从伽利略望远镜到哈勃太空望远镜

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1、从伽利略望远镜到哈勃太空望远镜——人类对宇宙的认识史一、望远镜发展简史　　关于望远镜的发明，不同文献有不同的记载。例如，“13世纪，英国诺格尔·培根发现，用透镜组成的仪器可使遥远的物体看起来好像更近了”。“1590年，意大利有人制成了望远镜。”　　荷兰光学家和眼镜制造者利伯休（1572—1640）的儿子在1608年的一天偶然发现，将两块镜片重叠并使其相隔一定远近观看时，可看见远处教堂屋顶原来几乎看不见的小鸟。他俩把两块镜片装在一个铜管的两头，发明了最初的望远镜。不过，也有文献认为他是得到了别人（可能是Z·扬岑）的帮助。　　1608年10月，荷兰利伯休、马丢、詹森三人分别先后向政府申请发

2、明望远镜的专利，但均被专利部门所拒绝，因为真正的发明人一直未能查明。　　当望远镜从荷兰重新传入意大利时，引起了伽利略的研究。他发明了能测量镜片球面半径的球径计。这使他在与普通磨制镜片工人的竞争中处于优势，因为这一仪器可使每一望远镜元件按设计标准数字化。他从1609年7月初制成倍率为3的望远镜开始，于1609年11月制成倍率为20的望远镜，发现了月球表面的环形山。因此，伽利略是“天文望远镜”的发明者。1610年9月，他给开普勒的信中说他已将望远镜倍率提高到32（其实际放大率应为33，口径为4.4厘米）。1611—1612两年间，他对金星、土星及其光环、太阳黑子等的观察，作出了一系列的重大

3、天文发现。　　1609年，伽利略发明的望远镜用一个凸透镜作物镜，一个凹透镜作日镜，这与利伯休的望远镜相同。其优点是看到的物体的像是正的（一般双筒望远镜即观剧镜就是伽利略望远镜）。1645年，施里尔也发明了一种能产生“正像”的望远镜。鉴于伽利略望远镜放大倍数和视场都较小等缺点，开普勒于1611年设计了由两个凸透镜分别作物、日镜的望远镜。用这种望远镜看到的物体的像是倒的，这会使人很不习惯，不过，这对天文观测则毫无影响。可惜他生前未能制成，死后十五年即1645年才由雪耳造成。基于开普勒望远镜放大倍数和视场都比伽利略望远镜大，且其目镜的物方焦平面在镜筒以内，可在该处设置叉丝或刻度尺（伽利略望远

4、镜则不能设置这类装置）等优点，从17世纪中叶起，开普勒望远镜就在天文观测中得到普遍应用。伽利略望远镜筒全长（指物、日镜间距离）为两镜焦距绝对值之差，故镜筒较短，便于携带观剧、看足球赛等；而开普勒望远镜，筒长则为两镜焦距绝对值之和，故镜筒较长，这一缺点使它多用于固定天文观测。1850年，I·波罗发明另一种折射望远镜——棱镜望远镜。其后又出现了棱镜双筒望远镜。形形色色棱镜相继出现后，棱镜望远镜又有新的品种。　　由于伽利略和开普勒望远镜均有明显色差，所以人们又发明了消色差的反射式望远镜。反射式望远镜常见的主要有如下四种：牛顿式、格雷戈里式、卡斯格伦式和赫谢尔式。牛顿于1668年发明的一台反射

5、式望远镜，这种望远镜由一个大抛物面凹面镜，一个小平面镜和一个凸透镜组成；其镜面直径为1英寸、长6英尺、放大率为30—40倍。J·格雷戈里（1638—1675）发明的反射望远镜，发表在他1663年的第一部著作中，它比牛顿式望远镜多了一个椭球面凹面镜，少用一个小平面镜。卡斯格伦的反射式望远镜则用一个双曲面凸面镜代替格雷戈里望远镜中的椭球面凹面镜。J·F·W·赫谢尔（1792—1871）发明的反射式望远镜则由一个凹面镜和一个凸透镜构成，由于反射式望远镜能反射光谱范围较宽的光而不致产生色差，且球差小、像质好、观察方便、成像明亮，所以当今世界上许多大型天文望远镜都采用反射式。如后述帕洛马山上5.

6、08米的望远镜，就是卡斯格伦反射式望远镜。　　1814年，哈密顿提出在透镜组中加入反射面，以增加光焦度，可得到色差改正比消色差镜更好的望远镜，这就是最早的折反射式望远镜。1931年，德国B·V·施密特发明的望远镜由一形状接近平板的草帽形非球面透镜和一个凹球面镜组成。他后来的改进不是在于变动凹球面，而是在光阑处放一块与平行平板差别不大的非球面改正透镜，称施密特改正透镜。后来，美国贝克又将其改进为贝克-施密特望远镜。近代望远镜中一般都采用了施密特物镜，在遥感技术、宇航、导弹跟踪、高空摄影等方面有广泛的应用。现最大的施密特望远镜1960年建于德国陶登堡的史瓦西天文台，其改正透镜口径1.34米

7、，球面镇直径2米。马克苏托夫折反射式望远镜为1940年初苏联马克苏托夫和荷兰包沃尔斯几乎同时独立发明，故又称马克苏托夫—包沃尔斯系统。它是将施密特望远镜中的草帽形透镜改为弯月形。最大的马克苏托夫望远镜在苏联阿马斯图马尼天文台，其弯月形透镜口径0.7米，而球面镜直径为0.98米。　　望远镜的口径越大，就越能反射或折射更多的光线，也就能看到更远更暗的天体；所以望远镜口径就越做越人。1的8一19四年美国帕洛马天文台天装的反射式望远镜直径为200英寸即