常用民用望远镜主要有两种类型:伽利略式望远镜由一片凸透镜(物镜)和一片凹透镜(目镜)构成,成像为正像;开普勒式望远镜由两片凸透镜构成,成像为倒像。为了把倒像转为正像,开普勒望远镜会加入倒像系统。望远镜的基本构成是两片镜片,其视角放大倍率有专门的计算公式。
望远镜成像是放大还是缩小?放大倍数是多少?
显微镜和望远镜的放大倍率概念完全不同。显微镜是将物体本身放大,比如1微米长的物体经过1000倍放大后,像会变成1毫米长。而望远镜是角放大,比如20米高的树在1000米外看,树对眼睛的张角是1.14度,如果用望远镜将树拉到100米处成像,树的像对眼睛的张角就变成约11.4度,11.4除以1.14等于10,我们说望远镜的倍率是10倍。
关于望远镜能放大多少倍,超过2000倍的基本都不是有效放大。数码放大可以做到无限倍,但都是马赛克,清晰度并不会提高,也看不到更多细节。镜筒上常标识类似40/0.65,表示物镜放大40倍,数值孔径0.65;160/0.17表示镜筒长160毫米,盖玻片厚度0.17毫米。普通望远镜标识如8X50,表示倍率为8倍(角放大倍率),物镜口径50毫米。
很多人在买望远镜时总以为放大倍数越高就越好,认为倍数大看得更清楚,商家也常把高倍数当作卖点。其实,望远镜的放大倍数并非关键,适当倍数才是最好的,盲目追求大倍数反而会影响观测效果。
望远镜之所以能看到远处的景象,一方面靠口径接收足够的光线,另一方面靠分辨率看清细节。分辨率的提高与接收足够光线密切相关,所以天文望远镜往往做得很大,就是为了收集更多来自遥远天体的光线。而分辨率提高后能看到更多细节,视场相应变小,从直观感受上就是图像被放大了。
望远镜当然是把图像放大的,因为远处的景物太小看不清,缩小了就更看不清了,所以望远镜就是通过放大图像让我们看清远处的景物,这就是它名字的由来。
望远镜的工作原理是利用透镜或反射镜等光学器件观测遥远物体。它通过光线折射或凹镜反射使光线进入小孔并会聚成像,再经过放大目镜被看到。望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角,使人眼能看清角距更小的细节。第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径粗得多的光束送入人眼,让观测者能看到原来看不到的暗弱物体。1608年荷兰眼镜商汉斯·利伯希偶然发现用两块镜片可以看清远处景物,受此启发制造了第一架望远镜。1609年伽利略发明了40倍双镜望远镜,这是第一部投入科学应用的实用望远镜。经过400多年发展,望远镜功能越来越强大,观测距离也越来越远。
望远镜都有一个极限倍数,超过这个倍数图像就会变得模糊。一般来说,极限倍数大约是望远镜口径的2倍,比如口径100毫米的望远镜极限倍数约为200倍。不过不同望远镜的极限倍数有差异,通常建议控制在50-60倍左右使用,不要一味追求大倍数。