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2009-09-13 23:56 |
望远镜400年的成长路
400年来,望远镜经历了巨大变革,口径从几厘米扩大到10米。 0^Vw^]w \m}a%/ 1609年,伽利略第一次把他自制的望远镜指向了天空,看到了一个从未谋面的宇宙。尽管他的折射望远镜视野小,光学系统存在畸变,但是它还是第一次把表面不平坦的月亮呈现在伽利略眼前。 5%(whSKZF v;5-1 自1609年之后的400年来,许多天文观测者通过他们改进的望远镜打开了一扇又一扇宇宙未知之门。400年的风风雨雨,见证了望远镜从不太完美到几近完美的成长,也记录了无数天文观测者为追求更加完美的望远镜而走过的艰辛历程。 re/u3\S
F):kF_ho 反射望远镜初露头角 Lg(G&ljE@k PX_9i@ZG 早期的望远镜——折射望远镜——使用玻璃磨制的透镜收集和会聚光线。但是,它存在一个致命的光学缺陷——色差。因为不同颜色的光线通过玻璃时的折射率略有不同,所以,它们无法精确地会聚到同一点上,形成色差,使得像的边缘带上颜色,而像本身也会变得模糊。 h*D -Vo sk<S`J,M/_ 为了解决这个问题,早期的天文学家舍弃了折射望远镜,转向研制反射望远镜。伟大的科学家牛顿曾经认为,人们不可能制造出消除色差的透镜。于是,他于1668年改用镜青铜——一种铜锡合金——磨制反射镜,制造反射望远镜。这架反射望远镜使用一块球面反射镜作为主镜,一块平面反射镜作为副镜,口径约为3.3厘米,能把天体放大约40倍。 "%+||IyW XUh&an$ 尽管是牛顿制造出了第一架反射望远镜,但他并不是第一个提出设想的人。早在1663年,苏格兰数学家和天文学家格雷戈里就想到使用两块反射镜制造望远镜。他的设想是使用一块凹的抛物面反射镜作为主镜,一块凹的椭球面反射镜作为副镜。很可惜,在17世纪60年代,没有人能够把反射镜磨成除球面以外的其他曲面,因此格雷戈里的设想无法付诸实践。 H7P}=YW". <dE~z] P 1672年,法国一位中学科学课教师卡塞格林提出了一种新的反射望远镜的设计方案,主镜像格雷戈里设想的一样,使用凹的抛物面,副镜则是凸的双曲面。但是,像格雷戈里一样,因为技术上的限制,很多年以后,卡塞格林的设计才摆脱了纸上谈兵的困境。 ==?%]ZE8 #:yAi_Ct 牛顿式的早期的反射望远镜虽然消除了色差,但是还存在原先的折射望远镜所具有的另一种光学缺陷——球差。这些望远镜因为使用球面反射镜,所以靠近反射镜中心的光线与靠近反射镜边缘的光线被反射到不同的焦点上。除非能把反射镜磨制成其他曲面,不然球差这个问题将一直困扰着反射望远镜,使得它暂时位居折射望远镜之下。 lH`c&LL-=! ;`c:Law4 折射望远镜重登舞台 #y7 MB6- ewN|">WXQ 早期折射望远镜最大的缺陷就是色差,曾经因此而被舍弃。1729年,英国律师兼数学家霍耳提出的解决方案让被舍弃的折射望远镜重登舞台。他尝试使用两种折射率不同的玻璃——火石玻璃和冕牌玻璃消除色差。他把折射率大的火石玻璃做成凹透镜,折射率小的冕牌玻璃做成凸透镜,然后把凹透镜的凹面与凸透镜的凸面拼合在一起,组成一块复合透镜。这块透镜对多种颜色的光线具有相同的焦距,于是,色差在很大程度上被消除了。
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