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買望遠鏡不知從何下手?裡面學問可多了!

今天和大家聊聊望遠鏡這件事兒。

自從1608年,荷蘭出現第一台折射式望遠鏡以後,使人們的對「光」的理解變得愈加成熟。

1848年建成的辛辛那提天文台 via wikipedia

折射式望遠鏡是光學望遠鏡中最經典、古老的形式,其原理是利用透鏡作為主要的聚光物鏡,將光線匯聚於一點,這一點便是焦點,焦點所在的平面便是「焦平面」。隨後利用稍微複雜的目鏡組將清晰的像呈現在人們眼前。

但折射望遠鏡最初受限於玻璃鏡片製造工藝上的限制,導致300多年前天文學家們認為根本無法解決折射式望遠鏡的「色差」問題。

什麼是「色差」呢?

攝影愛好者可能對鏡頭「紫邊」問題非常熟悉

在牛頓利用三稜鏡發現「光的色散」現象之前,人們對「顏色」這一現象產生看法不一,甚至最初人們認為顏色是人產生的主觀感覺,不是客觀的物理性質。

後來牛頓通過光的色散實驗,證明了太陽光是多種「顏色」的光混合而成的。

牛頓透過光的色散現象,明白了折射望遠鏡出現色差是由於不同色光的折射率不同,導致不同顏色的光無法匯聚在同一個焦點。

示意圖 via wikipedia

隨後,牛頓根據自己的想法發明了第一架反射望遠鏡,避開了折射望遠鏡的色差問題。

牛頓的第一架六英寸鏡複製品 via wikipedia

關於第一架反射望遠鏡的發明有一個小插曲,最初蘇格蘭天文學家James Gregory設計了格里高利式望遠鏡,也就是光從底部主鏡反射至位於前端的副鏡後,再次反射並從主鏡中央穿出的光學結構,但遺憾的是在建造時失敗了。

格里高利望遠鏡光路圖 via wikipedia

儘管格里高利望遠鏡設計日期早於牛頓反射式望遠鏡,但牛頓在1668年第一個將反射式望遠鏡製造出來,因此在反射式望遠鏡的設計製造上被牛頓搶了「頭條」。後來「牛頓反射式望遠鏡」逐漸流行普及開來,愛好者也習慣將這一類望遠鏡稱作「牛反」。

牛反的設計原理採用凹面鏡和平面鏡的組合方式,主鏡為凹面鏡,副鏡為45°平面鏡。

牛頓望遠鏡光路原理圖 via wikipedia

牛反成功的避免了折射望遠鏡的色差問題,但是任何類型的望遠鏡都不是完美的,牛反也有自己的弊端,例如45°的副鏡被設計在了光路中間,造成部分遮擋,支撐結構的遮擋造成的衍射問題也會影響成像質量。通常便攜用的牛反還要考慮每次使用前繁瑣的校準問題。

儘管牛反有以上缺點,卻仍然被許多愛好者所喜愛,首先,與同品質的折射望遠鏡相比,牛反造價更低,且較大程度上避免了色差問題,成為了許多愛好者入手的第一台望遠鏡。

本周末難得遇上晴天,「連線」將為大家提供兩台牛頓反射式望遠鏡進行觀測使用,並詳細講解望遠鏡的使用方法及不同型號望遠鏡的優缺點。本次活動將前往環境非常理想的野三坡景區,地點靠近河北界,海拔較高,遮擋及光污染均比市區少很多。


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