牛顿200/1000型牛顿天文望远镜镜

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【大型科普】天文器材知识
本帖最后由 crazygame12345 于
19:15 编辑
这个帖子发出来实际上是基于我对一些国内论坛的观察。
现在精品区里的天文器材介绍的贴子很多,但是基本上都是从网上别的地方copy的,有的贴子资料过于老旧,有的贴子介绍的器材过于高端,还有的贴子里面谣言众多,不适合阅读,总之这里大多数刚刚入门的新手看了这样的贴子后,依然会很浮躁。
本帖内容,如果没有意外的话,会这样设计:
序1 摄影基本知识
序2 各类专用名词的概念
1 天文光学系统简述
2 成像误差的种类以及特点
2.1 球面像差
2.2 彗形象差
2.3 有色像差
2.4 其他像差---场曲,象散,
3 折射光学系统
3.1 普通消色差式
3.2 低色散(ED)
3.3 复合消色差式(APO)
4 常见反射光学系统
4.1 牛顿式
4.2 卡塞格林式
4.3 李奇---克莱琴式
5 常见折反射光学系统
5.1 施密特-卡塞格林
5.2 马克苏托夫--卡塞格林
6 成像特征
6.1 分辨率
附:如何选购天文望远镜
7&&冷门镜种
7.1 马克斯托夫---牛顿式
7.2 施密特--牛顿式
7.3 施密特摄星仪
7.4 偏轴牛反
牧夫币 +34
本帖最后由 crazygame12345 于
21:05 编辑
1 摄影基本知识
由于是科普贴,所以我不会像某些专家写书一样拐弯抹角地引入主题。在摄影基本知识里面,我想重点讲三个最基本的概念:光圈,快门,感光度。
摄影是试图将物体的成像记录在感光介质上的行为。所以,我们最关心的,是摄影中的【曝光量】。
曝光量是衡量底片上累计光子总数的物理量,跟以下这两个量有关:光圈,快门。
我们知道,无论是摄影镜头还是望远镜,如果把镜头等效成一片凸透镜的话,它通常会有一个固定的焦距。至于什么是焦点与焦距,给个传送门:
而曝光时,底片上单位面积单位时间接受到的光子数,即我们通常所说的【亮度】,却跟镜头的口径没有关系。小时候大家都玩过放大镜吧。用放大镜烤蚂蚁时,烤的最快的镜子不是口径最大的那一支,而是口径/焦距最大的那一支。焦距越短,成像就越亮。
我们把焦距/口径这个值,称为光圈,也称【相对口径】。它表征了底片上成像的明亮程度,记做F/.
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f/2,就是焦距为口径2倍的镜头,以此类推。
谈到光圈,就要谈光圈的分级。由于光圈计量的时候,是以直径作为单位,但实际上通光量与面积成正比。所以让通光量增加一倍,口径只需要增加1.倍就可以了。如上图所示,光圈数每乘以1.4,意味通光量减少到原来的一半。
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相机内部还有另外一个调节亮度的指标:ISO感光度
感光度,现在常用的就是ISO国际标准感光度,简称ISO. 具体是什么样的标准我也不知道。感光度也是分档的,ISO100 200 400 800 1600这样。现在比较恐怖的高感光相机,例如佳能1DX,ISO可以飙到200000,不过那画质已经连渣都不如了。
ISO每增高一档,数值就变大一倍,感光能力就增加一倍,在同样的曝光值下,可以把快门提高一档,光圈缩小一级。不过,相应的画质也会降低。
现在我们要说一说测光和对焦的问题。
对焦,就是让焦点与感光元件重合的过程。
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在天文摄影中,我们一般会使用手动对焦,但在日常摄影中现在的机器,已经都能够自动对焦了。请注意:
【对焦】和【变焦】是两个概念。
一般来说,镜头的焦距不可改变,也就是说镜头的视角是固定的。但是后来地球人发明了变焦镜头,解决了这一问题。变焦镜头就是用一支镜头替代很多只定焦镜头,这样可以把物体缩小放大。
而对焦的过程,不会改变焦距的大小,改变的是另外一个量:镜头与感光元件的距离。
你可以去百度一下【阳光十六法则】。这个是手动相机时代的产物,现在已经基本不再使用了。
手动相机的时代,测光是一件比较麻烦的事情,所谓【对焦基本靠扭,测光基本靠瞅,变焦基本靠走,防抖基本靠肘】说的就是那个时代的事情。现在的相机已经可以做到自动测光了,相机会分析光线的色彩,强度等等, 然后得到一组{光圈,快门,ISO}的组合值,这就是自动测光。
有的时候相机会让你去选择光圈,然后它计算快门速度和感光度,这就是A档:光圈优先。
如果你去手动选择快门,由相机计算光圈值和感光度,这就是S档:快门优先
为啥没有ISO优先?很简单,在允许的情况下,我们都愿意选择低ISO。谁会无聊到没事干天天看噪点玩?
由于这里不是摄影论坛,所以摄影器材方面的知识我不做过多介绍,仅仅是引入光圈和曝光时间两个物理量,以方便后面介绍望远镜好说话
第二部分是天文望远镜的综述
天文望远镜的内部结构实际上没有你想象的那么复杂。说白了,天文望远镜只是一个收集光线的仪器。
天文望远镜的结构,跟我们的显微镜是一样的,基本上就是由物镜和目镜组成。
下面我们以最普遍的折射式天文望远镜为例,说一下天文望远镜的结构。
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在维基百科上找到了一张比较清晰的示意图
红色的1,这个部分就是物镜,收集光线用的
红色的2,这个部分是望远镜的目镜,用眼睛往里瞅的。
英文写的意思,是开普勒式望远镜的结构。
实际上,现在我们早已经不作此称呼了。这是因为现代爱好者手中的望远镜,目镜都是可以拆卸的,开普勒望远镜跟伽利略望远镜的区别就在于目镜。
天文望远镜看到的像是5.是一个倒立缩小的实像。我们之所以认为望远镜把物体拉近了,那是因为这个实像离我们的眼睛很近,所以视角很大,如图中虚线所示。这样看起来就像放大了一样。
但是,光学理论告诉我们,没有一种变换能够把物还原为跟物完全相似的像。因为光学系统不可避免地会有各种各样的像差。
何谓像差?像差(Abberation),就是成像的误差。我们的望远镜都有一定的成像误差。像差控制的水准,是衡量一架天文望远镜光学质量最重要的因素。我们平时所说的“成像模糊”,其实就是像差太大被人眼察觉了。
下面,我们介绍几种简单的像差。
1 球面像差。
如果天文望远镜中使用了球面镜片,那就不可避免地会有球面像差,也称对称像差。
为什么使用球面镜就会有球差?在这里简单地说两句:想让单色平行光折射后在中心汇聚到一个点,镜片必须做成双曲面,而要想让成像在中心和非中心都汇聚成一个点,那么我们需要笛卡尔六次曲面的镜片。这些曲面极难加工,成本非常高昂,所以我们经常用曲率比较小的球面来替代。球面与球面的组合,按照光学设计的理论,是可以消除一些球面像差的,
但我们知道,要想拟合出一个完美的抛物面或者双曲面,理论上需要无数个曲率不等的球面进行组合(有点像泰勒展开或者傅里叶展开)。所以使用有限个球面镜片的望远镜,是不可能完全消除球差的。
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有球面像差的望远镜的成像是什么样子的?
请看下图。
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解释一下这张图;
横着看,分别表示望远镜焦点以 离焦--合焦--离焦 的变化。三行图片,表示三种望远镜的成像:有球差,无球差,球差修正过度。
有球差的望远镜,如果观察焦内的星点,你会发现边缘是亮的。剩下的以此类推。
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色差就比较好解释了。
天文望远镜的成像方式有透射和反射。而透射式成像会有色差。这是因为同样介质对于不同频率的光,折射率是不同的,所以光的弯曲也是不一样的。失之毫厘谬以千里,最终在成像上就造成了色散。
色差也分种类。像图示的这种色差,叫做轴向色差。除此之外,还有非对称色差,在大光圈镜头上比较常见。
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如图高反差边缘的这些紫边,就是色差的表现
彗差,顾名思义,彗星形状的成像误差。
这种像差仅限于于轴外成像。
给个比较明显的示意图:
彗差的特点是轴外星点呈发射状,且焦比越短【就是光圈越大】的时候,彗差就越明显。
当你拿着200 f/4的牛反去观测星空的时候,你会发现无数彗星向你飞来,这时候可千万别以为你是张大庆。
实际上彗差的成因,源于镜片的球面不对称性。这一点,我们在牛顿-反射式望远镜的介绍中药提到
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本帖最后由 crazygame12345 于
10:50 编辑
场曲:任何光学系统的成像面,不可能是个平面,都是一个弧面。这个弧面的曲率,就成为衡量像场玩去的标准。一般的感光元件,例如CCD,以目前的工艺不可能做成曲面,所以我们要尽可能地修正像场的弯曲。像场弯曲的典型表现不是成像的畸变,而是无法以整个像场对焦:假如中心合焦,周围的星点就是弥散的,假如周围的星点合焦,中心就虚了。
象散我想用一个示意图来解释:
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这种成像误差,有自己的特殊性。
请注意蓝色标记的光线,通过透镜的一个轴,汇聚为焦点s1,红色标记的光线通过透镜垂直的另外一个轴,汇聚于焦点t1。一个透镜竟然出现了多个焦点。如果焦平面在t1、s1之间移动的时候,你会发现星点始终是一个小小的圆面,而看不到锐利的成像。这就是象散。
而实际上,横轴的焦点位于t1,纵轴的焦点位于s1,跟这两个轴成一定角度的轴的焦点,就位于s1和t1之间。使得看上去哪里都不像是焦点。
我们人眼的散光,也是同样的道理,是由于晶状体的横向不对称性造成的
PS:关于曲面CCD的问题,索尼还真的有曲面CCD的专利。但这种传感器能否大规模用于商用,还有待考证,因为每一支镜头的场曲都是不一样的,这种传感器安装到单反上,会引起不必要的麻烦
好了下面开始正式讲解天文望远镜的知识
天文望远镜,根据光学成像的原理不同,可以分为【折射式】【反射式】【折射反射式】
这三中系统各有优缺点。所以在选择天文望远镜的时候,千万不要问的一个问题就是:折射好,反射好,还是折反射好呢?
我会告诉你:贵的好。
先解释几个天文望远镜中常用的术语:
1 焦距:这个大家应该都明白,就是主镜焦点到主镜的距离。
2 口径:这个大家也应该明白,望远镜的主镜有多粗,口径就有多大。口径是一个很重要的参数,同等精度的望远镜,口径越大分辨率越高。
3 精度:这个参数,厂家一般是不会公布的,除非是顶级望远镜。精度没有统一的标准,但精度却是衡量一架望远镜【最最最最最最最最最最最最最】重要的标准。
4 焦比: 其实就是光圈的意思,主镜的焦距除以口径的值,表征【主焦点】成像亮度的量
5 倍率:倍率跟精度恰恰相反,是一架望远镜最最最最最最次要的参数。爱好者们很少大谈特谈倍率。放大倍率=物镜焦距/目镜焦距
<font color="# 视场 :简单地说,视场就是你透过目镜能够看到的范围。有的目镜能看到的范围非常窄,有的则特别宽,像透过太空舱的窗户往外看一样。一般来讲视场大小是衡量目镜成像的一个标准。
折射式天文望远镜
以往网上的资料说折射望远镜分伽利略式,开普勒式。现在我想告诉大家:这种分类方法早已过时。
在那个年代,天文望远镜的主镜和目镜是一体的,所以他们把凹透镜目镜和凸透镜目镜的望远镜分开。伽利略式望远镜因为视场太小被淘汰,现在的折射式望远镜都是开普勒式结构。
1 消色差折射式,又称普通消色差望远镜
最早的时候,人们用一片凸透镜做物镜。但后来发现色差的问题很难处理。所以折射望远镜一开始便没发展起来。直到有一天,人类发现色差这东西是可以一定程度地消除的。
如图所示,用火石玻璃和冕牌玻璃组成的镜头,就可以把色差减小
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10:22 上传
但是我们要注意一下,如果对红光和蓝光消色差,那么绿光势必会溢出,如果对红光和绿光消色差,蓝光则会溢出。不过,当焦比比较长的时候,溢出量很小,就是可以接受的。
所以,记住一句话【买普消,选长焦】。短焦比的普消望远镜,色差的溢出是比较严重的,不建议选购。一般市面上的普通消色差望远镜,80mm口径的价格在1300左右。普消不建议购买超过110mm的大口径。
2 复消色差折射式,又称APO望远镜。
很幸运,这几乎是目前市面上的望远镜中,同口径下成像最优秀的了。复消色差【Triplet Apochromat】技术,解决了普消不能解决的溢出的问题(二级光谱)。
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这个就是复消色差望远镜的成像原理。更多的光学设计理论,我也不太懂,我只能说个大概:中间的一片,是低色散镜片(ED)。两边的仍然是冕牌玻璃和火石玻璃(这个要看光学设计了)。复消色差望远镜可以把三种颜色的光线汇聚到同一点,成像非常锐利。
在光学上,Apochromat(复消色差望远镜)(以下简称APO),几乎是无懈可击的。不过APO的价格仍然是高高在上。典型的80mm口径f/6的APO,单主镜筒就要5000RMB。由于APO需要磨制6个高精度的光学表面,随着口径的增加,APO的价格几乎是个天文数字。现在国内质量过硬的APO主镜,80mm的要5000,90mm的要6mm的就要mm的直奔20000。
有的时候,厂家也把2片式的望远镜,其中的一片换为低色散的ED镜片。这样是一个比较折中的选择,不需要三片式APO那么高的加工难度,降低了成本,像质跟普消相比也非常很优秀。
本帖最后由 crazygame12345 于
16:29 编辑
另外,还有匹兹伐尔结构的平场摄星镜。
例如高桥的FSQ85ED FSQ106ED等
匹兹伐尔结构的摄星镜,使用四片式的光学设计,可以在对三种颜色的光消色差的同时,让APO原本弯曲的像场变得平坦。
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10:25 上传
上图说明,即使在f/1.4的大光圈下,匹兹伐尔结构仍然具有非常优良的像质。
而高桥的petzval摄星镜,焦比通常在f/5。这就不难解释高桥的FSQ系列为什么能有如此变态的像场了(支持88mm中画幅成像圈)
然而这种摄星镜,价格也是天文数字了,FSQ85ED在淘宝上查到的价格是26000。
总之,大光圈+好画质=高价格。这是铁的定律
反射式望远镜,跟折射镜有几个非常大的区别:
1 反射式望远镜的物镜,除了主镜之外还有一片副镜。
2 反射式望远镜的副镜,一般都会遮挡光路
3 反射式望远镜的成像对光轴和精度非常之敏感
4 反射式望远镜的镜筒是开放的
5 反射式望远镜永远不用担心色差的问题
这5个特点,使得反射镜的优点和缺点都非常明显。以牛顿镜为例,优点是造价低,而口径可以做得很大,所以在同样的人民币下,得到的中心分辨率最高。
下面我们来介绍爱好者手中用的最多的一种反射式望远镜
Newtonian reflect,即牛顿-反射式望远镜,简称牛反
一开始我还以为牛反是很牛逼的单反 Orz=3
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10:26 上传
这就是牛反的光路图。
牛反的主镜,是一块抛物面的反射镜,副镜是平面镜,45度放置,让光线反射到另一端的观察口。
这个设计看起来无懈可击,这也是当年牛顿爷爷为之骄傲的地方:中心成像无色差,无球面像差,适合高倍率的观测。
但是实际制作中,还是出现了问题。牛顿爷爷当年磨制主镜的时候,表面反射率比较低。并且牛爷爷手艺有限,只能磨制球面镜。他以长焦比的球面镜代替抛物面镜,因为长焦比的球面镜,表面曲率很小,接近抛物面镜。【看到了吧,长焦比是缩小像差的很好途径,这也是摄影镜头中收几档光圈会提高像质的原因,但天体摄影中,长焦比就意味着很糟糕的效率】
现代的牛反,精度越来越高了。主镜的表面精度可达到1/20个波长以内,有的镜子甚至达到了1/60个波长。但是牛反的缺点仍然存在:抛物面的短焦牛反,像场实在太小了。因为抛物面是非球对称的,它对于斜入射的光线不能很好的成像,会有一定的彗差【Coma】
后来人们又设计了彗差修正镜(MPCC),使得牛反也可以胜任天体摄影的项目。
卡塞格林式望远镜。
卡塞格林望远镜采用了与牛顿式望远镜完全不同的设计思路:副镜水平摆放,而焦点在镜筒后面。
请注意,卡塞格林望远镜的镜筒,仍然是开放式的。气流可以流动。由于这种光线往返的独特设计,卡塞格林望远镜的镜筒可以设计得很短但焦距可以很长。至于如何确定一个光学系统的焦距,在中,我们已经提及过,只需将成像光锥的反向延长线与入射平行光线相交就可以了。
我们可以发现,副镜做得越小,这种卡塞格林望远镜的焦距就会越长,焦比也会越长(实际上这对于牛顿镜同样成立)。
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10:27 上传
跟牛顿镜不一样的是,卡塞格林望远镜根据主镜副镜不同的面型,可以分为下列几种
1、Classical Cassegrain 抛物面 双曲面
  2、Ritchey-Chretien 双曲面 双曲面
  3、Dall-Kirkham 椭圆面 球面
  4、Houghton-Cassegrain 双凸透镜+双凹透镜 球面 球面
  5、Schmit-Cassegrain 施密特校正器 面型任意
  6、Maksutov-Cassegrain 弯月透镜球面 球面
  7、Schmidt-meniscus Cassegrain施密特校正器+弯月透镜 球面 球面
  8、Mangin-Cassegrain 多个球面透镜 球面 球面
  9、Pressmann-Camichel 球面 椭圆面
  10、Schiefspiegler 斜反射离轴
这些都属于卡塞格林望远镜,但不都属于反射望远镜。经典卡塞格林和李奇-克莱琴望远镜属于【反射系统】,而施密特-卡塞格林和马克斯托夫卡塞格林望远镜,则属于折反射系统。
卡塞格林望远镜的类型比较乱,我们在反射镜里面主要介绍下面两种:
1 经典卡塞格林
这种结构的天文望远镜,是由抛物面的主镜和双曲面的副镜组成的。按照圆锥曲线的几何光学规律,如果抛物面的焦点跟跟双曲面的第一焦点重合的话,在第二焦点上就可以无像差成像
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10:28 上传
箭头代表光路。由于成像光锥比较窄,这种结构的望远镜可以把焦距做得很长(对不起我把副镜画得太大了)。
2 李奇克莱琴式望远镜。
跟经典卡塞格林一样,李奇克莱琴即R-C望远镜也没有经过任何折射原件。所不同的是,RC的主镜和副镜都采用双曲面。
关于反射式望远镜,有一个规律:焦比越短,遮挡越大,成像越肉。
r-c的遮挡是所有反射望远镜里面最大的。但是,R-C具有无敌的像场和严格等于0的色差,这一点使得R-C成为许多天文台的首选。天文台要进行光谱分析,所以望远镜必定不能有色差。APO虽然对三种光消色差,但在不可见光波段色差却非常明显(这是APO设计的规律)。对于普通爱好者来讲,不可见光波段一般用不上,但对于天文台来说,红外波段却非常重要。这就是天文台从来不选择折射系统的原因。
关于各种卡塞格林望远镜的像差,威信的广告中有一张表,可以看看几种卡塞格林镜的像差类型。
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10:29 上传
圈圈表示无,横线表示有。
可以看到,成像最优的,是威信的VISAC,他们又叫做修正版卡塞格林。
VC200L真的这么无敌吗?错了。VC200L的镜面不是磨制出来的,而是在一个球面上控制不同位置镀膜的厚度制造出来的高精度6次曲面。这是VC200L的软肋。这种修正卡塞格林系统,用了5-6年要镀膜时就要返厂重新镀膜。
如果想购买卡塞格林望远镜,还是考虑一下下面的常规施卡/马卡比较好。经典卡塞格林望远镜现在市面上比较少。
折反射望远镜
请注意,我们所讲天文望远镜的顺序,一般是按照科技史发展的顺序进行的。
伽利略首先研制了折射望远镜
人们发现折射望远镜有色差
牛顿研制了反射望远镜
嫌牛反焦距长了需要梯子才能观测
卡塞格林望远镜诞生
那么,折反射望远镜又是怎么诞生的?
这要从望远镜的磨制开始说起。当年牛顿就是被抛物面的磨制难倒了----抛物面主镜的磨制是一个不太容易的工程,而球面的磨制就非常容易。这里需要科普一个小知识:同等精度下,球面镜最好磨制,抛物面镜其次,最难磨制的是平面镜。
牛顿的想法是绞尽脑汁磨制一个精度比较理想的抛物面(能完美成像的条件是波前误差&1/4波长),而施密特则另辟蹊径,试图通过一块折射原件来消除球差。这样做出来的望远镜同等造价下精度会比牛顿镜更高。
于是,SCT诞生了。中文名叫施密特-卡塞格林望远镜,Schmidt cassegrain telescope
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10:30 上传
这种望远镜前面用一块施密特修正版来修正求面镜的球差,副镜用双曲面以达到延焦的目的。焦距相同时,这种望远镜就比牛顿镜短很多。有人会问“短有什么好处”。
实际上,短的好处非常多。除了小施卡的便携外,大型的施卡由于镜筒比较短,机械变形也比牛顿镜和折射镜轻微。这在摄影中是非常重要的。1000mm焦距以上的摄影,你会看到镜筒重力变形对拍摄效果有毁灭性的影响。
现在市面上卖的施卡,主要有这两家:celestron星特朗和 meade米德。据说这两家施卡的竞争激烈程度,不亚于佳能跟尼康的较劲。
星特朗的施卡我摸过C8HD C14HD这两只。星特朗用HD来标记带有ED彗差改正镜的高精版施卡。
如果购买星特朗的施卡,我建议非HD版不买。原因很简单,HD版是个全能的镜子,长长的焦距可以对付行星,而拆掉副镜加装f/2系统了以后,变成工作在卡塞给林焦点的施密特照相机,可以拍视面积很大的星云。并且由于极其变态的f/2光圈,提高了摄影速度,基本可以告别导星了。
本帖最后由 crazygame12345 于
20:44 编辑
常规镜种最后一篇:马卡
马卡,简称马克斯托夫-卡塞格林式天文望远镜,英文缩写MCT.
是由前苏联砖家马克斯托夫设计完成的。
马卡是一种像质极其优良的折反射望远镜。
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10:31 上传
折反射系统既有折射又有反射,设计的基本思想是:以折射原件修正像差,以反射原件摆平像场。
马卡的典型设计有两种:三片式和两片式
三片式马卡,由Primary Mirror ,Corrector Plate,Secondary Mirror组成。
而两片式马卡,由Primary Mirror ,Corrector Plate,Secondary Spot组成
看出来差别了吗?
两片式的马卡,是在弯月形修正镜的中间镀了一层高反射铝膜,修正镜是球面的,铝膜也是球面的
三片式马卡则是直接在修正镜的中心加了一个副镜,这个副镜也是球面的。
图中的这个家伙,是个两片式马卡。
三片式和两片式很难说哪个成像更加优异,但理论上三片式马卡的场曲更小。
为什么马卡全部使用球面镜?前面说过了,是凡使用非球面镜的,周边彗差(coma)都不好控制。而使用球面镜可以减小彗差的问题。多组不同曲率的球面镜(包括透镜和反射镜),可以有效地降低一级球差二级球差,三级球差就不去管它了----因为他已经小于艾里斑(Airy Disc)了
马卡的焦比一般非常长,在有限的体积内,焦比可以达到f/15甚至更高。折反射镜,焦比越高副镜就越小,副镜小就意味着可以获得很锐利的画质。所以马卡式望远镜常常用来作为长焦的目视观测镜。例如VMC200L等型号。
马卡镜的选购:如果你真的想买马卡镜,信达有两片式马卡,博冠有三片式马卡。其他品牌的我不熟悉,周围没人用我就不敢瞎说。150/1800这种规格的马卡镜,属于比较常规的类型,长长的焦距非常适合打行星和目视观测星系
天文望远镜的成像特征。
在成像特征里,我主要想给大家介绍一个“分辨率”的概念。没有入门的新手,常常会问这架望远镜能看多远。
我喜欢这样回答他们“想看多远看多远”。
作为一个细致的阐述,我想先说明一个事实:你的肉眼,能看见几百万光年外的仙女座大星系,却永远看不到200米外的一个硬币上的图案。仙女座大星系虽然距离我们很远,但它的直径大得惊人,而硬币虽然离我们很近,直径却很小。
聪明的你,告诉我,在这些观测里,哪个量决定了你能看清多少【细节】?
答案是:视角
以你的眼睛骨碌一转能够看到的角度为180度,把180度细分,这就得到了视角的概念。望远镜能够放大远处的物体,实际上是因为你在望远镜里看到的物体,视角变大了,细节才觉得更多。通常来讲,月球与太阳的视角(也称视直径)在30分左右,仙女座大星云的视角3度左右,猎户座M42是1度,礁湖星云1度30分。
通过望远镜,你到底能看清多少细节?这取决于望远镜的分辨率。分辨率是衡量一个望远镜最重要的指标之一。
波动光学告诉我们,任何望远镜的成像,即使没有任何像差,在理论上都不可能把平行光汇聚成一个几何上的点。这是因为望远镜的口径限制了高频部分的进入(这属于傅里叶光学的内容,不理解可以不用记,此高频非彼高频)。
一架望远镜会把平行光汇聚成什么样子呢?
是这个样子滴
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中心是一个圆盘,外面是一圈一圈的衍射环。我们把这个东西,称为艾里斑
换一个角度看,看一下光强的分布
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我们把中间汇聚了85%的能量的部分,叫做艾里斑的主峰。这个主峰的角宽度的一半,就是这个望远镜的分辨率(想问为啥的,自行搜索【瑞利判据】)。
艾里斑的存在,限制了望远镜能看到的最小角宽度,这就是所谓的分辨率。
给一个表达式:分辨率的计算,大家以后可以很方便地计算自己的望远镜能够看得多清晰
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λ表示入射光的波长,D表示口径。请记住,这个分辨率仅对于【高精度牛反】【APO】【马卡施卡】有效。其他的如球面牛反,短焦普消等等等等,分辨率都要远低于这个值。
楼主大好人!科普先进工作者。
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