在广袤的宇宙中,有着无数神秘而美丽的天体等待我们去探索。而望远镜,就像是我们的 “超级眼睛”,帮助我们看清那些遥远的星辰。那么,它是如何工作的呢?
折射式望远镜是较为常见的一种。它主要利用了光的折射原理。想象一下,光就像一群奔跑的小粒子,当它们从一种介质进入另一种介质时,比如从空气进入玻璃镜片,就会改变方向。
在折射式望远镜中,有一个大大的物镜,通常是凸透镜。当遥远天体发出的光线进入物镜时,就像光线进入了一个神奇的 “汇聚魔法镜”。由于凸透镜的形状,光线会被逐渐汇聚到一个点上,这个点就是物镜的焦点。
但是,仅仅汇聚光线还不行,我们还得把图像放大才能看得更清楚。这时候,目镜就登场了。目镜是一个焦距较短的透镜,可以是凸透镜也可能是凹透镜。物镜汇聚的光线到达焦点后,再进入目镜。目镜就像一个放大镜,把焦点处的图像进一步放大,最后我们的眼睛就能看到一个清晰、放大的天体图像啦。
反射式望远镜的工作原理则基于光的反射定律。它的物镜是一块凹面镜。当光线照射到凹面镜上时,会按照反射定律被反射回去,并且汇聚到一个点,这个点就是凹面镜的焦点。
光线进入镜筒后,先打到凹面镜上,被反射汇聚到焦点。不过,它的光路会稍微复杂一些。通常在镜筒前端有一个副镜,副镜会把焦点处的光线再次反射,引导到镜筒一侧,然后通过目镜观测。
反射式望远镜有很多优点哦。它不会有折射式望远镜的色差问题。色差是因为不同颜色的光在通过透镜时折射程度不同导致成像模糊,而反射式望远镜通过反射光线避免了这个问题,能提供更清晰的图像。而且它更容易制造大口径的物镜,大口径可以收集更多光线,让我们能看到更暗弱的天体。
虽然反射式望远镜解决了折射式望远镜的色差问题,但是主镜的凹面镜必需是完美的抛物面,才能将光线准确的聚焦,否则会出现成像边缘模糊的情形,称之为“球面像差”;所以科学家之后又研发了“折反射式望远镜”,结合“折射式”与“反射式”望远镜的优点。
折反射式望远镜也称复合式望远镜,它的设计是结合“折射系统”与“反射系统”,在镜筒入光处放置一个修正透镜,用来修正主镜的球面像差。
折反射式望远镜的主镜通常是球面镜,固定在镜筒后方主镜座上,与镜筒分离且不相连,主镜中央有缺口可让被副镜反射的光线通过,而在主镜后方形成影像;折反射式望远镜的副镜也是球面镜,固定在修正透镜的中央。
它的成像原理则是:当光线通过修正透镜进入镜筒,再经过主镜与副镜两次反射之后,即在主镜后方聚焦成像;另在聚焦面后方放置目镜,用来观察成像。
由于折反射式望远镜是经过主镜及副镜两次的反射,以延长焦距的作用,所以镜筒的设计可以很短。通常镜筒的长度往往只是口径的2倍到3倍左右,越小的镜筒越轻便、容易携带,也更容易固定在底座上。
总之,望远镜通过各种巧妙的原理,让我们能够跨越遥远的距离,探索宇宙的奥秘,不断拓展我们对这个神奇世界的认知。希望你对望远镜的工作原理有了更清楚的了解,一起感受光学的魅力吧!
编辑:殷宝怡
审核:王玉凤
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