折射望遠鏡
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折射望遠鏡是一種使用透鏡做物鏡，利用屈光成像的望遠鏡。折射望遠鏡最初的設計是用於偵查和天文觀測，但也用於其他設備上，例如雙筒望遠鏡、長焦距的遠距離照像攝影機鏡頭。較常用的折射望遠鏡的光學系統有兩種形式：即伽利略望遠鏡和克卜勒望遠鏡，其優點是成像比較鮮明、銳利；缺點是有色差。[1]
發明
編輯折射鏡是光學望遠鏡最早的形式，第一架實用的折射望遠鏡大約在1605年出現在荷蘭，由三個不同的人，密德堡的眼鏡製造者漢斯·李普希和查哈里亞斯·楊森、阿克馬的雅各·梅提斯，各自獨立發明的。伽利略在1609年5月左右在威尼斯偶然聽說了這個發明，就依據自己對折射作用的理解，改進並做出了自己的望遠鏡。然後伽利略將他的發明細節公諸於世，並且在全體的議會中將其儀器向當時的威尼斯大公多納托展示[2][3]。伽利略也許聲稱獨立地發明了折射望遠鏡，而沒有聽到別人也做了相同或相似的儀器。
折射望遠鏡的設計
編輯
一架折射望遠鏡有兩個基本的元件，做為物鏡的凸透鏡和目鏡，折射望遠鏡中的物鏡，將光線折射且聚焦到鏡子的後端。折射可以將光線匯聚在光軸的焦點上，這樣可以使遠方的物體看得更亮、更清晰和更大。不過折射望遠鏡有著色差跟場曲像差需要進行修正。
伽利略望遠鏡
編輯與伽利略設計出來的原始形式相同的望遠鏡都稱為伽利略望遠鏡。他使用凸透鏡做物鏡，和使用凹透鏡的目鏡。伽利略望遠鏡的影像是正立的，但視野受到限制，有色差，適眼距也不佳。
克卜勒望遠鏡
編輯克卜勒望遠鏡是克卜勒改善了伽利略的設計，在1611年發明的。他改使用一個凸透鏡作為目鏡而不是伽利略原來用的一個凹透鏡。這樣安排的好處是從目鏡射出的光線是匯聚的，可以有較大的視野和更大的適眼距，但是看見的影像是倒轉的。這種設計可以達到更高的倍率，但需要很高的焦比才能克服單純由物鏡造成的畸變。(約翰·赫維留建造焦長45公尺的折射鏡。)這種設計也使用在顯微鏡在焦平面上(用於測量被觀測的兩個物體之間角距離的大小)。
消色差折射鏡
編輯消色差的折射鏡是在1733年由一位英國律師切斯特·穆爾·霍爾發明的，雖然專利權給了另一位獨立發明的約翰·多倫德。這項設計使用兩片玻璃 (有不同色散度的冕牌玻璃和燧石玻璃) 做物鏡，降低了色差和球面像差。兩片玻璃的每一個面都要拋光，然後組合在一起。消色差透鏡可以讓兩種不同波長(通常是紅色和藍色)的光，都能聚焦在相同的焦平面上。
高度消色差折射鏡
編輯高度消色差折射鏡使用特別的材料，特別低色散度的材料，來製造物鏡。他的設計能讓三種不同的顏色(通常是紅色、綠色和藍色)匯聚在相同的焦平面上，顏色的殘差錯誤(二級光譜)比消色差透鏡少了一個數量級。這種望遠鏡的主鏡是含氟的螢石或是低色散(ED)玻璃的透鏡，產生非常清晰沒有色差的影像。這種望遠鏡在業餘天文望遠鏡的市場中是非常高價值的產品。高度消色差折光鏡的口徑已經可以做到553毫米的直徑，但多數仍在80～152毫米之間。
技術的考量
編輯
折射望遠鏡曾經因為高度殘餘的色差、球面像差和場曲像差而飽受責難，短焦的情況比長焦的更為嚴重。一架4英吋F/6的消色差折光鏡，仍可能出現不能忽視的彩色的散述現象(通常會有紫色的光暈在明亮的天體附近)，而4英吋F/16的就只會有少許的色散。
在非常大口徑的折光鏡，還有鏡片沉陷的問題，這是重力使玻璃變形的結果。由於透鏡只能由其邊緣固定，大型透鏡的中心會因重力而下垂，使其產生的影像失真。折射望遠鏡中最大的實用透鏡尺寸約為1公尺（39英寸）[4]。
還有一個問題是玻璃缺陷、條紋或玻璃中夾雜的小氣泡。此外，玻璃對某些波長的光不透明的，甚至可見光在穿過空氣-玻璃界面和玻璃本身時，也會因反射和吸收而變暗。反射望遠鏡可以避免或減少這些問題，因為反射望遠鏡的口徑要大得多，在天文研究中幾乎取代了折射望遠鏡。
旅行者1號/2號上的影像科學系統儀器ISS-WAC使用了一個6公分（2.4英寸）的鏡頭，於1970年代末發射到太空，就是在太空中使用折射鏡的一個例子[5]。
值得推崇的折射望遠鏡
編輯- 1900年巴黎博覽會大望遠鏡(1.25米或49英寸) – 展覽結束後拆除
- 耶基斯天文台 (101.6 cm或40英寸)
- 瑞典太陽望遠鏡 (100cm)
- 利克天文台 (91cm)
- 巴黎天文台 (83cm + 62cm)
- 尼斯天文台 (76cm)
- 羅威爾天文台 (24 in)
- 塞波特天文和科學中心 (20 in, 8 in)
相關條目
編輯- 反射望遠鏡
- 折反射望遠鏡
- 天體攝影儀
- 大光學折射望遠鏡列表，這些望遠鏡的全盛時期是19世紀。
參考來源
編輯- ^ 天文望遠鏡的種類 網際網路檔案館的存檔，存檔日期2013-05-31.
- ^ The First Telescopes. American Institute of Physics. [15 July 2015]. （原始內容存檔於2015-11-05）.
- ^ Physics for Scientists and Engineers, Refractors were the earliest type of optical telescope. Raymond A. Serway. [15 July 2015]. （原始內容存檔於2019-05-02）.
- ^ Stan Gibilisco. Physics Demystified
. Mcgraw-hill. 2002: 532. ISBN 978-0-07-138201-4.
- ^ Voyager. astronautix.com. （原始內容存檔於11 September 2016）.
