望远镜的分类和基本原理

　　常见望远镜可简单分为伽利略望远镜,开普勒望远镜和牛顿式望远镜。

　　伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。它由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）构成。其优点是结构简单，能直接成正像。但自从开普勒望远镜发明后此种结构已不被专业级的望远镜采用，而多被玩具级的望远镜采用，所以又被称做观剧镜。

　　开普勒望远镜：原理由两个凸透镜构成。由于两者之间有一个实像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。

　　正像系统分为两类：棱镜正像系统和透镜正像系统。我们常见的前宽后窄的典型双筒望远镜既采用了双直角棱镜正像系统。这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠，从而大大减小了望远镜的体积和重量。透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转，成本较高，但俄罗斯20×50三节伸缩古典型单筒望远镜既采用设计精良的透镜正像系统。

　　牛顿发明的反射式望远镜 多为大型座镜采用，在此不再赘述。

大家最关心的问题--放大倍率

vvvv由于大众对望远镜的专业知识缺乏了解，往往盲目崇拜更高的放大倍率，于是一些劣质产品故意将倍率标注为几百倍甚至上千倍来误导消费者。其实衡量望远镜威力的指标是通光口径，例如提到世界著名的天文望远镜人们往往说口径几米，而不说几倍。因为我们的眼睛不可能看清成像比视网膜的视神经细胞更小的东西，根据计算人眼的视角分辨率为60″。在一定的物镜口径下，无限的增大视放大率也不会看到更多的细节，是没有意义的。按照瑞利准则：望远镜的分辨率与通光口径成正比，由此推算出望远镜的口径如果是60厘米正常放大倍率应该是23倍。如果放大倍率高于正常倍率，不会提高分辨本领。通过综合考虑，望远镜的倍率可以等于通光口径（厘米）。而有经验的人都知道，放大倍率超过20倍的望远镜很难手持无依托观测，因为你甚至能感觉到被放大的自己的心跳产生的抖动。而那些劣质望远镜的实际放大倍率一般不超过六倍。目前世界各国军队装备的望远镜的流行倍率则为七倍。

　　简单说来，望远镜的视放大率等于物镜焦距和目镜焦距之比。但需要指出的是，我们的眼睛不可能看清成像比视神经细胞更小的景物，而人眼的视角分辨率为60"。在一定的物镜口径条件下，望远镜的衍射分辨率一定，单纯增加视放大率也不会看清更多细节，只会降低主观亮度，所以是没有意义的。事实上，望远镜的各个参数不是孤立的，而是互相约束的，所谓鱼与熊掌不可兼得，由于涉及复杂的专业计算，在此不再赘述。

为什么专业级的望远镜都采用双胶和消色差物镜？

　　谈到这个问题我们先应该简单了解色差，球差和彗差的概念。我们知道，不同颜色的光波长不同，它们在穿透透镜时的折射率也不同，这样，通过一个简单的透镜后不同颜色的光不能会聚于一点，称为色差。在使用劣质望远镜观测时会发现景物的边缘镶上了彩色的边，就是色差在作怪。球差则是由于由于和光轴夹角不同的光线入射后不能会聚于一点造成。而彗差则分为子午彗差和弧矢彗差，具体表现为观测亮点时有一个尾巴。

这三种不利因素可以用双胶合物镜来消除。这种物镜由一个正透镜和一个负透镜胶合而成,制造两个透镜的光学玻璃折射率不同。

关于镜头的镀膜

　　当光线照射到玻璃表面时，大部分透过，有一小部分被反射回来。透过光线与反射光线的比值便成为衡量一个光学镜头好坏的重要参数。为了改善这一性能，可以在镜头表面镀一层或多层折射率与玻璃不同的膜，使得光线在两者的界面上发生全反射而不再反射回来。假如有一个镜头的透光率是100%，我们根本无法看到它。所以鉴别光学镜头的好坏有一个简便的办法，既优质的镜头是黑洞洞的，而镀膜闪闪发亮的产品则是在误导大众。

　　如果你注意观察的话，你会发现望远镜的物镜镜外会有不同的颜色，红色的、蓝色的，还有黄色的、紫色的等等，这就是平常所说的镀膜。那么镜片镀膜有什么作用呢？镜片镀膜的作用是为了养活反光，使透光率增加，提高观测效果，镀膜的颜色需根据光学材料及设计要求而定，镀膜越淡、反光越小越好，平常使用最多的蓝膜和红膜，但现在市场上有很多反光很强、亮闪闪的各种颜色镀腊望远镜，靠此来吸引消费者，其实望远镜的镀膜是与望远镜的结构相配合的，这些劣质镀膜反射损失了很多光线，使观察效果下降，更有有一些不法商人竟将镀红膜望远镜称为“红外线夜视望远镜”，说其能在晚上和暗光下观察。实际上真正的红外线夜视仪是光电管成像，与望远镜结构和原理完全不同，白天不能使用，需要电源才能观察。

望远镜的主观亮度

　　我们的眼睛能感受到发光点的存在，必须接受一定的光通量。当物体的亮度一定时，观察距离和物镜口径成正比。因此，为了观察到更远的物体，要求采用更大口径的望远镜。同样望远镜的口径越大，物体的亮度就可以越小。因此，使用大口径的望远镜能观察到更昏暗的景物。需要指出的是，放大倍率越大，单位面积上的光通量越小，而过于昏暗的成像则失去了观测价值，所以这也是制约倍率的一个因素。

　　另外，影响观测效果的另一因素是散射光。一些劣质望远镜为了误导消费者，竟将镜筒内壁涂成红色，这违反了最基本的光学常识，在镜筒内产生反射杂光，这样的望远镜观测景物就如同白天看电视一样。而正规望远镜镜筒内壁无一例外涂以黑色的吸光材料。

视场角，出瞳直径和出瞳距离

　　视场角代表望远镜能同时观察到的最大范围。对于一定视场角的目镜，望远镜的视场角和视放大率成反比。双目望远镜的视场角一般不大于70°-75°　

　　出瞳直径决定望远镜的主观亮度，但大于人瞳孔直径的出瞳直径是没有意义的。

　　出瞳距离，代表出瞳到系统最后一面的距离。为了避免眼睫毛碰到镜面，要求出瞳距离不小于6mm。更大的出瞳距离则可以戴眼镜观测。

小知识

1.倍率会影响亮度，倍率越低成像越亮（虽然物镜口径，出瞳孔径，镀膜种类及棱镜种类同样影响像的亮度），同时，提高倍率会使眼点变短、视场变窄。

2.若设计望远镜时用屋脊棱镜，会使它结构更紧凑、重量更轻。由于屋脊棱镜公差较小，制造工艺比保罗棱镜复杂、难度大，所以造价一般高一些。例如，屋脊顶角必须是精确的90°，否则就会出问题。

问题及解答

Q：为什么一个人要备几种规格的望远镜？

A： 在晴朗的日子里，用8X21的望远镜观测10-20米的鸟就正好；如果观测0.5公里外的鹰穴，就需要带三脚架的20X80的望远镜了；若在一个漆黑的森林里行走，就可能要一具8X40或10X50型号的望远镜了。

　　在看球时，7X35适合在50米外进行观测，10X50适合最后排的观测。在晚上最好使用物镜尺寸较大的望远镜。

　　对于天体观测，一具10X50的望远镜比较适合观测月球及恒星区域。然而，若需要更为细致的观测月球及行星就需要选高倍、较大尺寸的物镜。

　　若是背负旅行者，您可以带一具轻便的双筒望远镜（8X21、8X25的）。但要认真观测远景或远处野生物，就必须带一些较重的如840或10X50的双筒望远镜。

　　对航海来说，大多数制造商都认为7X50的望远镜较理想。这种望远镜对于低光度观测较合适，但如果您想观测的再远一些的话，10X50的才行。但考虑望远镜的质量问题，选8X21或10X25最好。　

Q：棱镜有几种？

A：双筒望远镜有两种棱镜系统：（1）保罗棱镜、（2）屋脊棱镜（或别汉）棱镜。哪一种最好看法不一。通常，人们认为保罗棱镜具有较好的光学性能，但蔡司、莱卡等公司采用的屋脊棱镜，因其有相移膜，所以性能也极好，只要加工精细且生产过程小心谨慎，无论哪种类型都有好的性能。 　

Q：常用的保罗棱镜有几种？

A：一共有两种：BK-7和BAK-4，两种类型的区别在于玻璃的密度不同（或折射率）。BK-7型用硅酸玻璃，BAK-4型用含钡冕玻璃。BAK-4型玻璃较精细一些（密度大），它可以消除内部光线发散，比BK-7玻璃成像更清晰。用BAK-4的棱镜比用BK-7的棱镜生产出来的望远镜价格要高一些。

　　在强光源下观测进入光线的光环时，我们就能看出是否使用的是BK-7棱镜。用BK-7棱镜您会注意到光环被切成了一个方形块（除了视场很窄的望远镜），若用BAK-4型您就可以看到完整圆光环。所以，BK-7型棱镜损失了一部分射到棱镜边缘的光，用BK-4棱镜时，看上去边沿也被切去了一点，但光量损失可以忽略不计。