天文望遠(yuǎn)鏡光學(xué)參數(shù)詳細(xì)說(shuō)明 天文望遠(yuǎn)鏡參數(shù)怎么看

一、天文望遠(yuǎn)鏡光學(xué)參數(shù)詳細(xì)說(shuō)明

1、物鏡的口徑（D）

物鏡的口徑是望遠(yuǎn)鏡最重要的參數(shù)，一般是指有效口徑，也就是通光直徑，即望遠(yuǎn)鏡的入射光瞳直徑，是望遠(yuǎn)鏡聚光本領(lǐng)的主要標(biāo)志，而不是指鏡頭的玻璃的直徑大小。一般用英寸（in）或者毫米（mm）來(lái)表示，口徑越大，它收集的光越多，成像的亮度和清晰度就越好。（注：1 in=25.4mm）

2、聚光本領(lǐng)（集光力）

這是理論上望遠(yuǎn)鏡與眼睛相比收集光的能力。它直接與口徑的面積成正比。先把望遠(yuǎn)鏡的口徑（單位：mm）除以7mm（年輕人眼睛瞳口的大?。?，然后將得到的商平方，此結(jié)果即是集光力。比如，8英寸的望遠(yuǎn)鏡的集光力是843（（203.2/7）2= 843）。

3、焦距（f）

就是從透鏡（或者主反射鏡）到焦點(diǎn)的距離，通常單位是毫米（mm）。一般來(lái)說(shuō)，望遠(yuǎn)鏡的焦距越長(zhǎng)，它的放大率就越大，成像的尺寸就越大，但是視場(chǎng)范圍就越小。比如，與焦距為1000mm的望遠(yuǎn)鏡相比，2000mm焦距望遠(yuǎn)鏡的放大率和視場(chǎng)范圍分別是前者的2倍和1/2。如果你不知道焦距，只知道焦比（focal ratio），你可以通過(guò)這樣計(jì)算的得到焦距：口徑（單位是mm）乘以焦比就是焦距。比如，口徑為8英寸（203.2mm），焦比為f/10的透鏡，其焦距為203.2x10=2032mm。

4、相對(duì)口徑（A）與焦比（1/A）

望遠(yuǎn)鏡有效口徑D與焦距f之比，稱(chēng)為相對(duì)口徑或相對(duì)孔徑A，即A＝D/f。這是望遠(yuǎn)鏡光力的標(biāo)志，故有時(shí)也稱(chēng)A為光力。彗星、星云或星系等有視面天體的成像照度與相對(duì)口徑的平方（A2）成正比；流星或人造衛(wèi)星等所謂線(xiàn)性天體成像照度與相對(duì)口徑A和有效口徑D之積（D2/f）成正比。因此，作天體攝影時(shí)，要注意選擇合適的A或焦比1/A（即f/D。照相機(jī)上稱(chēng)為光圈號(hào)數(shù)或系數(shù)）。

5、分辨角

對(duì)于望遠(yuǎn)鏡來(lái)說(shuō)，就是指杜氏極限（Dawes limit）。也就是能夠分開(kāi)兩個(gè)距離很近的兩顆星的能力，單位是角秒1′（seconds of arc）。分辨能力與口徑大小有直接關(guān)系，即口徑越大，分辨能力越好。望遠(yuǎn)鏡的理論分辨能力是4.56除以望遠(yuǎn)鏡的口徑（單位：英寸）。比如，口徑為８英寸的望遠(yuǎn)鏡的分辨能力是0.6′（4.56/8=0.6）。然而，分辨能力還與大氣狀況以及觀察者的視覺(jué)敏銳度有關(guān)。

6、對(duì)比度

觀察低對(duì)比度的物體，比如月亮和行星時(shí)，我們期望有最高的成像對(duì)比度。牛頓望遠(yuǎn)鏡和反射折射望遠(yuǎn)鏡都有一個(gè)次級(jí)反射鏡（或稱(chēng)副鏡），它們阻擋了一部分主反射鏡的發(fā)射光。除非25%以上的主反射鏡被阻擋，否則成像的對(duì)比度并不會(huì)因此受到很大影響。為了計(jì)算二級(jí)阻擋率，可以用公式（pi）r2來(lái)計(jì)算得到初級(jí)和次級(jí)的反射鏡面積。然后相除得到。比如，８英寸的望遠(yuǎn)鏡的次級(jí)反射鏡直徑如果是2?英寸，則阻擋率是11.8%：

８英寸的主面積=（pi）r2=（pi）42=50.27

2?英寸的次級(jí)面積=（pi）r2=（pi）1.375=5.94

阻擋率=5.94是50.27的11.8%

觀察的條件（大氣擾動(dòng)）是影響對(duì)比度和行星細(xì)節(jié)的最重要的因素。

艾里斑亮度參數(shù)（AIRY DISK BRILLIANCE FACTOR）

當(dāng)你用聚焦良好的望遠(yuǎn)鏡觀察星星時(shí)，并不會(huì)看到變大的圖像。這是因?yàn)樾切堑轿覀兊木嚯x實(shí)在是太遠(yuǎn)了（以至于發(fā)出的光都是平行光，直接在焦平面聚成一點(diǎn)），所以即使放大很多倍，星星也應(yīng)該看起來(lái)是光點(diǎn)，而不是光斑或者光球。但是，如果將望遠(yuǎn)鏡放大到60乘口徑尺寸（單位：英寸）的倍數(shù)，這時(shí)仔細(xì)觀察的話(huà)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)在星星周?chē)泄猸h(huán)，這不是星星自身的光環(huán)，而是由于望遠(yuǎn)鏡的圓形口徑光闌以及光的物理特性造成的。進(jìn)一步觀察的話(huà)，當(dāng)星星位于望遠(yuǎn)鏡視野正中間的時(shí)候，放大的星圖會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)現(xiàn)象：一個(gè)中間的亮區(qū)域，稱(chēng)作艾里斑，和一個(gè)或一系列環(huán)繞的微弱的圓環(huán)，稱(chēng)作衍射環(huán)。

當(dāng)你增加口徑的尺寸時(shí)，艾里斑會(huì)變小。艾里斑的亮度（點(diǎn)光源恒星的圖像亮度）正比于口徑尺寸的四次方。理論上，當(dāng)你將望遠(yuǎn)鏡的口徑放大一倍，它的分辨能力就會(huì)增加1倍，它的集光力就會(huì)增加為原來(lái)的4倍。但是更重要的是，你還可以將艾里斑的面積變成原來(lái)的1/4倍，從而將星象的亮度變?yōu)樵瓉?lái)的16倍。

7、出射光曈

望遠(yuǎn)鏡的出射光瞳是指射出目鏡的圓形光束的直徑，單位是mm。為了計(jì)算出射光瞳，可將口徑（單位mm）除以目鏡的放大倍數(shù)。比如，帶有20mm目鏡的口徑為８英寸（203.2mm）的望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)如果為102，那么它的出瞳則為2mm（203.2/102=2mm）?；蛘撸氵€可以將目鏡的焦距除以望遠(yuǎn)鏡的焦比來(lái)得到出瞳尺寸。

8、放大倍數(shù)

放大倍數(shù)是望遠(yuǎn)鏡最不重要的參數(shù)之一。望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)其實(shí)就是兩個(gè)獨(dú)立的光學(xué)系統(tǒng)焦距的比值——望遠(yuǎn)鏡物鏡以及所使用的目鏡。

將望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距（單位:mm）除以目鏡的焦距（單位:mm），就可以得到望遠(yuǎn)鏡的放大率。比如，型號(hào)為C8的望遠(yuǎn)鏡的焦距為2032mm，如果配備30mm的目鏡，放大率就為68x（2032/30=68），如果換用10mm的目鏡，放大率就變?yōu)?03x（2032/10=203）。由于目鏡是可更換的，望遠(yuǎn)鏡根據(jù)需要可以有不同的放大率。

在實(shí)際使用中，望遠(yuǎn)鏡有上限和下限放大率。這是由光學(xué)定律和眼睛的特性決定的。在理想狀態(tài)下，望遠(yuǎn)鏡可用的最大放大率是其口徑尺寸（單位：英寸）的60倍左右。如果放大率超過(guò)這個(gè)上限，圖像往往會(huì)變得昏暗，對(duì)比度降低等。比如，口徑為60mm（即2.4英寸口徑）的望遠(yuǎn)鏡最大放大率為142x。當(dāng)放大率繼續(xù)增加時(shí)，圖像的銳利度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)力就會(huì)下降。更高的放大率通常用于月亮，行星和雙子星的觀察。那些號(hào)稱(chēng)60mm口徑望遠(yuǎn)鏡的放大率可以達(dá)到375甚至750的生產(chǎn)廠(chǎng)家，其實(shí)是在誤導(dǎo)消費(fèi)者。晚上時(shí)望遠(yuǎn)鏡放大率的下限是其口徑的3到4倍。白天時(shí)的下限是口徑的8到10倍。如果放大率低于此下限，由于次級(jí)反射鏡或者斜反射鏡的投影，在反射折射望遠(yuǎn)鏡或者牛頓望遠(yuǎn)鏡的視野中央會(huì)出現(xiàn)一個(gè)黑點(diǎn)。

9、極限星等或貫穿本領(lǐng)

在晴朗無(wú)月的夜間，用望遠(yuǎn)鏡觀察天頂附近的最暗星的星等，稱(chēng)為極限星等（mb），極限星等不僅與望遠(yuǎn)鏡的有效口徑、相對(duì)口徑、物鏡的吸收系數(shù)、大氣吸收系統(tǒng)和天空背景亮度等多種客觀因素有關(guān)，還與觀察者的視覺(jué)靈敏度有關(guān)。不同作者給出的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式，略有差異。較簡(jiǎn)單的估計(jì)式為mb=6.9 5lgD式中D用cm為單位，對(duì)于照相觀測(cè)，極限星等還跟露光時(shí)間及底片特性等有關(guān)。有一個(gè)常用的經(jīng)驗(yàn)公式：mb=4 5lgD 2.15lgt式中t為極限露光時(shí)間，不考慮底片的互易律失效，也沒(méi)有考慮城市燈光的影響。檢驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡極限星等的方便方法，是利用昴星團(tuán)中央處選標(biāo)星的標(biāo)準(zhǔn)星等，或者用北極星（NPS）的標(biāo)準(zhǔn)星等（照相星等，仿視星等）來(lái)估計(jì)或推算。

10、衍射極限（瑞利判據(jù)）

在焦點(diǎn)附近，衍射受限的望遠(yuǎn)鏡的殘余波像差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1/4的入射光波長(zhǎng)。這樣的望遠(yuǎn)鏡才適合做天文望遠(yuǎn)鏡。在組合光學(xué)系統(tǒng)焦點(diǎn)附近，單獨(dú)的光學(xué)組件的波像差必須小于1/4波長(zhǎng)。當(dāng)波前像差值減?。?/8或者1/10波長(zhǎng)）時(shí)，光學(xué)質(zhì)量就會(huì)大大提升。

11、近焦

這是指在近陸觀測(cè)任務(wù)中，你能用望遠(yuǎn)鏡所能看清的最近的距離。

12、視場(chǎng)角（ω）

能夠被望遠(yuǎn)鏡良好成像的天空區(qū)域，直接在觀測(cè)者眼中所張的角度，稱(chēng)為視場(chǎng)或視場(chǎng)角（ω）。望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)往往在設(shè)計(jì)時(shí)已被確定。折射望遠(yuǎn)鏡受像質(zhì)的限制而約束了視場(chǎng)角，反射望遠(yuǎn)鏡或折反射望遠(yuǎn)鏡往往受副鏡尺寸影響而約束了視場(chǎng)角。但對(duì)于天體攝影，視場(chǎng)還可能受接收器像素尺寸大小的約束。望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)與放大率成反比，放大率越大，視場(chǎng)越小。

在未知視場(chǎng)的數(shù)值時(shí)，可以自行測(cè)量。以望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)天赤道附近某一顆恒星，調(diào)好儀器，使星像在視場(chǎng)中央通過(guò)。儀器不動(dòng)（不開(kāi)轉(zhuǎn)儀鐘），記錄該星經(jīng)過(guò)視場(chǎng)的時(shí)間間隔，設(shè)為t秒，星體的赤緯為δ，則視場(chǎng)角為ω=15tcosδ

13、光學(xué)像差

像差是造成不完善像的所有因素。在望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)中都存在著幾種像差，沒(méi)有所謂的完美的光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)設(shè)計(jì)工程師必須能夠平衡控制各種像差來(lái)得到想要的設(shè)計(jì)結(jié)果。下面是一些不同望遠(yuǎn)鏡中存在的像差：

（1）色差：經(jīng)常在折射望遠(yuǎn)鏡的物鏡上出現(xiàn)，是因?yàn)橥哥R不能把不同波長(zhǎng)（顏色）的光聚焦到一點(diǎn)而形成的。結(jié)果是明亮物體周?chē)幸蝗鈺灐．?dāng)感光度和口徑增加的時(shí)候，這種現(xiàn)象往往會(huì)加重。

（2）球差：使以不同口徑角穿過(guò)透鏡（或從鏡面上發(fā)射）的光線(xiàn)不能聚焦在軸上的同一點(diǎn)。它會(huì)使星星的圖像看起來(lái)不是銳利的點(diǎn)，而是一個(gè)模糊的光斑。

（3）彗差：主要跟拋物面反射望遠(yuǎn)鏡有關(guān)，影響軸外點(diǎn)成像，在視場(chǎng)的邊緣往往更明顯。星星的圖像看起來(lái)像V字型的圖案。對(duì)于優(yōu)質(zhì)的儀器，焦比越小，邊緣的彗差就會(huì)越明顯，但視場(chǎng)中心不會(huì)出現(xiàn)彗差。

（4）像散：該像差在最佳對(duì)焦點(diǎn)兩面從水平位置到垂直位置拉長(zhǎng)圖像。這經(jīng)常是由于生產(chǎn)不良或者裝配失誤造成的。

（5）場(chǎng)曲：是指光線(xiàn)精確聚焦形成的面不是一個(gè)平面，而是一個(gè)曲面。像面的中心可能成像犀利并且對(duì)焦準(zhǔn)確，但是邊緣卻沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)，或者相反。

二、買(mǎi)天文望遠(yuǎn)鏡要看哪些參數(shù)

1、口徑

口徑是天文望遠(yuǎn)鏡鏡面或透鏡的直徑，單位為毫米。它直接影響望遠(yuǎn)鏡的光收集能力和分辨能力。大口徑望遠(yuǎn)鏡能收集更多光線(xiàn)，觀測(cè)到更暗淡的天體，同時(shí)分辨出更細(xì)微的細(xì)節(jié)。但大口徑也意味著更笨重、操作更難且價(jià)格更高。對(duì)于初學(xué)者，建議選擇口徑在70mm至100mm之間的望遠(yuǎn)鏡。

2、焦距

焦距是光線(xiàn)通過(guò)鏡面或透鏡后匯聚的距離，同樣以毫米為單位。焦距影響望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)和視野。長(zhǎng)焦距望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)大，但視野小，適合觀測(cè)細(xì)節(jié)；短焦距望遠(yuǎn)鏡視野大，但需要更高放大倍數(shù)來(lái)獲得清晰圖像。初學(xué)者可選用焦距在400mm至800mm之間的望遠(yuǎn)鏡。

3、分辨率

分辨率是望遠(yuǎn)鏡能分辨的最小細(xì)節(jié)，以角秒為單位。它決定了望遠(yuǎn)鏡能看到的細(xì)節(jié)大小。分辨率與口徑和波長(zhǎng)有關(guān)，常用公式為：分辨率（角秒）=116/口徑（mm）。高分辨率望遠(yuǎn)鏡能分辨更近的天體和更小的細(xì)節(jié)。

4、放大倍數(shù)

放大倍數(shù)是望遠(yuǎn)鏡目鏡將物體放大的倍數(shù)。它由焦距和目鏡直徑?jīng)Q定。但過(guò)高的放大倍數(shù)會(huì)使圖像模糊、視野狹窄且圖像暗淡。因此，初學(xué)者應(yīng)選擇放大倍數(shù)在20至50之間的望遠(yuǎn)鏡。

5、其他參數(shù)

除了上述參數(shù)，天文望遠(yuǎn)鏡的色差、像差等光學(xué)性能也影響觀測(cè)效果。此外，望遠(yuǎn)鏡的支架穩(wěn)定性、目鏡質(zhì)量等也是重要考慮因素。

三、天文望遠(yuǎn)鏡最大多少倍

天文望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)沒(méi)有固定上限，但實(shí)際使用中一般不超過(guò)口徑毫米數(shù)的2倍（例如80mm口徑最大約160倍），更高的倍數(shù)會(huì)導(dǎo)致畫(huà)面模糊且亮度降低。

天文望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)通過(guò)物鏡焦距除以目鏡焦距計(jì)算得出。通過(guò)更換不同焦距的目鏡，理論上可以無(wú)限增加倍數(shù)，但這沒(méi)有實(shí)際意義。因?yàn)槲镧R口徑?jīng)Q定了集光能力和分辨率。當(dāng)倍數(shù)超過(guò)口徑毫米數(shù)的2倍時(shí)，星星會(huì)變成模糊的光斑，月球環(huán)形山細(xì)節(jié)反而丟失。

影響觀測(cè)效果的三大核心要素：

1、物鏡口徑：口徑越大，能承載的有效倍數(shù)越高。10厘米口徑望遠(yuǎn)鏡在200倍下仍能看清木星條紋，而5厘米口徑超過(guò)100倍就會(huì)明顯模糊。

2、大氣穩(wěn)定度：城市上空的空氣湍流常常限制倍數(shù)在100倍以?xún)?nèi)，即便用高端望遠(yuǎn)鏡也是如此。

3、目鏡質(zhì)量：優(yōu)質(zhì)廣角目鏡在60倍下提供的視野，可能比廉價(jià)目鏡的100倍更清晰寬闊。

對(duì)于天文愛(ài)好者，建議選擇焦距800-1200mm的中等倍率望遠(yuǎn)鏡。這類(lèi)設(shè)備既能觀測(cè)月球隕石坑、土星環(huán)，也能捕捉到獵戶(hù)座大星云等深空天體。搭配可更換目鏡設(shè)計(jì)，既保證25-50倍的常用觀測(cè)范圍，也留有升級(jí)到150倍觀察行星細(xì)節(jié)的空間。