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開普勒望遠(yuǎn)鏡光學(xué)原理示意圖
原理由兩個(gè)凸透鏡構(gòu)成。由于兩者之間有一個(gè)實(shí)像，可方便的安裝分劃板，并且各種性能優(yōu)良，所以 望遠(yuǎn)鏡，小型天文望遠(yuǎn)鏡等專業(yè)級的望遠(yuǎn)鏡都采用此種結(jié)構(gòu)。但這種結(jié)構(gòu)成像是倒立的，所以要在中間增加正像系統(tǒng)。
正像系統(tǒng)分為兩類：棱鏡正像系統(tǒng)和透鏡正像系統(tǒng)。我們常見的前寬后窄的典型 望遠(yuǎn)鏡既采用了雙直角棱望遠(yuǎn)鏡鏡正像系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是在正像的同時(shí)將光軸兩次折疊，從而大大減小了望遠(yuǎn)鏡的體積和重量。透鏡正像系統(tǒng)采用一組復(fù)雜的透鏡來將像倒轉(zhuǎn)，成本較高，但俄羅斯20×50三節(jié)伸縮古典型單筒望遠(yuǎn)鏡既采用設(shè)計(jì)精良的透鏡正像系統(tǒng)。
歷史
1611年，德國天文學(xué)家開普勒用兩片雙凸透鏡分別作為物鏡和目鏡，使放大倍數(shù)有了明顯的提高，以后人們將這種光學(xué)系統(tǒng)稱為開普勒式望遠(yuǎn)鏡。人們用的折射式望遠(yuǎn)鏡還是這兩種形式，天文望遠(yuǎn)鏡一般是采用開普勒式。
需要指出的是，由于當(dāng)時(shí)的望遠(yuǎn)鏡采用單個(gè)透鏡作為物鏡，存在嚴(yán)重的色差，為了獲得好的觀測效果，需要用曲率非常小的透鏡，這勢必會造成鏡身的加長。所以在很長的一段時(shí)間內(nèi)，天文學(xué)家一直在夢想制作 長的望遠(yuǎn)鏡，許多嘗試均以失敗告終。
1757年，杜隆通過研究玻璃和水的折射和色散，建立了消色差透鏡的理論基礎(chǔ)，并用冕牌玻璃和火石玻璃制造了消色差透鏡。從此，消色差折射望遠(yuǎn)鏡完全取代了長鏡身望遠(yuǎn)鏡。但是，由于技術(shù)方面的限制，很難鑄造較大的火石玻璃，在消色差望遠(yuǎn)鏡的初期， 只能磨制出10厘米的透鏡。
透鏡鏡片對紫外紅外波段的輻射吸收很厲害。而巨大的光學(xué)玻璃澆制也十分困難，到1897年葉凱士1米口徑望遠(yuǎn)鏡建成，折射望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展達(dá)到了頂點(diǎn)，此后的這一百年中再也沒有 的折射望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)。這主要是因?yàn)閺募夹g(shù)上無法鑄造出大塊 無缺的玻璃做透鏡，并且，由于重力使大尺寸透鏡的變形會非常明顯，因而喪失明銳的焦點(diǎn)。
反射望遠(yuǎn)鏡
是用凹面反射鏡作物鏡的望遠(yuǎn)鏡。可分為牛頓望遠(yuǎn)鏡，卡塞格林望遠(yuǎn)鏡等幾種類型。但為了減小其它像差的影響，可用視場較小。對制 射鏡的材料只要求膨脹系數(shù)較小、應(yīng)力小和便于磨制。磨好的反射鏡一般在表面鍍一層鋁膜，鋁膜在2000-9000埃波段范圍的反射率都大于80%，因而除光學(xué)波段外，反射望遠(yuǎn)鏡還適于對近紅外和近紫外波段進(jìn)行研究。反射望遠(yuǎn)鏡的相對口徑可以做得較大，主焦點(diǎn)式反射望遠(yuǎn)鏡的相對口徑約為1/5-1/2.5，甚至 ，而且除牛頓望遠(yuǎn)鏡外，鏡筒的長度比系統(tǒng)的焦距要短得多，加上主鏡只有一個(gè)表面需要加工，這就大大降低了造價(jià)和制造的困難，因此口徑大于1.34米的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡全部是反射望遠(yuǎn)鏡。一架較大口徑的反射望遠(yuǎn)鏡，通過變換不同的副鏡，可獲得主焦點(diǎn)系統(tǒng)(或牛頓系統(tǒng))、卡塞格林系統(tǒng)和折軸系統(tǒng)。這樣，一架望遠(yuǎn)鏡便可獲得幾種不同的相對口徑和視場。反射望遠(yuǎn)鏡主要用于天體物理方面的工作。

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