天文知识普及讲座3

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1、天文知识普及第三讲天文望远镜观天千里眼光学望远镜：折射式、反射式、折反射式射电望远镜红外望远镜紫外、X射线、伽玛射线望远镜望远镜的性能指标评价一架望远镜的好坏首先要看望远镜的光学性能，然后看它的机械性能的指向精度和跟踪精度是否优良。望远镜的光学性能指标，主要有六个参量:有效口径相对口径(光力)放大率贯穿本领(极限星等)分辨本领视场1）口径DI∝πD2物镜起集光作用的直径，口径越大收集的辐射越多越能观测到暗弱的天体。口径愈大能收集的光量愈多，即聚光本领就愈强，口径愈大愈能观测到更暗弱的天体。因而，大口径显示着探测暗弱天体的威力大，这是因为望远镜接收到天体的光流量与物镜的有

2、效面积（πr2）成正比。望远镜的作用（聚光、提高解析力）望远镜功能与口径关系望远镜口径极限星等可见一烛光距离分辨角分辨10厘米的距离6毫米(人眼)6.512公里23秒0.9公里2.16米22.52万公里0.5秒40公里5米2610万公里0.2秒100公里10米2825万公里0.1秒200公里*分辨率=14/D(厘米)角秒(D为望远镜口径)望远镜口径越大,分辨率越高2）相对口径A：A=D／F望远镜的光力也叫相对口径，即口径D和焦距F之比，A=D/F。光力的倒数叫焦比(1/A=F/D)。A的倒数叫焦比(F/D)。某望远镜的口径D=40cm,焦距F=4m,焦比为：F/10,则

3、其光力A=1/10。3）分辨角δ″：δ″＝1.22λ／D；δ″＝140／Dmm（λ=550nm）分辨角：两天体的像刚刚能被分开时，它们所对应的天球上两点的角距离。根据光的衍射原理，在望远镜通光孔径为圆孔的情况下，分辨角由如下公式确定δ″=1.22λ/D目视望远镜最敏感的波长λ=550nm，望远镜的物镜口径D（mm）来计算，则有如下简化公式：δ″=140″/D(mm)某望远镜D=400mm,δ″=140″/400=0.35″(理论值)兴隆2.16m望远镜D=2160mm,δ″=140″/2160=0.06″(理论值)由于地球大气存在湍流影响加上望远镜的光学镜面会有像差

4、，所以实际的分辨本领远低于理论值。望远镜的口径越大,分辨本领越高,越能分辨天体的更细结构，则能观测更暗、更多的天体。Twocomparablybrightlightsourcesbecomeprogressivelyclearerwhenviewedatfinerandfinerangularresolution.DetailbecomesclearerintheAndromedaGalaxy(M31)astheangularresolutionisimprovedsome600times,from(a)10',to(b)1',(c)5",and(d)1".4）放大倍率

5、G：目视望远镜的放大率等于物镜的焦距F1与目镜的焦距F2之比，即G=F1/F2一架望远镜配备多个目镜，就可以获得不同的放大率。显然目镜的焦距越短可以获得越大的放大率。但这样并不好，小望远镜用过大的放大率，会使观测天体变得很暗，像变得模糊。常用的目镜的焦距为10mm左右，用它配在焦距800mm的望远镜物镜后面，就可获得80倍的放大率。5）视场ω：tan(ω/2)=D/F望远镜的成像良好区域所对应的天空角直径的范围叫望远镜的视场，用角度（ω°）表示，与放大率G成反比。tanω=tanω’/G（目镜望远镜）ω’为目镜对应的角直径，称为目镜视场，G为放大率。不同的目镜有不同的ω

6、’，如某望远镜配有三种目镜：ω’为52°、ω’为67°、ω’为84°若采用常用ω’为52°,f=20mm的目镜，则G=4000/20=200ω=arctan(tan52/200)=22’若采用ω’为67°的目镜，f=9mm,ω=?若采用ω’为84°的目镜，f=4.7mm,ω=?视场ω望远镜若存在大的像差，视场边上的像很差，成像的良好区小，自然视场就小。对于星系或特殊天体的巡天观测必须要有大视场的望远镜，这样，一次观测就可以覆盖比较大的天区。施米特望远镜的焦距比较短，更主要的是它的光学系统的像差消得比较好，故它的视场ω可达十几度。一般反射望远镜的视场ω小于1度。6）极限星

7、等（贯穿本领）m：m=2.1+5logD理想条件下，望远镜指向天顶能看到的最暗弱星的星等值。它反映了望远镜观测恒星方面的能力。当然，望远镜的口径越大，能观测越暗的天体。此外也与望远镜后接的探测器有关。对于照相观测或用电荷藕合器件CCD观测，由于有累积效应，在一定的时间范围内露光时间越长就能观测到越暗的星，望远镜的贯穿本领也越高。当然不能任意延长露光时间，因为延长到一定程度后，由于夜天光的作用也会导致贯穿本领的降低。所以配有照相机，光电倍增管，光电成像器件和CCD等探测器的天文望远镜，其贯穿本领不仅决定于天文望远镜本身，而且也和这些探测器的