什麼是望遠鏡?它的發明歷史、演變、部件和特徵
我們解釋什麼是望遠鏡、它的發明歷史、演變、它的部件和特徵。還有哈伯望遠鏡。
望遠鏡是天文學的基本工具。
什麼是望遠鏡?
望遠鏡是一種光學儀器,旨在透過對光及其特性的管理來觀察遠處的物體。它是天文學研究的基本工具,也是最深刻改變了人類宇宙觀念的工具之一。
它的操作遵循影像放大的原理,即改變可見光圖案以放大觀察到的物體,就像雙筒望遠鏡的工作方式一樣,只是功能更強大。為此,它使用凸型會聚透鏡,透過它折射來自我們想要看到的光線。
當然,現代和改進版本的望遠鏡使用的新技術充分利用了這些原理,設法從宇宙的未知區域獲取影像。
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望遠鏡的發明
(光學)望遠鏡的發明歸功於德國透鏡製造商漢斯·利珀希(Hans Lippershey,1570-1619),他是第一個設計該設備的人,以及著名的意大利科學家伽利略·伽利萊(Galileo Galilei,1564-1642),他透過閱讀描述了他自己於 1609 年創建的第一台望遠鏡。
伽利略的天才使他能夠創建一個改進的版本,該版本不會使圖像變形,並且可以將它們放大六倍,是原始版本的兩倍。這改變了他的生活,因為他進一步完善了他的發明,成功地將他所觀察到的東西放大了八到九倍。
然而,也有充分的證據顯示伽利略尚未完全掌握光學定律。事實上,儘管他為威尼斯共和國建造了 60 多台望遠鏡,但真正高效的卻屈指可數。
最初這項發明被稱為「間諜鏡頭」。後來,「望遠鏡」這個名稱是由希臘數學家喬瓦尼·德米西亞尼 (Giovanni Demisiani) 於 1611 年在一次紀念伽利略的晚宴上提出的。
望遠鏡的演變
十九世紀和二十世紀,大型望遠鏡建成並仍在使用。
德國天文學家約翰內斯·開普勒(Johannes Kepler,1571-1630)根據他對光學的研究,建議在望遠鏡中使用兩個凸透鏡。利用他的出版物,該設備的新版本在歐洲出現。因此,荷蘭天文學家克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens,1629-1695)在 1655 年左右創建了第一台「開普勒」望遠鏡。
由於當時的限制,需要大焦距的物鏡,因此發明了新的版本:喬瓦尼·卡西尼(Giovanni Cassini,1625-1712)於1672年用11米望遠鏡發現了土星的第五顆衛星,約翰內斯·赫維留(Johannes Hevelius,1611 -1687) )建造了45公尺之一。有的懸浮在空中,被稱為「航空望遠鏡」。
然而,法國牧師兼哲學家馬林·梅森(Marin Mersenne,1588-1648)於1636年提出在望遠鏡中使用拋物面鏡。蘇格蘭天文學家詹姆斯·格雷戈里(James Gregory,1638-1675)多年後使用了這種資源,產生了無法正確製造的所謂「格里高利望遠鏡」。
後來,英國著名物理學家艾薩克·牛頓(Isaac Newton,1642-1727)於1666年發表了他的光學研究成果,並透過建造新型望遠鏡展示了這些研究成果。於是,第一台「牛頓望遠鏡」於1668年建成,成功地修正了當時不可避免的「色差」。
這個新版本徹底改變瞭望遠鏡的製造,直到 50 年後,英國發明家約翰·哈德利 (John Hadley,1682-1744) 對其進行了進一步改進。
從那時起,新一代天文學家和發明家出現了:詹姆斯·布拉德利、塞繆爾·莫利紐克斯、米哈伊爾·萊蒙諾索夫、威廉·赫歇爾(40英尺「赫歇爾望遠鏡」的創造者)和威廉·帕森斯,後者於1845 年建造了16 英尺「帕森斯敦利維坦」望遠鏡。」米焦距,直到1917 年胡克望遠鏡建成之前是世界上最大的。
大型反射望遠鏡是在 19 世紀和 20 世紀建造的。 1980 年,新技術使得建造更大、影像品質更好的望遠鏡成為可能:主動光學元件和自適應光學元件。
同時,使用可見光以外波長的望遠鏡的提案開始出現:電波望遠鏡、紅外線、紫外線、X射線、伽馬射線望遠鏡等。
望遠鏡特點
望遠鏡的尺寸範圍很廣,從個人業餘儀器到國際天文台的大型裝置。然而,在所有情況下,其最重要的參數是:
物鏡。根據物鏡(設備的最後一個透鏡,最外部的透鏡)的直徑和厚度(以毫米為單位),望遠鏡可以讓您看得更遠,細節更清晰。
焦距。正如我們必須將文字放置在離眼睛一定距離的地方才能正確聚焦視圖一樣,望遠鏡也需要內部長度,它將主透鏡與目鏡所在的焦點或物鏡分開。
限制幅度。它代表了在理想條件下使用給定望遠鏡可觀測到的極限。它相當於「功率」的思想,是用特定的公式計算出來的。
增加。它是指望遠鏡將觀測物體放大的倍數,根據望遠鏡焦距與目鏡的關係而定。
望遠鏡的類型
望遠鏡可以折射或反射光。
望遠鏡有多種類型,例如:
折射望遠鏡。它作為一個聚焦光學系統運行,透過一組會聚透鏡捕捉遠處物體的影像,根據光折射原理,這些透鏡會扭曲穿過它們的光線。
反射望遠鏡。這些望遠鏡的設計來自艾薩克·牛頓本人,它們的名字是因為它們不使用透鏡引導光線,而是使用鏡子。他們一般採用一主一輔兩種,從而在設備的開放性、品質和成本之間取得良好的平衡。
折反射望遠鏡。這種類型是前兩者混合的結果,即根據所謂的施密特-卡塞格林系統,它同時使用鏡子和光學透鏡。有些甚至使用三個鏡子,而不是兩個鏡子。
望遠鏡零件
儘管望遠鏡的具體組成可能有很大差異,但其共同要素通常是:
目的。望遠鏡的最後一個鏡頭,光線首先通過它進入,就像相機一樣。
眼部。將影像直接帶到眼睛的放大鏡。
巴洛鏡頭。讓您將觀察到的影像放大一倍或三倍的鏡頭,具體取決於影像所在的光學系統。
篩選。小配件可讓您改善觀察,當放置在目鏡前面時,會稍微模糊觀察到的影像。
山。當涉及到大尺寸時,望遠鏡的物理支撐。
三腳架。望遠鏡穩定元件(尤其是較小的穩定元件)。
哈伯望遠鏡
從大氣層外部,哈伯望遠鏡可以獲得更直接的影像。
當今世界上最著名的望遠鏡之一是向美國天文學家埃德溫·哈伯(Edwin Hubble,1889-1953)致敬的望遠鏡:哈伯太空望遠鏡。它位於繞地球運行的圓形軌道上,海拔593公里。
它於 1990 年由美國太空總署和歐洲太空總署的聯合任務送入軌道,由於位於大氣層邊緣,它不會遭受地面望遠鏡常見的畸變和光污染。由於這台望遠鏡,我們獲得了一些關於深宇宙的最令人印象深刻的圖像。
望遠鏡和顯微鏡
望遠鏡(使我們能夠看到遠處的物體)和顯微鏡(使我們能夠看到無限小的物體)都基於相同的原理進行操作:透過策略性定位的透鏡和鏡子來扭曲光。
因此,他們設法將原本不可能的圖像呈現在我們眼前。這兩種儀器也對現代科學產生了徹底革命性的影響。
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