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反射望远镜的设计

（新版面第一贴）
反射望远镜有数种设计，现在只谈谈结构简单的牛顿式。
牛顿式望远镜最主要的结构是一块镀上反射物质的球面或拋物面玻璃。球面镜作用是把星星来的平行光反射聚焦一点，然后靠一块细小光学平面镜放置于焦点前，把光作90度角的反射至望远镜筒的边缘，再由一块凸透镜将形像放大，便获得普通望远镜应有的效果。不过球面镜中心和旁边的反射角不同，故此成像并不完全聚焦于同一点上，而形成球面差；但拋物面却可矫正这缺点，使离开光轴较远的光线也可以同时聚于焦点上，因此实际上牛顿式望远镜主镜乃拋物线面。

球面镜成像

抛物面成像
设计望远镜时要考虑到它的实际用途，我们是用来观察或是摄影的，我们要求的放大倍数等等，这便要介绍一下影响望远镜用途的各种因素。

放大倍数
望远镜的放大倍数是物镜和目镜焦距之比。即物镜焦距越长，放大倍率越高；目镜焦距越短，放大倍率越高。放大率亦可以量度入射瞳孔和出射瞳孔的直径求得，入射瞳孔通常即望远镜物镜直径。

放大倍数越低，影像越清晰，最宜观测暗星云。放大率高则可用来看行星表面的细微结构，但光度很弱。每枝望远镜的最高有效放大倍数是物镜直径的50倍。例如六吋口径望远镜便可放大到 300倍。

虽然天文望远镜的物镜焦距是不能改变的，但望远镜放大倍数则不是固定的，它可以通过变换目镜焦距的方式而获得不同的倍率。但目镜制造困难，多数购自光学商店，业余制镜者只自制主镜部份。

即：放大倍数=物镜焦距/目镜口径

=入射瞳孔直径/出射瞳孔直径

直徑(吋) 直徑(mm) 最低有效倍數最高有效倍數
1 25 3.5 50
2 51 7 100
2.5 63 9 125
3 76 10 150
4 100 14 200
6 150 21 300
8 200 28 400
10 250 35 500
12 300 42 600
1 吋 = 25.4 毫米 (mm)

焦比(Focal Ratio)

望远镜放大倍数不能无限制的增加，即目镜不能太短；最短约四毫米，主镜焦距亦不能太长，究竟焦距长度如何决定呢？通常焦距和物镜直径的比例不能超过一个数值，它们的比值称为焦比，焦比是用来表示望远镜的特性的指标，焦比即照相机上的光圈，焦比值多数定于2.5 和 1 1 之间。例如六吋望远镜焦距最长可达 66 吋，最短是 15 吋。

焦比的限制是和望远镜的曲率有关，焦比大，球面和拋物面值相差不远，主镜磨成球面便行。但焦比太大，镜筒便会很长，搬运不方便，脚架制作也不容易。焦比短，球面主镜便不能把平行光聚于一點，形成球面差，那时要将球面修改成拋物面就颇费功夫。

另一方面，照相曝光时间和焦比的平方成正比，所以焦比值越小曝光时间越短，拍摄暗星体时便很有用，故多用作观测或拍摄星云、星团。焦比大，焦距长度增加，放大倍率高，故此多用作观测行星。

即：焦比=焦距/物镜直径（通常会写成F/或F值）

望远镜口径越大，集光力愈强，可以看见星星的数目亦增加，集光力是收音机收集光线比眼睛强多少倍的意思。集光本领乃望远镜物镜直径平方和瞳孔直径平方之比。人的瞳孔，日间受光影响，故收缩，晚上则尽量扩大，直径伸缩由四毫米至八毫米，平均值是七毫米。
望远镜比肉眼大上许多倍，以一枝150 毫米即六吋口径反射镜来记算，就比肉眼看东西明亮 495 倍。当然望远镜口径大还可以观察到更加暗的星星，口径和星等的关系如右。

人的瞳孔是固定的，所以要增加集光本领就唯有向物镜直径打主意，造一枝大口径望远镜。但大口径镜的球面和拋物面值相差颇大，一定要磨成拋物面，初学者未掌握好磨镜技术的话，因该以小口径开始。另外大口径望远镜又必须做一座重型精密、稳定性高的脚架，否则在调校光轴，对准星体时就会出现困难。而机械制作所花的时间可能还比磨镜还多，怎样可令至初学者兴趣慢慢减低。而搬运如此重的装备往郊外观测也很成问题。经历数次辛劳后，望远镜可能被放置在屋角去渡其晚年。

即：集光本领=物镜直径（mm)平方/49

极限星等=1.77+5xlog物镜直径（mm)=8.8+5xlog物镜直径（吋）

直径直径集光本领极限星等
吋毫米倍星等
2.5 63 81 10.8
3 76 118 11.2
4 100 204 11.8
6 150 459 13.0
8 200 820 13.3
10 250 1300 13.8
12 300 1800 14.2
14 350 2500 14.5
16 400 3300 14.8
18 450 4100 15.1
20 500 5100 15.3

分辨本领 (ResolvingPower)

集光本领，放大倍数并不能表达望远镜的质量，望远镜质地取决于它的分辨本领，它就是分开两颗很相近的双星的最高能力。分辨力高，星像清晰的六吋镜会远比只得集光力强的大口径十吋镜实用得多。天文观察要求光学质量最高，若大口径镜只看见模糊的星像，用处就不大，只可用来看看风景吧!
英国业余天文学家杜氏(Dawes)根据观测双星的经验，记算出望远镜口径的最高分辨能力，这就是著名的杜氏极限(Dawes' Limit)。

六吋口径望远镜，分辨本领最高是0.76 弧秒，虽然因星空观察受大气流动影响，而会使分辨本领降至一弧秒，但已经比肉眼只可分辨两颗距离一弧分以上双星的能力要大上六十倍。

以天文爱好者的需要和能力来决定定，初学者最适宜自制一枝六吋口径，48 吋焦距，焦比是八的牛顿式望远镜，因为主镜只需要磨成一個球面，镜筒短，脚架制造比较容易。若喜欢轻巧和方便携带的可造一枝120 毫米口徑，720 毫米焦距，即 f/6 的望遠鏡。

计算方法：分辨本领=116/物镜直径（mm) (单位：弧秒）

=4.56/物镜直径(吋) (单位：弧秒)

直径直径分辨本领
吋毫米弧秒
2.5 63 1.82
3 76 1.52
4 100 1.14
6 150 0.76
8 200 0.57
10 250 0.46
12 300 0.38
14 350 0.33
16 400 0.29
18 450 0.25
20 500 0.23

引用第1楼无声的雨于2006-01-11 19:50发表的 :
嗯.我们工厂有生产反射式望远镜的
我刚发现此帖,能不能给我发个你们生产的反射式望远镜的资料?邮箱.