望远镜的原理，及光光路图( 四 ) _望远镜

下图说明天文望远镜的构造和原理物镜使物体O行成缩小的实像II'是I经由目镜所造成的虚像与显微镜的情况相同,I'可以呈现於眼睛之近点与远点间的任一位置上实际上,望远镜所观看的物体离仪器非常远,所以它造成的像I之位置几乎就在物镜的第二焦点上此外,若I'这个像在无穷远处,则I位於目镜的第一焦点因此,目镜与物镜间的距离(亦即望远镜的镜筒长度)便等於物镜与目镜的焦距之和
望远镜的角放大率之定义为:最后的像I'对眼睛所张之角与物体对裸眼所张的角之比值这比值可表为物镜与目镜的焦距之比,其推理方式如下上图中,通过物镜第一焦点F1,并通过目镜第二焦点F2'的光线,用粗线画出以示强调物体(未画出)对物镜所张的角是u,他对裸眼所张的角度也是这个值此外,由於观察者的眼睛在焦点F2'右侧不远处,所以最后的像对眼睛所张的角等於u'ab与cd这两段距离显然相等,并等於像I的高度y'由於u与u'都很小,可以用它们的正切值代替它们(u=tanu)由F1ab与F2'cd两个直角三角形可得
因此,
於是,望远镜角放大率等於物镜焦距除以目镜焦距之商负号显示所成的像是倒像
2 双筒望远镜
若这望远镜是用来做天文观测的,那麼倒像并非缺点;可是我们希望望远镜能形成正立的像稜镜双筒望远镜(prism binocular)可以达成这目的,下图显示其剖视图,其中的物镜与目镜之间,有一对45°-45°-90°全反射稜镜在稜镜斜面上发生的四次反射,把像倒过来,而成为正立像
3 反射式望远镜
反射式望远镜里,一凹面镜代替透镜作为物镜,如下图所示这种装置在大型望远镜方面,有许多理论上及实际上的优点反射面镜根本不会有色像差,而且消除它的球面像差比消除透镜的要容易多镜面不须采用透明材料,而且反射镜可以做的比透镜坚固,因为透镜只能由边缘支持世界上最大的反射式望远镜之镜面直径超过5公尺由於像形成於入射光线所经区域的一部份,所以只有把入射光束的一部份挡掉,才能用目镜直接观看这个像;只有最大的望远镜才适於这麼做(否则光量太弱)图(b)及(c)显示别的装置法,它们是用反射面镜把像向侧方,或是经由原镜上的小孔反射出去