望远镜的工作原理

望远镜术语 凹镜——能够散射光线的透镜或反射镜。 凸镜——能够将光线会聚到焦点的透镜或反射镜。 视场——通过望远镜（带给定目镜）能够看到的天空区域。 焦距——透镜或反射镜将光线聚焦所需的距离。 焦点——来自透镜或反射镜的光线会聚在一起的点。 放大倍数——望远镜的焦距除以目镜的焦距。 分辨率——两个物体在可以分辨为两个不同物体的前提下能够相互接近的程度，通常以弧秒为度量单位（这对于揭示物体的细节很重要，并且与望远镜的光圈有关）。

望远镜是一种神奇的设备，它能够让遥远的物体看起来近得多！望远镜的形状和尺寸千差万别，从只需2美元就能从玩具店买到的小塑料望远镜，到重达数吨的哈勃太空望远镜，应有尽有。业余望远镜介于两者之间，尽管它们的功能不如哈勃望远镜强大，但也能做一些令人难以置信的事情。例如，利用一架15厘米长的小望远镜，就可以看清55米外的一角硬币上的图案！

现在，您看到的大多数望远镜都属于以下两种类型之一：

• 折射望远镜，它使用玻璃镜头。
• 反射望远镜，它使用反射镜而不是透镜。

两种类型的望远镜功能完全一样，但实现功能的方式完全不同！

要理解望远镜的原理，首先要回答下面的问题。为什么人们看不清远处的物体？例如，在您用裸眼看55米外的一角硬币时，为什么看不到硬币上的图案？这个问题的答案很简单：该物体没有在您眼睛的屏幕（视网膜）上占据大量空间。如果要以数码相机术语来考虑这一问题，可以说55米外硬币上的图案没有在您的视网膜感受器上覆盖足以使您看清图案的像素。

如果您拥有“更大的眼睛”，可以从物体收集更多光线并形成更明亮的影像，那么您就可以放大影像的一部分，使影像扩展到视网膜上的更多像素。望远镜中的下面两个部件实现了这一功能：

• 物镜（在折射望远镜中）或主镜（反射望远镜）从遥远的物体收集大量光线，然后将光线或影像投射到一个点，即焦点。
• 目镜接收来自物镜或主镜焦点处的明亮光线，然后“将其扩散开来”（放大），从而在视网膜上占据大片区域。这和放大镜（透镜）的原理相同；放大镜获取纸上的小影像并将其扩散到眼睛的视网膜上，从而使其看起来变大了。

将物镜或主镜与目镜组合在一起，就得到了望远镜。同样，其基本概念是收集大量光线以在望远镜内形成明亮的影像，然后使用类似于放大镜的部件放大这一明亮影像，使它在您的视网膜上占据大量空间。

这就是可能实现的最简单的望远镜设计。大透镜收集光线并将其会聚到焦点，然后由小透镜将影像投射到您的眼睛。

望远镜有两个普遍特性：

• 收集光线的能力
• 放大影像的能力

望远镜收集光线的能力与用于收集光线的透镜（或反射镜）的直径——光圈——直接相关。通常，光圈越大，望远镜收集并投射到焦点的光线越多，最终影像也就越明亮。

望远镜的放大倍数即放大影像的能力取决于所使用的透镜组合。目镜执行放大功能。由于几乎所有望远镜都可以通过使用不同的目镜获得任何放大倍数，因此光圈是比放大倍数更重要的特性。

为了解望远镜中的具体工作方式，下面让我们来看看折射望远镜（使用透镜的望远镜）是如何放大远处物体的影像以使其看起来更近的。

制作简单的望远镜 取两个放大镜（如果它们大小不等，则可以实现最佳效果）和一篇打印好的文章。 将一片放大镜（大的那一片）放在您和纸之间。文章上的影像看起来会很模糊。 将另一个放大镜放在您的眼睛和第一个放大镜之间。 前后移动第二片玻璃，直到印刷内容看起来非常清晰。您将注意到文章看起来变大了，并且是倒立的。