天文望远镜是不是由2个凸透镜组成？如果是，那有多少倍?
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解决时间 2021-02-08 01:35
- 提问者网友：呐年旧曙光
- 2021-02-07 01:34
天文望远镜是不是由2个凸透镜组成？如果是，那有多少倍?
最佳答案
- 五星知识达人网友：三千妖杀
- 2021-02-07 02:27
就我所遇到的情况而言，被问得最多的问题是这样的两个——“这台望远镜能看多远？”和“这台望远镜能放大多少倍？”你是不是正好想到了其中一个？-v-
但我要告诉你，这两个问题的问法都是错误的，别人一听就知道提问的人肯定是个门外汉。
首先说第一个经典问题，我一般会这样反问：“你认为人的肉眼能看多远？”提问者往往会说：“我也不知道。”但我相信他心里肯定认为人的肉眼最多看几公里了不起了。这时我会告诉他：“你看天上的月亮，那是在38万公里以外；你看天上的太阳，那是在1.5亿公里以外；你看到的满天恒星最近的都在几光年以外，而你能看到的最远的天体——”在这里我会停顿一下，让提问者能够重新整理一下思绪，“是著名的仙女座大星系，它远在220万光年之外！人眼尚且如此，你说望远镜能看多远呢？”
那么，正确的问法是什么呢？想一想？
一个比较正确的问法是：“这台望远镜能看到多暗的天体？”
望远镜看到暗天体的能力叫做“光力”，望远镜光力的大小与其口径有关，口径越大光力越强。所谓口径，顾名思义就是这台望远镜进光口的直径，对于折射镜而言就是物镜的直径，用字母D表示。不过，衡量光力大小如果直接用口径的话不够直观，因此我们又定义了一个概念，叫做“极限星等”，简单理解就是这台望远镜在最理想的条件下能看到多暗的星，这样就非常直观了。显然，极限星等也是取决于望远镜口径的，口径越大，极限星等也就越大。
下面让我们来进一步理解什么叫做“看到”了一个物体。想必大家都曾经听说过，当年外国的宇航员飞上太空后号称能从太空中看到中国的长城，这很让我们骄傲了一阵子，但后来就有人指出，人的肉眼分辨率有限，不可能在那么远的地方分辨出长城这种宽度只有几米的物体，因此在太空中看不到长城。最近，中科院的一个科研团队正式确认了这一结论。
这里有一个“分辨率”的概念。分辨率是指一个观测设备（比如人眼或者望远镜）分清目标细节的能力，当给定一个观测设备以后，它的分辨率就固定了，这时它能不能分辨出一个物体，就取决于这个物体本身的大小和它离观测设备的距离。我们可以这样来直观的理解：你从很远的地方向我走来，一开始我只能看到天边出现了一个人影，慢慢的能分清你的四肢，再近一点才能看清你的五官，等你走到我身边时，我才能看清你眼角的鱼尾纹。而对于天文望远镜，由于它观测的目标都是天体，因此其分辨率被定义为能分清天球上最近的两个点之间的角距离。望远镜的分辨率也是与口径有关，口径越大分辨率越高。
那么，能否看到一个物体是不是取决于分辨率呢？人的肉眼在太空中确实无法分辨长城这种宽度的物体，但我们不妨这样假设：如果能够给长城涂上一层强力荧光粉，到了晚上，周围都黑了，但长城还在发出强光，这时人的肉眼在太空是不是也有可能看到长城呢？
因此，我们要搞清楚“看到一个物体”和“分辨出一个物体”的区别，前者只需要观测设备能接收并感知到这个物体发出来的光就可以了，这取决于该物体本身的亮度以及其相对于周围环境的反差，而后者才取决于观测设备的分辨率。能看到一个物体而不能分辨出一个物体的一个典型例子就是肉眼能看到恒星，而恒星是点光源，角直径近似无穷小，肉眼是不可能分辨的。所以，关于在太空中肉眼看不到长城的结论是对的，但他们的理由却不太正确。
说到这里，相信大家已经意识到，光力和分辨率是望远镜最重要的两个指标——光力决定了你能看到多暗的星，分辨率则决定了你能看清月球上最小的环形山的大小。而这两个指标都和口径有关，因此，口径是望远镜最重要的物理参数。那么，对于第一个经典问题，最准确的问法就是：“这台望远镜的口径多大？”
再说第二个经典问题。造成这个问题的原因是很多人以为给定了一台望远镜之后，其放大率就是固定的，殊不知，根据后端的目镜不同，这台望远镜的放大率是可以变化的。放大率取决于望远镜的第二个重要参数——焦距（用字母F表示，有的厂商也可能用f表示），其具体值等于物镜的焦距除以目镜的焦距。物镜的焦距数值一般会标在物镜端或镜筒上（如图2所示），目镜的焦距数值一般会标在目镜侧面（如图3所示），计算起来非常方便。比如，一台焦距800mm的望远镜，使用20mm目镜时放大率是40倍，使用8mm目镜时放大率就是100倍。那么，对于第二个经典问题，正确的问法应该是：“这台望远镜的焦距是多少？”
到这里你可能会说：“既然这样，那我可以用焦距很短的目镜来得到更高的放大率，看到更清晰的图像。”其实这个想法也是不太对的。短焦目镜确实可以得到更高的放大率，但一台望远镜并不能一味的追求高放大率。首先，由于口径定了，光力就定了，目标在望远镜中的总亮度也就定了。放大率越高，成的像越大，其单位面积的亮度就会越低，成像就会变得越暗。其次，还是由于口径定了，分辨率就定了，更高的放大率并不能获得更高的分辨率（可以这样理解：两颗靠得很近的星看起来就像一颗，提高放大率以后，它们看起来还是一颗，只不过象变得更大了而已）。再次，过高的放大率会放大大气抖动的影响，增加调焦的难度（关于调焦我们会在后面的文章中详细谈到）。最后，放大率越大视场一般而言会越小。这些因素都并不利于观测。在这里有一个“视场”的概念，简单理解就是我们在目镜里所能看到的天空范围。
但是，显而易见的，如果放大率过小，我们又无法充分发挥这台望远镜的性能。那么怎样的放大率能够最大限度的发挥一台望远镜的性能又不至于过分呢？经验告诉我们，这个放大率一般是望远镜口径以毫米为单位时的数值，叫做有效放大率。比如，一台口径80mm的望远镜，其有效放大率就是80倍。当然，根据不同的对象，我们选用的放大率也会不同，对于月球、大行星这种比较亮的天体，选用的放大率比有效放大率更大一些也没什么关系，但对于那些比较暗又有一定大小的星云、星系等，选用的放大率就最好比有效放大率低一些。
但我要告诉你，这两个问题的问法都是错误的，别人一听就知道提问的人肯定是个门外汉。
首先说第一个经典问题，我一般会这样反问：“你认为人的肉眼能看多远？”提问者往往会说：“我也不知道。”但我相信他心里肯定认为人的肉眼最多看几公里了不起了。这时我会告诉他：“你看天上的月亮，那是在38万公里以外；你看天上的太阳，那是在1.5亿公里以外；你看到的满天恒星最近的都在几光年以外，而你能看到的最远的天体——”在这里我会停顿一下，让提问者能够重新整理一下思绪，“是著名的仙女座大星系，它远在220万光年之外！人眼尚且如此，你说望远镜能看多远呢？”
那么，正确的问法是什么呢？想一想？
一个比较正确的问法是：“这台望远镜能看到多暗的天体？”
望远镜看到暗天体的能力叫做“光力”，望远镜光力的大小与其口径有关，口径越大光力越强。所谓口径，顾名思义就是这台望远镜进光口的直径，对于折射镜而言就是物镜的直径，用字母D表示。不过，衡量光力大小如果直接用口径的话不够直观，因此我们又定义了一个概念，叫做“极限星等”，简单理解就是这台望远镜在最理想的条件下能看到多暗的星，这样就非常直观了。显然，极限星等也是取决于望远镜口径的，口径越大，极限星等也就越大。
下面让我们来进一步理解什么叫做“看到”了一个物体。想必大家都曾经听说过，当年外国的宇航员飞上太空后号称能从太空中看到中国的长城，这很让我们骄傲了一阵子，但后来就有人指出，人的肉眼分辨率有限，不可能在那么远的地方分辨出长城这种宽度只有几米的物体，因此在太空中看不到长城。最近，中科院的一个科研团队正式确认了这一结论。
这里有一个“分辨率”的概念。分辨率是指一个观测设备（比如人眼或者望远镜）分清目标细节的能力，当给定一个观测设备以后，它的分辨率就固定了，这时它能不能分辨出一个物体，就取决于这个物体本身的大小和它离观测设备的距离。我们可以这样来直观的理解：你从很远的地方向我走来，一开始我只能看到天边出现了一个人影，慢慢的能分清你的四肢，再近一点才能看清你的五官，等你走到我身边时，我才能看清你眼角的鱼尾纹。而对于天文望远镜，由于它观测的目标都是天体，因此其分辨率被定义为能分清天球上最近的两个点之间的角距离。望远镜的分辨率也是与口径有关，口径越大分辨率越高。
那么，能否看到一个物体是不是取决于分辨率呢？人的肉眼在太空中确实无法分辨长城这种宽度的物体，但我们不妨这样假设：如果能够给长城涂上一层强力荧光粉，到了晚上，周围都黑了，但长城还在发出强光，这时人的肉眼在太空是不是也有可能看到长城呢？
因此，我们要搞清楚“看到一个物体”和“分辨出一个物体”的区别，前者只需要观测设备能接收并感知到这个物体发出来的光就可以了，这取决于该物体本身的亮度以及其相对于周围环境的反差，而后者才取决于观测设备的分辨率。能看到一个物体而不能分辨出一个物体的一个典型例子就是肉眼能看到恒星，而恒星是点光源，角直径近似无穷小，肉眼是不可能分辨的。所以，关于在太空中肉眼看不到长城的结论是对的，但他们的理由却不太正确。
说到这里，相信大家已经意识到，光力和分辨率是望远镜最重要的两个指标——光力决定了你能看到多暗的星，分辨率则决定了你能看清月球上最小的环形山的大小。而这两个指标都和口径有关，因此，口径是望远镜最重要的物理参数。那么，对于第一个经典问题，最准确的问法就是：“这台望远镜的口径多大？”
再说第二个经典问题。造成这个问题的原因是很多人以为给定了一台望远镜之后，其放大率就是固定的，殊不知，根据后端的目镜不同，这台望远镜的放大率是可以变化的。放大率取决于望远镜的第二个重要参数——焦距（用字母F表示，有的厂商也可能用f表示），其具体值等于物镜的焦距除以目镜的焦距。物镜的焦距数值一般会标在物镜端或镜筒上（如图2所示），目镜的焦距数值一般会标在目镜侧面（如图3所示），计算起来非常方便。比如，一台焦距800mm的望远镜，使用20mm目镜时放大率是40倍，使用8mm目镜时放大率就是100倍。那么，对于第二个经典问题，正确的问法应该是：“这台望远镜的焦距是多少？”
到这里你可能会说：“既然这样，那我可以用焦距很短的目镜来得到更高的放大率，看到更清晰的图像。”其实这个想法也是不太对的。短焦目镜确实可以得到更高的放大率，但一台望远镜并不能一味的追求高放大率。首先，由于口径定了，光力就定了，目标在望远镜中的总亮度也就定了。放大率越高，成的像越大，其单位面积的亮度就会越低，成像就会变得越暗。其次，还是由于口径定了，分辨率就定了，更高的放大率并不能获得更高的分辨率（可以这样理解：两颗靠得很近的星看起来就像一颗，提高放大率以后，它们看起来还是一颗，只不过象变得更大了而已）。再次，过高的放大率会放大大气抖动的影响，增加调焦的难度（关于调焦我们会在后面的文章中详细谈到）。最后，放大率越大视场一般而言会越小。这些因素都并不利于观测。在这里有一个“视场”的概念，简单理解就是我们在目镜里所能看到的天空范围。
但是，显而易见的，如果放大率过小，我们又无法充分发挥这台望远镜的性能。那么怎样的放大率能够最大限度的发挥一台望远镜的性能又不至于过分呢？经验告诉我们，这个放大率一般是望远镜口径以毫米为单位时的数值，叫做有效放大率。比如，一台口径80mm的望远镜，其有效放大率就是80倍。当然，根据不同的对象，我们选用的放大率也会不同，对于月球、大行星这种比较亮的天体，选用的放大率比有效放大率更大一些也没什么关系，但对于那些比较暗又有一定大小的星云、星系等，选用的放大率就最好比有效放大率低一些。
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- 1楼网友：撞了怀
- 2021-02-07 04:01
都有
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