1611年，天文学家开普勒利用两片双凸透镜分别作为物镜和目镜，显著提高了放大倍数，这种光学系统被命名为开普勒式望远镜。尽管目前主流的折射式望远镜仍基于这两种形式，但“假色”问题依然未能彻底解决。利珀希虽非天文学家且未将装置对准天空，但其发现很快传开，意大利帕多瓦大学教授伽利略得知后，迅速制造了以平凸透镜为物镜、凹透镜为目镜的折射望远镜，通过物镜折射光线至焦点成像，再经目镜放大进入人眼。
望远镜的使用方法和原理是什么
从原理简化角度看，望远镜工作时，凸透镜负责将远处物体收近并通过折射形成倒影实像，而凹透镜则进一步处理，将这个倒影实像转换回正立的虚像供人眼观察。简易版制作仅需放大镜镜片、凹透镜及大小两个硬纸管，将镜片分别固定于管端，通过伸缩内外管来调整焦距即可实现基本观测功能。
望远镜的核心功能在于放大远处物体的张角，让人眼能够分辨出原本角距极小的细微结构。同时，它还能收集比人眼瞳孔（最大约8毫米）更宽范围的光线，并将这些光束送入人眼，从而使观测者得以看见那些原本过于暗弱而不可见的天体或景物。
值得注意的是，伽利略折射望远镜存在一个显著缺陷：在明亮物体周围会产生“假色”。这是因为白光并非纯色，而是由红到紫的多种色光混合而成。当光束进入物镜发生折射时，不同色光的折射率不同，导致成像焦点不一致，从而产生模糊和色散现象。
伽利略式望远镜由会聚的物镜和发散的目镜组成，光线经物镜折射形成的实像位于目镜后方焦点处，对该目镜而言是虚像，最终经目镜折射形成一个放大的正立虚像。其放大率取决于物镜焦距与目镜焦距之比，优点是镜筒较短且成像是正立的，但视野相对较窄。
那种将两个低倍率伽利略望远镜并列、中间用螺栓钮同步调节清晰度的装置被称为“观剧镜”，因其便于携带，常用于观看舞台表演等场合。实际上，普通人也可以低成本自制一架伽利略式望远镜：只需购买一块直径和焦距较大的镜片作物镜，再配一块直径和焦距较小的透镜作目镜，装入硬纸筒并制作简单台座即可，甚至能观测到月球山脉、银河繁星及木星卫星。