天文学望远镜

1、M31,仙女座大星云,M31,仙女座大星云,观天巨眼,400,年,光学望远镜的发展,?,在没有望远镜的年代，人们只能凭借自己的双眼观察各类天体来研究,它们的运动规律和各种性质。自从,1609,年意大利科学家伽利略发明了天文望,远镜之后，古人幻想中的千里眼变成了现实。在望远镜约,400,年历史中的前,300,多年，光学望远镜几乎是获取天体信息的惟一手段，光学天文学也几乎成,为天文学的代名词。近几十年来由于射电天文和空间天文的崛起使光学天文,学失去了霸主的地位，但是全波段时代的到来并没有降低光学望远镜的作用。,各个波段的观测是相互补充、相互促进的。在竞争中光学望远镜又有了惊人,的发展。,一、天文望

2、远镜的发明和早期光学望远镜,?,光学望远镜，是天文学家的主要工具之一，大多数天文学上用的光学望,远镜，都是由一片大的曲面镜，代替透镜来聚焦，这样可以确保灵敏的探测,器能用最大限度收集从遥远星球发出的管线，而透镜则会在光线通过时把其,中的一部分吸收,。,光学天文望远镜主要有三大类：折射式望远镜、反射式望远镜和折反射,式望远镜。,折射式望远镜利用透镜作主镜收集光线并将光线屈折到焦点上。,反射式望远镜则使用一块凹透镜作主镜，将入射光线反射后会聚到焦点,上。,折反射式则是在反射镜的基础上在入口处加一块称为修正镜的透镜。,?,?,?,?,1.,人类第一架光学望远镜,伽利略的折射式望远镜,?,1609,年

3、意大利著名物理学家伽利略,发明了人类历史上第一架天文望远,镜。他制作的天文望远镜都是折射,式望远镜，是用一块凸透镜作物镜，,一块凹透镜作目镜。虽然他研制的,几架望远镜的口径都只有几厘米，,但却获得了许多震惊世界的新发现。,他发现了太阳表面的黑子，月球表,面凹凸不平的环形山，木星的,4,颗,卫星，以及金星的圆缺变化。更令,人吃惊的是，当他把望远镜对准了,夜空中那条柔和的光带,银河时，,看到了多如牛毛的星星。,太阳表面的黑子,木星的,4,颗卫星,金星的圆缺变化,银河,2.,牛顿发明反射式望远镜,?,?,折射镜的一个重大缺陷是会产生色差。牛顿是首先了解色差产生原因的,科学家。为避开折射望远镜的这一缺

4、陷，牛顿开始研制反射望远镜。,牛顿用青铜凹面镜来代替凸透镜作物镜，再在这面凹面反射镜的焦点位,置上倾斜的放置一小片平面镜，把会聚后的光再反射到目镜上。这就是世界,上第一架利用光的反射原理制成的反射式望远镜，后来人们就把这种类型的,望远镜称之为“牛顿式望远镜”,.,?,由于反射系统的主镜重量较轻，比起折,射镜来镜面容易做大，又不会产生色差的,干扰，因此大口径的望远镜都采用反射式。,反射望远镜发展非常快，成为光学望远镜,的主流。目前世界上最优秀的望远镜都是,反射望远镜。,3.,赫歇尔和罗斯的反射式望远镜,?,赫歇尔一生当中共磨制了数百架望远镜，在研制反射式望远镜方面做出,了重大贡献。他用自己磨制的

5、一架口径,15,厘米的牛顿式望远镜发现了天王星。,1786,年，他实施了一项令世人震惊的计划，制造了一架当时世界上最大的口,径达,1.2,米的反射望远镜。,?,英国天文学家罗斯伯爵花费,20,多年的时间，先后制成了四架反射望远镜，,口径一架比一架大，最大的一架口径达,1.84,米，曾雄霸一时。罗斯用它首次,发现蟹状星云具有纤维状结构，就像是一只只的螃蟹腿。罗斯将它命名为蟹,状星云，这个名字至今未变。,4.,克拉克父子创造折射望远镜的辉煌,?,?,克拉克父子是马萨诸塞州的画家。,1860,年，密西西比大学名誉校长巴纳德决定要为他的大学造一架口径,47,厘米的折射镜，这将成为美国首屈一指的最大折射

6、镜。克拉克父子仅用了两,年时间就完成了这项任务。他们用这架望远镜发现了天狼星的伴星,人类,发现的第一颗白矮星。,1870,年，他们又为美国海军天文台造了一架物镜口径,66,厘米的折射式望,远镜。海军天文台的天文教授霍尔用这架望远镜发现火星的两颗卫星。,此后，克拉克父子又造了两架更大的折射望远镜。分别是口径,91,厘米的,里克望远镜和口径,102,厘米的叶凯士望远镜。这两家望远镜是目前世界上最大,的两架折射望远镜。,?,?,5.,施密特的折反射望远镜,?,?,?,如何把折射式望远镜和反射式望远镜的优点集于一身呢,?,这是天文学家多年以,来梦寐以求的愿望。,20,世纪,30,年代，德国光学专家施密

7、特的巧妙设计使天文,学家的这一愿望变成了现实。,勃恩哈德,.,施密特本是俄国人，,22,岁来到德国。,1926,年，,47,岁的施密特来到,汉堡天文台工作。他要超越前人，研制一种融折射镜和反射镜的优点为一体,的新型望远镜。经过,4,年的努力，在,1930,年研制出一架主镜口径,48,厘米，修,正镜口径,36,厘米的折反射式望远镜。这个光学结构的设计复杂，但他却主要,用手工操作，而且还是靠他紧有的一只左臂研磨完成工艺要求非常高的光学,系统。,这种折反射式望远镜的光路非常巧妙，它的一块球面主镜放在镜筒的后边，,一块波浪形的透镜作为改正镜放在主镜前适当的位置。改正镜与主镜的口径,比例大约为,2,3,

8、。望远镜的焦点不是聚焦在一个平面上，而是聚焦在一个曲,面上。施密特望远镜兼顾了折射镜和反射镜的优点。球面反射镜作主镜会产,生色差，影响成像质量，而波浪形的透镜正好能改正光线经过反射镜时所产,生的各种像差，是望远镜得到了像折射镜一样的大视场和像反射镜一样的高,清晰度。施密特望远镜非常适合作天体摄影工作，可获得大面积天区的高清,晰度照片。,当代大型光学望远镜,?,?,1.,海耳望远镜,1918,年海耳研制完成的一架口径,2.5,米的反射式望远镜安放在威尔逊山,天文台的山顶上。著名天文学家哈勃就是使用这架望远镜获得了许多重大发,现，如发现河外星系的存在和哈勃定律。,1929,年，他得到美国金融大亨洛

9、克菲勒的资助，开始建造,5,米望远镜。,1934,年开始动工，直到,1948,年才最后完成，放置在帕洛玛山上。,1969,年，威尔逊山天文台和帕洛玛山天文台合并，并命名为海耳天文,台。,?,?,?,海耳望远镜,?,?,2.,凯克望远镜,20,世纪,80,年代，美国加州理工学院的天文学家利用最新技术开始建造,两台口径,10,米的光学、红外两用望远镜，成为特大型光学望远镜的杰出代表。,两台,10,米望远镜用资助者的名字命名，分别称为凯克,号镜和凯克,号镜。,凯克,号和,号都配有目前世界最先进的,CCD,照相机。目前，天文学家正在,计划利用光的干涉原理，将凯克,号和,号联合起来，组成一个光学干涉仪。

10、,?,?,3.,欧南台的甚大光学望远镜,1987,年,12,月欧南天文台决定建造甚大光学望远镜，它由,4,台口径,8.2,米,的光学望远镜组成，耗资,5,亿美元。,?,?,?,4.,日本的昴星团望远镜,它的主镜是整块的巨大的直径,8.3,米的反射镜，造价为,3.7,亿美元。这架,日本惟一超大型望远镜具有多种用途。它有,3,个副镜和,4,个不同的焦点，还有,7,个附属仪器。,昴星团望远镜投入使用以后，立刻显示出它的威力。如发现冥王星和,它的卫星查龙的表面成分有很大差别。冥王星表面有许多甲烷且见不到水冰，,而查龙的表面却是被水冰覆盖，见不到甲烷。“昴星团”优良的成像质量已,经成为日本天文学家的骄傲。,?,?,?,5.,七国联合制造的双子望远镜,美国、英国、加拿大、澳大利亚、智利、巴西和阿根廷等,7,个国家共同,出资近,2,亿美元研制了两架完全一样的口径为,8.1,米的望远镜，并将它们命名,为双子望远镜。这两架望远镜中的一架安装在夏威夷莫纳克亚，称做北双子，,另一架安装在智利中部海拔,2950,米的色落,.,托洛洛，称做南双子。,双子望远镜虽然也配备了可见光照相机和摄谱仪，但是它的主要功能,还是用于对天体红外波段的观测。,?,?,?,6.,中国大天区面积多目标光纤光谱望远镜（