望远镜原理与相关知识.ppt.ppt

望远镜 课件制作 骆健聪参考 百度天文家介绍 原理图 伽利略看见 1609 11 30 1610 望远镜展示与应用 望远镜展示与应用 视频介绍 哈勃太空望远镜 望远镜展示与应用 望远镜简要介绍 一 折射望远镜特征 透镜作物镜 难以消除色差举例 伽利略望远镜 开普勒望远镜 望远镜简要介绍 二 反射望远镜特征 凹面反射镜作物镜 存在像差举例 牛顿望远镜 望远镜简要介绍 三 折反射望远镜特征 增加校正像差的折射元件举例 施密特望远镜 望远镜简要介绍 四 其他望远镜射电望远镜 双子望远镜 太阳望远镜 红外望远镜 数码望远镜 等等 英国焦德雷尔班克76米直径的射电望远镜 德国100米直径的射电望远镜 美国阿雷西博天文台366米直径的射电望远镜 日本发射的空间射电望远镜 双子望远镜 中国多通道太阳望远镜 红外望远镜 数码望远镜 望远镜的发明 汉斯 利普希1608年 荷兰眼镜铺 伽利略望远镜 最初的天文望远镜1609年 伽利略式望远镜 由一个凹透镜 目镜 和一个凸透镜 物镜 构成 其优点是结构简单 能直接成正立虚像 现在多被玩具级的望远镜采用 所以又被称做观剧镜 伽利略式望远镜 光路图 开普勒式望远镜 由两个凸透镜构成 两透镜间能成一个实像 可方便的安装分划板 目前军用望远镜 小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构 但这种结构成像是倒立的 所以要在中间增加正像系统 开普勒式望远镜 结构图 实验目的 实验目的 1 了解望远镜的构造原理 设计组装简单望远镜 2 掌握望远镜的调节使用方法 3 测量望远镜的视角放大率 望远镜原理 u为物距 v为像距 f为焦距 f1为物镜焦距 f2为目镜焦距 L为镜筒长 望远镜原理 望远镜视角放大率计算公式 视角放大率M必须大于1 星星究竟是什么大部分是恒星 能够自身发光发亮 少数是行星 反射太阳光 如何度量星星之间的距离 光年 1光年 10万万万千米秒差距 1秒差距 3 26光年 千米 星座的来历 公元前三千年古巴比伦人对星空区划的创造 把亮星用假想的连线联起来 构成星座 古希腊人的想象赋予星座之名和丰富的内容 17世纪后随着航海地理大发现 完善南天星座的创立 1928年国际天文学联合会确定了国际通行的全天划分为88个星座星空划分方法 北天区29个星座 南天区47个星座 黄道12个星座 我国自己的星空区域划分方法 三垣四象二十八宿拱极区附近 紫微垣 太微垣 天市垣黄 赤 白道附近 东方苍龙 角 亢 氐 房 心 尾 箕北方玄武 斗 牛 女 虚 危 室 壁西方白虎 奎 娄 胃 昴 毕 觜 参南方朱雀 井 鬼 柳 星 张 翼 轸 星星与我们的距离都一样远吗 星星的命名 希腊字母 拉丁字母 数字 更复杂的科学编号 我国的命名体系 星等的概念 公元前2世纪古希腊天文学家喜帕恰斯首先提出星等概念 他把看到的恒星按亮度分成6等 最亮的1等 最暗的6等 1等星的亮度 距离1公里远的1烛光的亮度 更精确的星等 1850年英国天文学家普森 N R Pogson 经过研究并用仪器精密测定 把星等概念科学定量化 星等相差5等 亮度差为100 即星等差1等 亮度之比为2 512倍 为了精确 又引入了小数星等和负数星等 如天狼星是 1 4等 织女星是0 0等 轩辕十四是1 4等 肉眼可见的6等以上恒星全天约为6000颗 天球 天球是一个假想的球 它是以观测者 或地心 为中心 以无穷远为半径的球 所有天体都投影在这个球面上 2020 3 16 33 可编辑 两大坐标系 地平坐标系 赤道坐标系 天体的角距离 在天球上度量两个天体之间的距离 不用长度单位 而用角度单位 天极的高度等于当地地理纬度示意图 天文望远镜的基本情况 关于天文望远镜的两个常见问题 你这台望远镜能看多远 你这台望远镜能放大多少倍 口径 D 指望远镜物镜所能收到的最大光束的直径 焦距 F 从望远镜光学系统主点到主焦点的距离 焦比 焦比 F D在摄影时 焦比数字越大 光力越弱 照相机镜头上称为光圈 极限星等 将望远镜指向天顶 肉眼所能看到的最暗恒星的星等称为极限星等 也叫贯穿本领 极限星等ml与以厘米为单位的望远镜有效口径之间的简单关系由公式ml 6 9 5lgD给出 例如有效口径15厘米的望远镜 极限星等约为12 8等 分辨率 把望远镜能分清为两个物点的最小角距离称为分辨分辨率 望远镜的口径决定分辨率 放大率 放大率 F物 F目望远镜的有效放大倍数 一般是物镜有效口径以毫米为单位的值 视场 用目视望远镜观测星空时所能见到的天空部分的角直径叫视场 当目镜的工作视场一定时 望远镜的视场与放大率成反比 望远镜主要解决 看得见 和 看得清 两方面的问题 光的衍射现象限制了 看得清 的能力 天文望远镜的发展简史 意大利物理学家伽利略 1564 1642 1608年荷兰的眼镜商汉斯 里帕席根据学徒的偶然发现 制成了第一架望远镜 1609年 伽利略制成了两架最早的天文望远镜 伽利略把自制的口径4 5厘米 放大倍率33倍的望远镜指向天空 很快发现了月球上的环形山 围绕木星运转的四颗卫星 金星的盈亏现象 日面上的黑子 银河由无数暗弱恒星构成等现象 色差原理 1666年 牛顿证明天体的光并非单色光 而是由各种颜色的光混合而成 望远镜的色差是由于透镜对不同颜色的光具有不同的折射率而造成 科学巨匠牛顿 1642 1727 早期巨型折射镜 1673年 波兰的赫维留 1611 1687 制成了一架长达46米的望远镜 吊在30米高的桅杆上 要许多人用绳子拉着它起落升降 赫歇尔的望远镜 1781年3月13日 英国天文学家威廉 赫歇尔 1738 1822 用他自制的口径15厘米的反射镜发现了天王星 把太阳系的尺度扩大了一倍 发现了天王星后 赫歇尔磨制的望远镜口径越来越大 他是使反射镜大型化的始祖 1789年赫歇尔制成当时世界上最大的望远镜 口径1 22米 焦距12 2米 消色差折射镜的出现 牛顿从理论上弄清了色差的成因 但错误的做出折射物镜色差无法消除的结论 由于牛顿极高的威望 不少人盲从了他的观点 直到18世纪30年代 英国数学家C M 霍尔发现 用冕牌玻璃作凸透镜 用火石玻璃作凹透镜 所制成的复合透镜能消除色差 大型折射镜 19世纪下半叶是大型折射望远镜的时代 美国的光学制造家克拉克父子在1870年以后陆续磨制了口径66厘米 76厘米 91厘米 102厘米的折射镜 巨型反射镜 20世纪的上半叶巨型反射镜又占了上风 由于磨制材料的改进 用玻璃代替了金属 并发明了玻璃镀银技术 许多大口径反射镜相继建成 1948年口径508厘米的海尔反射望远镜交付使用 07年5月落成的云南天文台高美古观测站2 4米反射望远镜 即将竣工的LAMOST国家天文台兴隆观测基地主镜口径6米 最大的望远镜 位于夏威夷莫纳克亚山上的凯克I II望远镜 直径各10米 由36面1 8米的六角型镜面拼合而成 折反射望远镜 1930年德国的施密特制造出第一架折反射望远镜 同时使用反射镜和折射镜 反射镜是球面镜 放在球面曲率中心的形状奇特的透镜做 改正镜 可以补偿反射镜引起的球差 又不会产生彗差和明显的色差 下图 1940年苏联光学家马克苏托夫发明马克苏托夫望远镜 和施密特望远镜类似 它的改正镜是弯月形 两个表面都是球面 制作容易 和反射镜相比 折反射镜的视场可以做的较大 有利于拍摄 天文望远镜的几种类型 折射镜反射镜折反射镜 折射镜光路图 反射镜光路图