| 1. 回答人: 匿名 | |
|
|
|
| 一、問(wèn)題的提出 對于每一個(gè)喜愛(ài)科學(xué)，尤其是喜愛(ài)天文學(xué)的人，望遠鏡自然是一種最令人向往的科學(xué)儀器。每逢晴朗的夜晚，面對著(zhù)浩瀚的宇宙，那千姿百態(tài)、五顏六色的天體是多么令人神往啊！在這個(gè)時(shí)候，誰(shuí)都希望自己有一架小型的天文望遠鏡，用來(lái)看看月亮上的環(huán)行山、金星的盈虧、土星的光環(huán)、木星的衛星、火星上的極冠以及仙女座大星云、獵戶(hù)座大星云等等。這樣的望遠鏡最好是自己動(dòng)手做。在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達的今天，無(wú)論是從理論方面，或是從技術(shù)方面看，每一個(gè)有志于天文觀(guān)測的愛(ài)好者，自己制作天文望遠鏡是完全可以做得到的。 二、研究目的 通過(guò)自制天文望遠鏡，了解并掌握望遠鏡的基本光學(xué)知識，學(xué)會(huì )自制簡(jiǎn)單小型的開(kāi)普勒式折射望遠鏡。培養自己的動(dòng)手動(dòng)手能力。而且當掌握了這門(mén)技術(shù)之后，就能更主動(dòng)的在天文科學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮自己的特長(cháng)。 三、研究?jì)热?nbsp; 天文望遠鏡有許多種類(lèi)。可是，從制作技術(shù)、經(jīng)濟條件和使用特點(diǎn)等方面考慮，對于業(yè)余天文愛(ài)好者比較合適的，要算是簡(jiǎn)單小型伽利略式折射式望遠鏡、簡(jiǎn)單小型開(kāi)普勒式折射式望遠鏡等。我們所研究、制作的望遠鏡是開(kāi)普勒式折射型望遠鏡。 １．自制望遠鏡的基本光學(xué)知識 1）光學(xué)元件的成像原理 開(kāi)普勒氏折射望遠鏡所采用的光學(xué)元件，主要是凸透鏡。為了討論方便，首先需掌握幾條定義： 頂點(diǎn)：鏡面的中心，叫做鏡面的頂點(diǎn)。 曲率中心：球面法線(xiàn)的交點(diǎn)C，叫做鏡面的曲率中心。 曲率半徑：由鏡面曲率中心C到鏡面上的距離，叫做曲率半徑。 主平面和主點(diǎn)：有時(shí)為了簡(jiǎn)化光學(xué)系統成像的作圖方法，在光學(xué)系統中另設立兩個(gè)特殊的垂直于主光軸的平面，即如果光線(xiàn)進(jìn)入到光學(xué)系統內，與第一平面MN相交于距離主光軸h點(diǎn)M，那么，在光線(xiàn)從光學(xué)系統出來(lái)時(shí)，與第二個(gè)平面M’N’ 相交的點(diǎn)M’，仍然與主光軸具有的距離。這兩個(gè)平面，稱(chēng)為第一主平面和第二主平面。第一主平面和主光軸的交點(diǎn)，稱(chēng)為第一主點(diǎn)；第二主平面和主光軸的交點(diǎn)，稱(chēng)為第二主點(diǎn)。如圖1的N和N’兩點(diǎn)。這樣，從主點(diǎn)到光學(xué)系統的第一、第二焦點(diǎn)F和F’點(diǎn)的距離，就是光學(xué)系統的第一焦距和第二焦距。對于薄透鏡來(lái)說(shuō)，兩個(gè)主平面是重合的。 節點(diǎn)：當與主光軸成一定傾角u的一組平行光束入射時(shí)，出射光束將集中交于像方焦平面上一點(diǎn)B’；而從光學(xué)系統射出的光束中，必須能夠找到一條光線(xiàn)P’B’，與入射的某一條光線(xiàn)PB平行。同時(shí)，PB和P’B’光線(xiàn)必定分別交于第一主平面和第二主平面上與主光軸距離相等的P點(diǎn)和P’點(diǎn)上。PB和P’B’光線(xiàn)與主光軸的交點(diǎn)K和K’，便稱(chēng)為節點(diǎn)，如圖2。同理，凡過(guò)節點(diǎn)K的任何入射光線(xiàn)，都必定有一條與之平行的共軛出射光線(xiàn)通過(guò)K’點(diǎn)。對于兩面共軛的薄透鏡來(lái)說(shuō)，如果透鏡兩面介質(zhì)相同，那么兩主點(diǎn)和兩節點(diǎn)都與透鏡中心重合。這就是透鏡的光心。故而一般作圖分析薄透鏡成像時(shí)，為了方便，可用透鏡主平面代表薄透鏡。過(guò)光心光線(xiàn)，射出透鏡之后，其前進(jìn)的方向不變。 當一束平行于主光軸的入射光線(xiàn)穿過(guò)透鏡，并經(jīng)過(guò)凸透鏡折射之后，一般都會(huì )聚在第二焦點(diǎn)F’（實(shí)焦點(diǎn)）。而經(jīng)過(guò)光心O的光線(xiàn)，穿過(guò)透鏡后，其前進(jìn)方向不變，兩條光線(xiàn)會(huì )聚的地方B’，便是物體成像的位置，如圖3。 在天文愛(ài)好者的望遠鏡中，用薄透鏡制作普及型小望遠鏡，既簡(jiǎn)單，又能初步滿(mǎn)足天文愛(ài)好者對望遠鏡質(zhì)量的要求。因此，用薄透鏡的光學(xué)成像圖解方法，幫助解決天文望遠鏡的設計問(wèn)題，是十分方便的。 在實(shí)際應用中，由于每個(gè)透鏡都是放置在空氣中的，而空氣的折射率為l，如果透鏡所用的玻璃折射率以n表示，那么透鏡的兩個(gè)折射表面曲率半徑r1和r2與透鏡的焦距f之間的關(guān)系，可用下面公式表示，即： 1/f=(n-1)*(1/ r1+1/ r2) （1） 這就是薄透鏡的焦距公式。 對于由同一發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的無(wú)數條光線(xiàn)中，根據光的折射定律和透鏡的光學(xué)性質(zhì)，我們可以知道必然有如下三條特殊光線(xiàn)通過(guò)透鏡后的方向是可以確定的。 a)平行于主光軸的近軸光線(xiàn)經(jīng)過(guò)凸透鏡后必然通過(guò)實(shí)焦點(diǎn)。 b)通過(guò)凸透鏡實(shí)焦點(diǎn)的光線(xiàn)，由于光的可逆性，光通過(guò)透鏡后必定與主光軸平行。 c)薄透鏡的主點(diǎn)、節點(diǎn)都與透鏡中心重合時(shí)，這中心可近似地作為透鏡的光心。通過(guò)光心的光線(xiàn)其前進(jìn)方向可當作無(wú)折射通過(guò)。 物像實(shí)際上是物體上無(wú)數發(fā)光點(diǎn)元被透鏡折射后重新會(huì )聚成點(diǎn)元像的集合體。根據這個(gè)原理，物體上任一點(diǎn)元發(fā)出的光線(xiàn)中，任何兩條確定光線(xiàn)被透鏡會(huì )聚成點(diǎn)元像的位置，如圖4，便是物像所在的位置。當位于焦點(diǎn)外物體AN在A(yíng)點(diǎn)發(fā)出的光，經(jīng)透鏡后，平行于主光軸的光線(xiàn)必定通過(guò)實(shí)焦點(diǎn)F；而過(guò)光心的光線(xiàn)，經(jīng)過(guò)透鏡后傳播方向不變，從而得到物體成像的位置A’N’。 設透鏡的焦距為f，垂直于光軸的物體與透鏡的距離為u，成像位置與透鏡的距離為v，從圖4中知道，因為△NAO和△A’N’O中，∠AON=∠A’ON’所以?xún)芍苯侨切问窍嗨频模校?nbsp; AN:A’N=NO:N’O (2) 設B為入射光線(xiàn)和通過(guò)透鏡后出射光線(xiàn)的交點(diǎn)，對于薄透鏡來(lái)說(shuō)，BO可以看作為垂直與光軸NN’的線(xiàn)段（見(jiàn)圖4）。因此△BOF和△A’N’F也是相似三角形，有： BO/A’N’=OF/FN’ (3) |
|
| （以上觀(guān)點(diǎn)僅代表網(wǎng)絡(luò )回答人觀(guān)點(diǎn)，不代表本網(wǎng)站觀(guān)點(diǎn)）十年樹(shù)木百年樹(shù)人，麥邦光學(xué)十年磨一劍，品質(zhì)堅如磐石，您選擇的是專(zhuān)業(yè)，我們付出的是品質(zhì)！望遠鏡優(yōu)秀金牌代理商為您推薦：
|
