度區(qū)間內(nèi)，雜散光的比例可獲得有效的抑制，以10度入射時的峰值為例，PST 由原先的1.8% 被抑制至5.19 × 10?3%。

因此主次擋光板可如預(yù)期的阻擋直射光源進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡組之后端組件。另外，值得注意的是在4°–5° 區(qū)間內(nèi)，PST 值卻不如預(yù)期，不降反升。清各個雜散光路徑后，發(fā)現(xiàn)此時主擋光板反而是誘發(fā)雜散光的關(guān)鍵機構(gòu)，這表示在制造檔光板以及結(jié)構(gòu)表面黑化處理時必須更加注重其表面之散射特性 (BSDF)，以防止光線經(jīng)由主擋光板被反射至焦平面。

外鏡筒與主次鏡擋光板是最典型的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)遮光系統(tǒng)，提供了增加遮光系統(tǒng)前后的比較，希望能給光學(xué)或是光機設(shè)計者一個參考，以了解遮光系統(tǒng)的重要性。

一、必須能排除光源直射效應(yīng)，防止望遠(yuǎn)鏡組中的主反射鏡、次反射鏡與后端的修 正鏡組受到視角外光源，如日光的直接照射。

二、阻隔視角外或是未遵循設(shè)計光路徑，直接由主反射鏡中央缺孔穿插而過的光線。

三、減少系統(tǒng)內(nèi)的散射雜光 (scatter stray light)，或是主反射鏡與次反射鏡之間的二次反射 (double pass) 光線焦平面成像。

四、規(guī)范望遠(yuǎn)鏡組的可視范圍。依據(jù)上述條件，遮光系統(tǒng)可分類為外鏡筒 (sun-shield)、位于主反射鏡中央缺孔的主擋光板 (primary baffle)、環(huán)繞于次反射鏡周邊的次擋光板 (secondary baffle)，另有位于各遮光元件與機構(gòu)上防止結(jié)構(gòu)表面散射雜光的次結(jié)構(gòu)，稱之為擋光舵板。

1、可以用簡短的鏡筒獲得長焦距，因而容易配合一般焦段的目鏡獲得高的系統(tǒng)倍率;

2、相對于折射望遠(yuǎn)鏡，相同成本獲得較大的口徑;相對于反射望遠(yuǎn)鏡，相同的口徑和外形尺寸可以獲得更長焦距;

3、鏡筒密封，減少了空氣對反射鍍層的腐蝕，因而延長了系統(tǒng)服役壽命;

4、體積小，易于攜帶，比較容易實現(xiàn)野外觀測;

5、維護(hù)簡單，幾乎不需要維護(hù);

6、與同等口徑的折射望遠(yuǎn)鏡相比，價格更低。

1、與同等口徑的反射望遠(yuǎn)鏡相比，價格高一些。

2、因為使用第二塊鏡片來反射光線，所以會損失一部分光線。

3、外形看起來或許和你想象中的望遠(yuǎn)鏡不一樣。

大口徑反射望遠(yuǎn)鏡在觀測天空時，總免不了出現(xiàn)較大像差，只有中心很小的部分能取得較好的觀測效果。也就是所觀測到高清晰度的天區(qū)范圍變小了。為解決這個缺陷，德籍俄國光學(xué)家施密特(1879-1935年)發(fā)明了新型望遠(yuǎn)鏡以克服這個缺點。人們稱之為施密特望遠(yuǎn)鏡。

施密特早年為做實驗，曾將火藥塞在一根鋼管里點燃，不小心炸掉了他的右手和前臂。所以，他在磨制鏡面時只能用一只胳膊頑強地工作。1930年他制作了一臺折反射望遠(yuǎn)鏡，這種望遠(yuǎn)鏡的制作是介乎反射望遠(yuǎn)鏡和折射望遠(yuǎn)鏡兩者之間的折衷方案，取二者之長，克服二者之短。施密特選用凹球面作主鏡，為克服主鏡成像時產(chǎn)生的球差，它加了一塊"改正透鏡"，外形奇特，中間厚兩邊薄。改正透鏡的作用是當(dāng)光線透過后，光線折射恰好能補償射鏡產(chǎn)生的各種像差，使望遠(yuǎn)鏡獲得更大、更清晰的視場。用這種望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行天體攝影，可獲得大面積天區(qū)照片，被人們譽為"巡天警察"。目前，世界上最大的施密特望遠(yuǎn)鏡，是安放在德國圖林根陶登堡史瓦西天文臺內(nèi)，它的主鏡為200厘米，改正鏡口徑為134厘米，視場3.4°×3.4°。

由于施密特望遠(yuǎn)鏡中改正鏡形狀奇特，磨制過程非常困難。為了簡化改正鏡形狀，1940年初，前蘇聯(lián)光學(xué)家馬克蘇托夫發(fā)明了一種新型折反射望遠(yuǎn)鏡，被稱為馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡。這種望遠(yuǎn)鏡與施密特望遠(yuǎn)鏡原理一樣，只是副鏡是由一個特殊的月牙狀透鏡代替，又稱彎月形改正透鏡。改正鏡是磨制球面的，只要適當(dāng)?shù)剡x擇透鏡兩面的曲率和厚度，可以使彎月鏡產(chǎn)生足以補償凹面鏡的像差。目前，世界上最大的馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡，安裝在俄羅斯阿巴斯圖曼尼天文臺，它的主鏡口徑為98厘米，焦距210厘米，改正鏡口經(jīng)為70厘米。

望遠(yuǎn)鏡口徑越磨制越大，但是隨著口徑的增大，制作起來也越來越困難，近年來隨著計算機在望遠(yuǎn)鏡上的應(yīng)用，1979年人們又產(chǎn)生了多面鏡組合成反射望遠(yuǎn)鏡的新思路。目前，第一架組合式望遠(yuǎn)鏡，它是由6臺口徑為1.8米卡塞格林式望遠(yuǎn)鏡組合成的，它們由計算機控制鏡面姿態(tài)，組合成光力相當(dāng)于單面主鏡口徑為4.5米的反射望遠(yuǎn)鏡。這架新一代望遠(yuǎn)鏡安裝在美國麻省威廉斯敦麥迪遜霍普金斯天文臺。 歐洲南方天文臺的科學(xué)家們最近在智利安第斯山脈中的錫拉天文臺成功地安裝了一臺新一代望遠(yuǎn)鏡--新技術(shù)天文望遠(yuǎn)鏡 (簡稱NIT)，因為它具有簡易、輕便、造價低及高效等優(yōu)點，所以受到人們的青睞。 NTT成功的關(guān)鍵是應(yīng)用了主動光學(xué)部件，在觀測中，由敏感元件和計算機控制馬達(dá)組成的系統(tǒng)能自動分析、調(diào)節(jié)主鏡形狀以及副鏡位置。它還能連續(xù)地自我監(jiān)測，以便將整個鏡面放在最佳狀態(tài)。NIT還采用了一種新系統(tǒng)，該系統(tǒng)可把望遠(yuǎn)鏡像差在來自參考源點的像中譯成可測位移，這樣，計算機圖像分析器就可跟蹤錯誤光路，再返回主鏡，計算出需要的改正量，并將其加到正確的光路上。

NIT使用了焦比為f/2.2的R-C主鏡。投在主鏡上的光先被反射到一個88厘米的R-C副鏡上，再反射到可動的45°平面反射鏡上，此平面鏡將光偏轉(zhuǎn)到位于赤緯軸兩端的兩個第二卡焦之一上。與其他同類大小的望遠(yuǎn)鏡不同，NIT沒有卡塞格林焦點，其主鏡為3.56米，可以將恒星百分之八十的星光會聚到大小僅 0.096弧秒的點內(nèi)。NIT的120噸地平裝置和250噸建筑一起繞一個直徑7米的轉(zhuǎn)子軸承轉(zhuǎn)動。為確保望遠(yuǎn)鏡及其外殼產(chǎn)生的熱不降低視寧度，觀測室是被冷卻的，空調(diào)機也在不斷將望遠(yuǎn)鏡及觀測室調(diào)至觀測夜的環(huán)境溫度。

為方便觀測，歐洲南方天文臺還于1987年在錫拉與總部慕尼黑附近的加琛之間設(shè)置了一條衛(wèi)星通信線路，以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控觀測。只要30秒就可傳輸一個未處理的電視圖像，以便天文學(xué)家們能迅速從事分析研究。NIT自1997試用以來，打破了所有天文觀測記錄，已獲得了幾百個圖像，分辨率達(dá)0.7弧秒到0.3弧秒?？梢韵胂笃浒l(fā)展前途將是可觀的。

折反射鏡分為(1)純施密特(2)施密特·蓋賽林式(3)馬克斯托夫式三種:

1.純施密特鏡--天文攝影專用

2.施密特·蓋賽林式

3.馬克斯托夫式都具備反射鏡的特長，而且將像差的毛病減少了。

因此對行星，月面觀察有興趣的朋友，請選擇折射鏡與折反射鏡，對星云、星團(tuán)有興趣的朋友，請選擇反射鏡。如果您的經(jīng)濟(jì)能力許可，請盡可能地購買大口徑的望遠(yuǎn)鏡，因望遠(yuǎn)鏡口徑愈大，集光力也就愈強。不過也要注意品牌，因為品牌與光學(xué)品質(zhì)常成正比。如Nikon、ZEISS、高橋VIXEN(折射鏡)。

"梅奧爾反射望遠(yuǎn)鏡"是天文學(xué)專有名詞。來自中國天文學(xué)名詞審定委員會審定發(fā)布的天文學(xué)專有名詞中文譯名，詞條譯名和中英文解釋數(shù)據(jù)版權(quán)由天文學(xué)名詞委所有。

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如果你放置一杯水的一支鉛筆，頂端將會顯得彎曲的。然后如果你在一個杯子中放置糖水并且試相同的實驗，鉛筆的頂端應(yīng)該顯得甚至更彎曲的。這折光率現(xiàn)象的一個例子。

折射計由于采用新型的光學(xué)系統(tǒng)放到一種實際的使用。通過溶液的折射率與其溶度的對應(yīng)關(guān)系的換算來測量試液的溶度。當(dāng)物質(zhì)的密度增加，它的折射率引相稱地升高。

1.折射計利用棱鏡持有比試液較高的折射率的折射率理論;通過換算來測量試液的溶度或折射率。

2.在試液比較稀的情況是，試液的折射率比棱鏡的高，因此折射的角度是比較大的。

3.在試液比較稠的情況是，試液的折射率比棱鏡的低，因此折射的角度是比較小的。