摘要:您知道天文望遠(yuǎn)鏡光學(xué)參數(shù)嗎?物鏡的口徑是望遠(yuǎn)鏡最重要的參數(shù),一般是指有效口徑,也就是通光直徑,即望遠(yuǎn)鏡的入射光瞳直徑。焦距(f)就是從透鏡(或者主反射鏡)到焦點(diǎn)的距離,通常單位是毫米(mm)。下面懂視網(wǎng)小編就教您怎么看天文望遠(yuǎn)鏡參數(shù)?!就h(yuǎn)鏡參數(shù)】天文望遠(yuǎn)鏡光學(xué)參數(shù)說明天文望遠(yuǎn)鏡參數(shù)怎么看
物鏡的余梁口徑(D)
物鏡的口徑是望遠(yuǎn)鏡雀毀緩最重要的參數(shù),一般是指有效口徑,也就是通光直徑,即望遠(yuǎn)鏡的入射光瞳直徑,是望遠(yuǎn)鏡聚光本領(lǐng)的主要標(biāo)志,而不是指鏡頭的玻璃的直徑大小。一般用英寸(in)或者毫米(mm)來表示,口徑越大,它收集的光越多,成像的亮度和清晰度就越好。
(注:1in=25.4mm)
聚光本領(lǐng)(集光力)
這是理論上望遠(yuǎn)鏡與眼睛相比收集光的能力。它直接與口徑的面積成正比。先把望遠(yuǎn)鏡的口徑(單位:mm)除以7mm(年輕人眼睛瞳口的大小),然后將得到的商平方,此結(jié)果即是集光力。比如,8英寸的望遠(yuǎn)鏡的集光力是843((203.2/7)?=843)。
焦距(f)
就是從透鏡(或者主反射鏡)到焦點(diǎn)的距離,通常單位是毫米(mm)。一般來說,望遠(yuǎn)鏡的焦距越長,它的放大率就越大,成像的尺寸就越大,但是視場范圍就越小。比如,與焦距為1000mm的望遠(yuǎn)鏡相比,2000mm焦距望遠(yuǎn)鏡的放大率和視場范圍分別是前者的2倍和1/2。如果你不知道焦距,只知道焦比(focalratio),你可以通過這樣計(jì)算的得到焦距:口徑(單位是mm)乘以焦比就是焦距。比如,口徑為8英寸(203.2mm),焦比為f/10的透鏡,其焦距為203.2x10=2032mm。
相對口徑(A)與焦比(1/A)
望遠(yuǎn)鏡有效口徑D與焦距f之比,稱為相對口徑或相對孔徑A,即A=D/f。這是望遠(yuǎn)鏡光力的標(biāo)志,故有時(shí)也稱A為光力。彗星、星云或星系等有視面天體的成像照度與相對口徑的平方(A2)成正比;流星或人造衛(wèi)星等所謂線性天體成像照度與相對口徑A和有效口徑D之積(D2/f)成正比。因此,作天體攝影時(shí),要注意選擇合適的A或焦比1/A(即f/D。照相機(jī)上稱為光圈號數(shù)或系數(shù))。
分辨角
對于望遠(yuǎn)鏡來說,就是指杜氏極限(Daweslimit)。也就是能夠分開兩個(gè)距離很近的兩顆星的能力,單位是角秒1′(secondsofarc)。分辨能力與口徑大小有直接關(guān)系,即口徑越大,分辨能力越好。望遠(yuǎn)鏡的理論分辨能力是4.56除以望遠(yuǎn)鏡的口徑(單位:英寸)。比如,口徑為8英寸的望遠(yuǎn)鏡的分辨能力是0.6′(4.56/8=0.6)。然而,分辨能力還與大氣狀況以及觀察者的視覺敏銳度有關(guān)。
對比度
觀察低對比度的物體,比如月亮和行星時(shí),我們期望有最高的成像對比度。牛頓望遠(yuǎn)鏡和反射折射望遠(yuǎn)鏡都有一個(gè)次級反射鏡(或稱副鏡),它們阻擋了一部分主反射鏡的發(fā)射光。除非25%以上的主反射鏡被阻擋,否則成像的對比度并不會因此受到很大影響。為了計(jì)算二級阻擋率,可以用公式(pi)r?來計(jì)算得到初級和次級的反射鏡面積。然后相除得到。比如,8英寸的望遠(yuǎn)鏡的次級反射鏡直徑如果是2?英寸,則阻擋率是11.8%:
8英寸的主面積=(pi)r?=(pi)4?=50.27
2?英寸的次級面積=(pi)r?=(pi)1.375=5.94
阻擋率=5.94是50.27的11.8%
觀察的條件(大氣擾動)是影響對比度和行星細(xì)節(jié)的最重要的因素。
艾里斑亮度參數(shù)(AIRYDISKBRILLIANCEFACTOR)
當(dāng)你用聚焦良好的望遠(yuǎn)鏡觀察星星時(shí),并不會看到變大的圖像。這是因?yàn)樾切堑轿覀兊木嚯x實(shí)在是太遠(yuǎn)了(以至于發(fā)出的光都是平行光,直接在焦平面聚成一點(diǎn)),所以即使放大很多倍,星星也應(yīng)該看起來是光點(diǎn),而不是光斑或者光球。但是,如果將望遠(yuǎn)鏡放大到60乘口徑尺寸(單位:英寸)的倍數(shù),這時(shí)仔細(xì)觀察的話,你會發(fā)現(xiàn)在星星周圍有光環(huán),這不是星星自身的光環(huán),而是由于望遠(yuǎn)鏡的圓形口徑光闌以及光的物理特性造成的。進(jìn)一步觀察的話,當(dāng)星星位于望遠(yuǎn)鏡視野正中間的時(shí)候,放大的星圖會出現(xiàn)兩個(gè)現(xiàn)象:一個(gè)中間的亮區(qū)域,稱作艾里斑,和一個(gè)或一系列環(huán)繞的微弱的圓環(huán),稱作衍射環(huán)。
當(dāng)你增加口徑的尺寸時(shí),艾里斑會變小。艾里斑的亮度(點(diǎn)光源恒星的圖像亮度)正比于口徑尺寸的四次方。理論上,當(dāng)你將望遠(yuǎn)鏡的口徑放大一倍,它的分辨能力就會增加1倍,它的集光力就會增加為原來的4倍。但是更重要的是,你還可以將艾里斑的面頃模積變成原來的1/4倍,從而將星象的亮度變?yōu)樵瓉淼?6倍。
出射光_
望遠(yuǎn)鏡的出射光瞳是指射出目鏡的圓形光束的直徑,單位是mm。為了計(jì)算出射光瞳,可將口徑(單位mm)除以目鏡的放大倍數(shù)。比如,帶有20mm目鏡的口徑為8英寸(203.2mm)的望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)如果為102,那么它的出瞳則為2mm(203.2/102=2mm)?;蛘?,你還可以將目鏡的焦距除以望遠(yuǎn)鏡的焦比來得到出瞳尺寸。
放大倍數(shù)
放大倍數(shù)是望遠(yuǎn)鏡最不重要的參數(shù)之一。望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)其實(shí)就是兩個(gè)獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)焦距的比值——望遠(yuǎn)鏡物鏡以及所使用的目鏡。
將望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距(單位:mm)除以目鏡的焦距(單位:mm),就可以得到望遠(yuǎn)鏡的放大率。比如,型號為C8的望遠(yuǎn)鏡的焦距為2032mm,如果配備30mm的目鏡,放大率就為68x(2032/30=68),如果換用10mm的目鏡,放大率就變?yōu)?03x(2032/10=203)。由于目鏡是可更換的,望遠(yuǎn)鏡根據(jù)需要可以有不同的放大率。
在實(shí)際使用中,望遠(yuǎn)鏡有上限和下限放大率。這是由光學(xué)定律和眼睛的特性決定的。在理想狀態(tài)下,望遠(yuǎn)鏡可用的最大放大率是其口徑尺寸(單位:英寸)的60倍左右。如果放大率超過這個(gè)上限,圖像往往會變得昏暗,對比度降低等。比如,口徑為60mm(即2.4英寸口徑)的望遠(yuǎn)鏡最大放大率為142x。當(dāng)放大率繼續(xù)增加時(shí),圖像的銳利度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)力就會下降。更高的放大率通常用于月亮,行星和雙子星的觀察。那些號稱60mm口徑望遠(yuǎn)鏡的放大率可以達(dá)到375甚至750的生產(chǎn)廠家,其實(shí)是在誤導(dǎo)消費(fèi)者。晚上時(shí)望遠(yuǎn)鏡放大率的下限是其口徑的3到4倍。白天時(shí)的下限是口徑的8到10倍。如果放大率低于此下限,由于次級反射鏡或者斜反射鏡的投影,在反射折射望遠(yuǎn)鏡或者牛頓望遠(yuǎn)鏡的視野中央會出現(xiàn)一個(gè)黑點(diǎn)。
極限星等或貫穿本領(lǐng)
在晴朗無月的夜間,用望遠(yuǎn)鏡觀察天頂附近的最暗星的星等,稱為極限星等(mb),極限星等不僅與望遠(yuǎn)鏡的有效口徑、相對口徑、物鏡的吸收系數(shù)、大氣吸收系統(tǒng)和天空背景亮度等多種客觀因素有關(guān),還與觀察者的視覺靈敏度有關(guān)。不同作者給出的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式,略有差異。較簡單的估計(jì)式為mb=6.9+5lgD式中D用cm為單位,對于照相觀測,極限星等還跟露光時(shí)間及底片特性等有關(guān)。有一個(gè)常用的經(jīng)驗(yàn)公式:mb=4+5lgD+2.15lgt式中t為極限露光時(shí)間,不考慮底片的互易律失效,也沒有考慮城市燈光的影響。檢驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡極限星等的方便方法,是利用昴星團(tuán)中央處選標(biāo)星的標(biāo)準(zhǔn)星等,或者用北極星(NPS)的標(biāo)準(zhǔn)星等(照相星等,仿視星等)來估計(jì)或推算。
衍射極限(瑞利判據(jù))
在焦點(diǎn)附近,衍射受限的望遠(yuǎn)鏡的殘余波像差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1/4的入射光波長。這樣的望遠(yuǎn)鏡才適合做天文望遠(yuǎn)鏡。在組合光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)附近,單獨(dú)的光學(xué)組件的波像差必須小于1/4波長。當(dāng)波前像差值減小(1/8或者1/10波長)時(shí),光學(xué)質(zhì)量就會大大提升。
近焦
這是指在近陸觀測任務(wù)中,你能用望遠(yuǎn)鏡所能看清的最近的距離。
視場角(ω)
能夠被望遠(yuǎn)鏡良好成像的天空區(qū)域,直接在觀測者眼中所張的角度,稱為視場或視場角(ω)。望遠(yuǎn)鏡的視場往往在設(shè)計(jì)時(shí)已被確定。折射望遠(yuǎn)鏡受像質(zhì)的限制而約束了視場角,反射望遠(yuǎn)鏡或折反射望遠(yuǎn)鏡往往受副鏡尺寸影響而約束了視場角。但對于天體攝影,視場還可能受接收器像素尺寸大小的約束。望遠(yuǎn)鏡的視場與放大率成反比,放大率越大,視場越小。
在未知視場的數(shù)值時(shí),可以自行測量。以望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天赤道附近某一顆恒星,調(diào)好儀器,使星像在視場中央通過。儀器不動(不開轉(zhuǎn)儀鐘),記錄該星經(jīng)過視場的時(shí)間間隔,設(shè)為t秒,星體的赤緯為δ,則視場角為ω=15tcosδ
光學(xué)像差
像差是造成不完善像的所有因素。在望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)中都存在著幾種像差,沒有所謂的完美的光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)設(shè)計(jì)工程師必須能夠平衡控制各種像差來得到想要的設(shè)計(jì)結(jié)果。下面是一些不同望遠(yuǎn)鏡中存在的像差:
色差:經(jīng)常在折射望遠(yuǎn)鏡的物鏡上出現(xiàn),是因?yàn)橥哥R不能把不同波長(顏色)的光聚焦到一點(diǎn)而形成的。結(jié)果是明亮物體周圍有一圈光暈。當(dāng)感光度和口徑增加的時(shí)候,這種現(xiàn)象往往會加重。
球差:使以不同口徑角穿過透鏡(或從鏡面上發(fā)射)的光線不能聚焦在軸上的同一點(diǎn)。它會使星星的圖像看起來不是銳利的點(diǎn),而是一個(gè)模糊的光斑。
彗差:主要跟拋物面反射望遠(yuǎn)鏡有關(guān),影響軸外點(diǎn)成像,在視場的邊緣往往更明顯。星星的圖像看起來像V字型的圖案。對于優(yōu)質(zhì)的儀器,焦比越小,邊緣的彗差就會越明顯,但視場中心不會出現(xiàn)彗差。
像散:該像差在最佳對焦點(diǎn)兩面從水平位置到垂直位置拉長圖像。這經(jīng)常是由于生產(chǎn)不良或者裝配失誤造成的。
場曲:是指光線精確聚焦形成的面不是一個(gè)平面,而是一個(gè)曲面。像面的中心可能成像犀利并且對焦準(zhǔn)確,但是邊緣卻沒有對準(zhǔn)焦點(diǎn),或者相反。