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光學(xué)望遠(yuǎn)鏡
用于天體測量的望遠(yuǎn)鏡
光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，是用于收集可見光的一種望遠(yuǎn)鏡。
基本信息
| 中文名 | 光學(xué)望遠(yuǎn)鏡 |
| 電子產(chǎn)品類別 | 反射 |
| 用途 | 天體測量 |
| 著名型號 | 胡克望遠(yuǎn)鏡 |
儀器簡介
光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，使用人眼可見光形成恒星和星系的像的望遠(yuǎn)鏡，是用于收集可見光的一種望遠(yuǎn)鏡，并且經(jīng)由聚焦光線，可以直接放大影像、進(jìn)行目視觀測或者攝影等等，特別是指用于觀察夜空，固定在架臺上的單筒望遠(yuǎn)鏡，也包括手持的雙筒鏡和其他用途的望遠(yuǎn)鏡。
種類與用途
光學(xué)望遠(yuǎn)鏡
而施密特望遠(yuǎn)鏡更拍攝到許多深遠(yuǎn)微暗的天體照片，讓天文學(xué)家能按圖索驥地去研究探索數(shù)10億光年之遙的宇宙深處。所以20世紀(jì)是反射式望遠(yuǎn)鏡與施密特望遠(yuǎn)鏡的時代，而21世紀(jì)更將是無線電電波望遠(yuǎn)鏡的時代。
20世紀(jì)統(tǒng)一天文學(xué)語言的施密特望遠(yuǎn)鏡，這是澳洲的UKST。
著名型號
胡克望遠(yuǎn)鏡
光學(xué)望遠(yuǎn)鏡
凱克望遠(yuǎn)鏡
凱克望遠(yuǎn)鏡
超大望遠(yuǎn)鏡
1999年，歐洲南方天文臺在智利建造了超大望遠(yuǎn)鏡。它是由4臺8米直徑望遠(yuǎn)鏡組成的一臺等效直徑達(dá)到16米的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。這4臺望遠(yuǎn)鏡可以組成一個干涉陣，做兩兩干涉觀測，也可以單獨使用每一臺望遠(yuǎn)鏡。它可以在不同波段觀測超新星等遙遠(yuǎn)天體。
昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡
日本的昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡是目前世界上最大直徑的單面反射鏡，其直徑達(dá)8.3米。坐落在夏威夷莫納克亞山上，建造完成于1999年。據(jù)稱，僅僅是拋光其超大鏡面就花去了7年時間。昴星團(tuán)望遠(yuǎn)鏡使用了主動光學(xué)和自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)，支持鏡面的是261個機械手指，它們可以不斷調(diào)整鏡面的形狀以獲得最佳成像。
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工作原理
設(shè)計圖中最基本的元素是收集光線的物鏡（透鏡（1）或凹面鏡）、在一段距離外的物體（4）在焦平面上形成一個實像（5）。這個影像可以被記錄或經(jīng)過作用如同放大鏡的目鏡（2），讓眼睛（3）可以看見遠(yuǎn)處被放大的虛像（6）。
光學(xué)望遠(yuǎn)鏡
使用兩個凸透鏡成像的望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)生的影像是倒置的，觀賞地面景物的望遠(yuǎn)鏡和雙筒望遠(yuǎn)鏡使用棱鏡（一般為普羅棱鏡）或是在物鏡和目鏡之間再安裝一個或更多的透鏡將影像轉(zhuǎn)正，這樣就能看見正立像。
許多形式的望遠(yuǎn)鏡會使用次鏡（副鏡）甚至第三個鏡片來折疊光路，這些也許是光學(xué)設(shè)計的整體部分（卡塞格林反射鏡和其他類似），但也有望遠(yuǎn)鏡以更簡潔的方法和在更方便的位置上安置目鏡或探測器使用。在大型望遠(yuǎn)鏡上，這些附加的鏡片通常是為了提供更大的視野或是改善影像的品質(zhì)。
角分辨率
實際上，口徑越大，角分辨率就越好。此處要特別強調(diào)的是，角分辨率不是為望遠(yuǎn)鏡的最大放大率（或倍率）所提供的，經(jīng)銷商所提供的最大倍數(shù)是望遠(yuǎn)鏡倍率的上限值，由于超越了物鏡能力范圍的最大倍率與角分辨率，不能把影像變得更清楚，通常得到的影像品質(zhì)也是最差的。
對大型的固定地基望遠(yuǎn)鏡，角分辨率的極限是由視象度決定，現(xiàn)今發(fā)展之望遠(yuǎn)鏡安置在大氣層之上，來消除空氣對影像擾動影響角分辨率，也就是太空望遠(yuǎn)鏡、氣球望遠(yuǎn)鏡和安裝在飛機上的望遠(yuǎn)鏡（古柏機載天文臺、同溫層紅外線天文臺（SOFIA）或?qū)?/span>地基望遠(yuǎn)鏡加裝調(diào)適光學(xué)和斑點成像。）
焦長和焦比
光學(xué)望遠(yuǎn)鏡
集光力
一架望遠(yuǎn)鏡的集光力直接與物鏡（透鏡或鏡片）的直徑（即口徑）有關(guān)。要注意圓面積與半徑的平方成正比，因此當(dāng)望遠(yuǎn)鏡的鏡片直徑增加三倍時，集光力會增加九倍，口徑越大收集的光線越多；另外靈敏度高的影像設(shè)備（如CCD）能在較少的光量下獲得比較好的影像品質(zhì)。
研究用
幾乎所有用于研究的大型天文望遠(yuǎn)鏡都是反射鏡，其原因是：
?在采用透鏡之下，必須整塊鏡片材料皆為沒有缺點和均勻而沒有多相性，而反射鏡只需要將一個表面完美的磨光，磨制相對簡易。
?除真空環(huán)境下，不同顏色的光在穿透介質(zhì)時會有不同的播速度，這會造成折射鏡特有的色差。
?大口徑透鏡在制造和操作上都有技術(shù)上的困難。其一是所有的材料都會因為重力而下垂，觀測舉得最高而且也是相對較重的透鏡只能在鏡片周圍加以支撐，另一方面，面鏡除了反射面以外，可以在反射面的背面和其他的側(cè)邊進(jìn)行支撐。
光學(xué)望遠(yuǎn)鏡大小在20世紀(jì)穩(wěn)定的增加，在1910至1940年增加一倍，在1940至1990年又增加一倍?，F(xiàn)在最大的望遠(yuǎn)鏡是11公尺的SALT和Hobby-Eberly望遠(yuǎn)鏡，以及10.4公尺的 Gran Telescopio Canarias。
在1980年代，在技術(shù)上作出改進(jìn)的新一代望遠(yuǎn)鏡有了長足的進(jìn)步，這些進(jìn)步包括多鏡片望遠(yuǎn)鏡，可以控制鏡片的個人電腦，另一個主要的進(jìn)展是旋轉(zhuǎn)的熔爐，可以用離心力讓望遠(yuǎn)鏡的鏡片在融爐中就接近要磨制的形狀（曲率半徑）。
其他形式
?雙筒望遠(yuǎn)鏡是將兩架單筒望遠(yuǎn)鏡肩并肩的組合在一起，而能同時使用的望遠(yuǎn)鏡。這種望遠(yuǎn)鏡最主要的實用優(yōu)點不是放大，而是在黎明或薄暮時有明亮的視場。與指南針結(jié)合在一起的單筒或雙筒望遠(yuǎn)鏡，在軍隊的炮兵單位和船艦會用于三角測量與地形（海岸）特征的導(dǎo)航上。手持的望遠(yuǎn)鏡不會受到手震影響的極限是七倍，因此要有明亮的視場和最佳倍數(shù)的雙筒望遠(yuǎn)鏡是7×50的規(guī)格。
由于雙筒望遠(yuǎn)鏡有視場較廣，較明亮且容易操作、較專業(yè)望遠(yuǎn)鏡便宜等原因，成為天文愛好者平時學(xué)習(xí)觀測的常用器材，而較大口徑的雙筒望遠(yuǎn)鏡更成為了一些天文愛好者成功尋得新彗星的重要器材；另外亦有天文愛好者嘗試把兩具同一口徑的反射望遠(yuǎn)鏡組裝成雙筒望遠(yuǎn)鏡。
自主研發(fā)
完全由中國自主發(fā)明的新型大視場望遠(yuǎn)鏡———大天區(qū)面積光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡（LAMOST）在位于河北省興隆縣的國家天文臺興隆觀測基地落成。這標(biāo)志著中國第一次在望遠(yuǎn)鏡類型上占有一席之地。
在技術(shù)上，LAMOST在其反射施密特改正鏡上同時采用了薄鏡面主動光學(xué)和拼接鏡面主動光學(xué)技術(shù)，突破了世界上光學(xué)望遠(yuǎn)鏡大視場不能同時兼?zhèn)浯罂趶降钠款i，使中國主動光學(xué)技術(shù)處于國際領(lǐng)先地位。它采用的并行可控式光纖定位技術(shù)解決了同時精確定位4000個觀測目標(biāo)的難題，是一項國際領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新。
該望遠(yuǎn)鏡的各項指標(biāo)均已達(dá)到甚至超過設(shè)計要求，在調(diào)試過程中單次觀測可同時獲得3000多條天體光譜的能力，已成為中國最大的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡、世界上最大口徑的大視場望遠(yuǎn)鏡，也是世界上光譜獲取率最高的望遠(yuǎn)鏡。大量天體光學(xué)光譜的獲取是大視場、大樣本天文學(xué)研究的關(guān)鍵。但迄今由成像巡天記錄下來的數(shù)以百億計的各類天體中，只有約萬分之一進(jìn)行過光譜觀測。LAMOST將突破天文研究中光譜觀測的這一瓶頸，對上千萬個星系、類星體等河外天體的光譜巡天，將在河外天體物理和宇宙學(xué)研究以及河內(nèi)天體物理和銀河系研究上作出重大貢獻(xiàn)。中科院常務(wù)副院長、LAMOST工程項目領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人白春禮在的落成典禮上說，LAMOST的建成和投入觀測，將使中國具備世界領(lǐng)先的主動光學(xué)技術(shù)和多目標(biāo)光譜觀測能力；將為中國天文學(xué)研究增添高水平的觀測設(shè)施和平臺；將為中國在宇宙大尺度結(jié)構(gòu)、銀河系結(jié)構(gòu)、暗能量等相關(guān)領(lǐng)域的研究提供必要的條件和技術(shù)支撐。
技術(shù)突破
LAMOST中最具創(chuàng)新的部分是24塊對角線1.1米的六角形平面子鏡拼接成的反射施密特改正鏡，觀測過程中通過計算機控制這些子鏡面形，使其實時變形成一系列不同的高精度的非球面，從而實現(xiàn)傳統(tǒng)光學(xué)無法實現(xiàn)的這種世界上獨一無二的大視場（廣角）兼?zhèn)浯罂趶降闹鲃臃瓷?/span>施密特光學(xué)系統(tǒng)，以便精確地獲取大量的天體光譜信息。我們在一塊大反射鏡上同時采用了薄鏡面主動光學(xué)和拼接鏡面主動光學(xué)技術(shù)，這不僅是在國際上將主動光學(xué)技術(shù)推進(jìn)到新的前沿，也是在國際上發(fā)展出了第三種新類型的主動光學(xué)。我們還采用了并行可控式光纖定位技術(shù)解決了同時精確定位4000個觀測目標(biāo)的難題，遠(yuǎn)超過目前國際上最多同時定位600多根光纖。這都是國際領(lǐng)先的技術(shù)創(chuàng)新。
由中國科學(xué)家創(chuàng)造性設(shè)計和建造的這座望遠(yuǎn)鏡，在口徑、視場和光纖數(shù)目三者的結(jié)合上，超過了此前雄居世界第一的大視場巡天儀器——美國斯隆數(shù)字巡天望遠(yuǎn)鏡，也一舉超過了所有國際上已完成或正在進(jìn)行的大視場多天體光纖光譜巡天計劃，成為當(dāng)今世界上獲取天體光譜能力最強大的天文觀測設(shè)備。
落成選址
參考資料
[1]
光學(xué)望遠(yuǎn)鏡圖書章節(jié) · 超星發(fā)現(xiàn)[引用日期2016-12-08]
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作者
