天文光学望远镜报告.

天文光学望远镜简介裴松鹏201428016609004光学望远镜的分类1、折射望远镜：利用光线通过凸透镜的折射聚光形成光路。2、反射望远镜：利用曲面反射镜聚光形成光路。3、折反射望远镜：用球面反射镜为聚光主镜，在主镜前加一特殊形状的改正透镜，用来改进球面镜的成象条件。光学部分主要的是望远镜的物镜和目镜。物镜是最核心器件，它的光学性能好坏对于天文观测来讲是致关重要的折射望远镜（refractingtelescope）折射望远镜（refractingtelescope）1）伽利略式：正像，视场小2）开普勒式：视场大，反像。物镜、目镜由不同折射率的光学玻璃复合伽利略望远镜光路图开普勒望远镜光路图用于天文的折射式望远镜物镜有三种：双透镜物镜可以对特定的波长完全消除位置色差，其余的波长也相应减小。通常口径不能太大，1/15左右。太大会引起因为消色差改正后的物镜像模糊。双透镜经过一定设计不但可以消除色差，还可以消除彗差和球差。三透镜物镜(a)库克三块型(b)蔡斯B型二级光谱相当严重，像散也没有改正。相对口径只能在1/15左右，视场2-3度。1984年，泰勒研究出一种望远镜中间透镜为火石玻璃、前后为冕牌玻璃，可以消除七种像差，但是不彻底，剩余色散、球差和二级光谱还存在。最早由库克公司研制出，因此叫库克三块型，相对口径1/7——1/5，视场5度左右。蔡斯B型，也是一种三透镜物镜，二级光谱比二透镜小十倍。四透镜物镜为了减小三透镜物镜的剩余像差，进一步扩大视场与相对口径，出现了各种类型的四透镜物镜。1897年制造的1.02米（美国叶凯士天文台）的折射镜仍是世界之最。应用及优缺点应用：折射望远镜适合于测定恒星的位置、运动等以及作为导星系统用。优点：焦距长，底片比例尺大，对镜筒弯曲不敏感，最适合于做天体测量方面的工作。成像质量比反射望远镜好，视场较大，使用方便，易于维护。缺点：大口经光学透镜制造困难，并且极易发生形变。玻璃会吸收入射光，尤其是对蓝、紫光吸收严重。虽然折射望远镜可得到大视场的像，但成像质量不好，像差很严重。反射望远镜(reflectingtelescope)1）主焦点式：反射镜为抛物面2）牛顿式：反射镜为球面镜，加上平面镜3）卡赛格林式：主镜为抛物面镜，副镜为凸的双曲面镜4）R—C系统：凹双曲+凸双曲（改进型）5）折轴式：加入几块平面镜使光束从极轴方向射出主焦点式反射镜为抛物面牛顿式反射镜为球面镜卡塞格林式抛物面、凸的双曲面镜折轴式加入几块平面镜R-C系统凹双曲+凸双曲优缺点：牛顿式系统：小型牛顿式物镜常采用球面镜，除了不存在色差外，其它各种像差均未消除。抛物面镜虽无色差、球差，但对轴外光束却存在严重的彗差，从而大大限制了望远镜的视场。由于终端设备不在入射光路中，不会挡光，因此可以安置较大的终端设备。主焦点系统：视场特别小，适于做单颗星的分光和测光工作，反射引起光的损失少，适于做小视场的暗弱天体。卡塞格林系统：最常使用的天文望远镜系统。相对口径小，因此扩大了视场。可以安置较大的终端设备。当平面镜改变方向，就可使位于不同位置的终端设备处于工作状态。R-C系统：主镜是凹的旋转双曲面镜，副镜是凸的旋转双曲面镜，这种系统无色差、球差、彗差，且满足齐明条件。有较好的像质和较大的视场。但像场是个曲面，要采用弯曲底片以消除场曲。而且为其主镜是双曲面，所以去掉副镜，直接在主焦点处工作时是有球差的，必须在焦点前加像场改正透镜。折轴系统：大型反射望镜经常设有折轴系统，当望远镜跟随天体做周日运动时，最后获得的星象位置并不移动，从而可以安放不随望远镜移动的大型设备。R—C系统：凹双曲+凸双曲1.加那列大型望远镜(GranTelescopioCanarias)目前，世界上最大的地面基础望远镜就是加那列大型望远镜，它位于西班牙帕尔马加那列岛屿中的一个小岛上，该望远镜的镜面直径为10.4米，是由36个定制的镜面六角形组件构成，安装需要精确至1毫米范围。R—C系统：凹双曲+凸双曲2.W.M.凯克望远镜坐落于夏威夷莫纳克亚山顶，海拔4200米，凯克I&II是两个完全一样的望远镜，它们分别是由36块镜面六角形组件构成，整体镜面直径为10米，每块镜面口径均为1.8米，而厚度仅为10厘米，通过主动光学支撑系统，R—C系统：凹双曲+凸双曲使镜面保持极高的精度。该望远镜主要设备有三个：近红外摄像仪、高分辨率CCD探测器和高色散光谱仪。每台望远镜有8层楼高，重300吨，目前天文观测精度可达到毫微米程度。1993年，凯克I望远镜投入科学观测使用，1996年凯克II望远镜投入使用。天文学家要使用该望远镜1-5个晚上，必须预先得到委员会的审批，并在委员会的协助下操作望远镜。R—C系统：凹双曲+凸双曲3.欧洲南方天文台甚大望远镜干涉仪它是由4个8.2米直径望远镜构成，坐落于智利塞罗-帕拉纳山上，它们可以单独操作，或者形成一个甚大望远镜干涉仪。甚大望远镜所装配的仪器可提供详细的观测资料，捕捉十亿分之一秒的星体运动变化。R—C系统：凹双曲+凸双曲4.斯巴鲁望远镜(8.2米)在冒纳开亚天文台5.两个8米的望远镜包括双子天文台6.可见光和红外天文望远镜的调查(4.1米)在帕拉纳尔天文台（智利）7.布兰科望远镜(4米)在托洛洛山美洲天文台，智利。8.英澳望远镜(3.9米)在塞丁泉天文台(澳大利亚)R—C系统：凹双曲+凸双曲9.新技术望远镜(3.58米)在欧洲南方天文台10.伽利略(3.58米)在RoquedelosMuchachos天文台11.ApachePoint天文台3.5米望远镜，新墨西哥，美国12.卡拉阿托天文台在安装卡拉阿托望远镜(3.5米)（西班牙）13.赫歇尔天文台望远镜（3.5米）目前在轨运行的L2点离地球1500000公里14.WIYN天文台（3.50米）在基特峰国家天文台卡赛格林式1.施密特-卡塞格林相机2.卡塞格伦天线：卡塞格林设计也应用在卫星通信地球站天线和射电望远镜，大小不等，从2.4米到70米。位于市中心的子反射器为重点的无线电频率信号以类似的方式在光学望远镜。3.杰姆斯格雷戈瑞望远镜属于圣·安驻斯大学在苏格兰的圣安德鲁斯，建于1962，直径0.94m。4.成为目前主流的业余高端天象观测仪器。卡赛格林式5.我国台北市立天文馆的卡塞格林反射望远镜（2.16米）折反射望远镜1）施密特式：球面反射镜+复杂的折射改正透镜。2）马克苏托夫式：球面反射镜+弯月形折射改正透镜。由折射和反射系统构成的系统，兼具折射望远镜视场大和反射望远镜像差小集光力强的特点，视野大、像质好、镜筒短。施密特式特点：施密特望远镜是折反射系统，系统中的主镜为一个球面反射镜，在球心处，物镜的前面还配置了一个改正透镜，用以改正反射镜的像差。这种系统是一个可以得到大视场的优质成像系统。一般施密特望远镜有效视场可达5度。为了使视场边缘的星象没有渐晕，一般反射镜为改正镜口径的1.5倍。位于智利的欧洲南方天文台的施密特照相仪（1000/1620）1972年马克苏托夫式优缺点：其光学系统的所有表面均是球面，制造容易。由于改正镜不必像施密特系统那样要放在球面曲率半径处，而是放在主镜的焦点附近，因此同样口径、相对口径条件下，镜筒要比施密特望远镜的短。和相同口径、相同相对口径的施密特望远镜相比，视场稍小，成像质量稍差。因弯月形透镜的厚度需达到口径的十分之一左右，故光损较大，从而限制了口径的增大，因此目前无法建成口径可与施密特相匹敌的马克苏托夫望远镜。贝克尔系统和马克苏托夫－卡塞格林系统贝克尔系统：在施密特望远镜中加入凸球面反射镜，成像移到了镜筒外，并改正了场区，成像面变成平面。马克苏托夫－卡塞格林系统：也像贝克尔系统一样进行了类似的变革。超施密特望远镜由施密特校正版与马克苏托夫改正透镜相结合的系统，用于观测快速运动的天体各类望远镜的性能和用途：反射式：完全没有色差。光损失小。2000-9000埃，反射率80-90%口径可以做得很大。相对口径大。焦距小、镜筒短、观测室小、省钱可以兼有多种光学系统。由于以上特点，反射望远镜很适合于做天体物理方面的工作，如天体光度测量、分光观测等。折射望远镜视场大。一般大于1度，反射望远镜仅几个角分角分辨率高。因相对口径小，焦距长镜面打磨精度要求低。同样打磨精度，比反射望远镜星象好受温度变化、镜筒弯曲的影响小，星象较稳定。仪器散射光比反射望远镜小。折反射望远镜由于折反射望远镜有很大的视场和相对口径，光力强和可见天空区域大。因而可以看到很暗的天体，特别适合于对大面积巡天工作、视面天体和快速运动天体的观测等，如弥散星云、河外星云、彗星、流星以及人造卫星等。以上特点表面，折射望远镜星象清晰、稳定，星象间距离大，视场大，因而非常适合做天体测量工作和恒星天文的某些工作（如测定恒星的自行和视差等），也比较适合于目视观测。天文望远镜（LAMOST）天文望远镜（LAMOST）一架视场为5度横卧于南北方向的中星仪式反射施密特望远镜。由于它的大视场，在焦面上可以放置四千根光纤，将遥远天体的光分别传输到多台光谱仪中，同时获得它们的光谱，成为世界上光谱获取率最高的望远镜。全面完成后将是我国最大的光学望远镜（主镜为6米）和国际上最大口径的大视场光学望远镜。天文望远镜（LAMOST）完全由中国自主发明的新型大视场望远镜———大天区面积光纤光谱天文望远镜（LAMOST）在位于河北省兴隆县的国家天文台兴隆观测基地落成。LAMOST在其反射施密特改正镜上同时采用了薄镜面主动光学和拼接镜面主动光学技术，突破了世界上光学望远镜大视场不能同时兼备大口径的瓶颈。中国最大光学天文望远镜中国目前最大的一台光学天文望远镜在中国科学院云南丽江高美古天文观测站。中国最大光学天文望远镜这台大型光学天文望远镜高８米，通光孔径２．４米，重４０余吨，是东亚地区最大口径的通用光学天文望远镜之一。整个望远镜的高度超过了两层楼，由英国ＴＴＬ公司制造，采用了德国肖特集团生产的主镜镜坯，安装在丽江天文观测站观测楼圆形顶层内，主要用于对恒星和星系的观测。可分辨３００公里外的烛光。卡塞格林-耐斯密思(折反射)镜。