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日志

 
 

入门天文望远镜应具备最基本的素质之---天顶镜篇  

2011-12-20 15:02:35|  分类: 天文望远镜 |  标签: |举报 |字号 订阅

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天文望远镜总是用来仰望天空的。特别是在为了减少光害,我们常常选择被树林包围的空地中如在大盆底抬头观天,或者当大气层状态不稳定时我们尽量选择垂直向上看天时(平视或者斜视需要穿过更厚的大气层),天顶镜就成了必不可少的天文望远镜重要的配件之一。

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 一、为什么我们一定要用天顶镜?

为了减少成像质量受到影响和伤害,一般来说,我们尽量避免在光路上设置那些不必要的介质。但是,为什么我们说天顶镜是一个必要的部件呢?请看下面一只可爱的小狗狗给我们作的示范。

我要看星星。啊,脖子仰的酸,腰腿蹲的疼入门天文望远镜应具备最基本的素质之---天顶镜篇 - 赏月观星 - 赏月观星:  取下目镜,接上天顶镜:

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然后再接上目镜:                   ④哇!舒服了,想看多久看多久入门天文望远镜应具备最基本的素质之---天顶镜篇 - 赏月观星 - 赏月观星: 

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(注:如果没看明白,请参考下图。)

①直接仰视(难受):                                                            ②利用天顶镜(舒适):

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二、天顶镜的分类:

①尺寸:

由于24.5mm接口规格的天文产品已经基本退出市场,目前按照接口尺寸大小,天顶镜可分为两种类型。31.7mm和50.8mm(参见下图)。

1〉50.8mm天顶镜以及50.8mm接口目镜(旁边的小PL4是31.7mm,照片对比用)。

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2〉31.7mm天顶镜(如下图)。

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②结构形式:

按照结构形式来划分的话,天顶镜一般有两种形式。

1〉平面反光镜型天顶镜:

原理很简单,故而不多说了。

2〉棱镜型天顶镜:

工作原理就是利用光的全反射原理(关于全反射请点击阅读BaK4和BK7的区别(保罗棱镜篇)》)。示意图如下。

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三、入门级天顶镜应该是什么样子的?

我们的话题逐渐进入到了核心阶段。这篇文章里我们要解答两个问题:

1〉入门级天顶镜的大小和合适的结构类型是什么?

2〉入门级天顶镜最起码应该达到的最低质量标准是什么?

 

下面我们来分别探讨。

①入门级天顶镜的尺寸和结构类型:

首先说接口尺寸,因为我们推荐入门级别的天文望远镜要在够用的前提下尽量轻便,所以入门级别的天顶镜接口尺寸毫无疑问地会被定位在31.7mm,而关于结构类型,我们先给列出平面镜型和棱镜型各自的特点(优缺点),然后再自然推出答案。

1〉重量:

平面反光镜型肯定在轻量化方面有优势。

2〉对成像的影响:

因为棱镜型天顶镜的入射光要通过材料内部,也就是光线要进入一种介质,然后再从新回归到空气中,所以从理论上肯定棱镜型天顶镜会带来色差等的影响。实际上,各大名牌产品中高端的天顶镜基本上都是平面镜型的。

下面,我们来比较两款50.8mm平面天顶镜和棱镜天顶镜的试验结果,这两款都是高度精密制作的德国某品牌的产品,精度极高,也很昂贵。

平面天顶镜:                                                                        棱镜天顶镜:

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 从左侧的隆基试验的结果来看,平面镜的效果要好,干涉条纹清晰。而棱镜的干涉条纹就显得边缘模糊,有浸色边。但是从右侧的Knife Edge试验结果可以看出,棱镜的面型精度还是要高一些。(上述两种实验方法的示意图如下):

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 上面可以认为是民用产品中最高水准的代表。而一般国产便宜产品中,还是棱镜天顶镜比较容易保证精度,相对可靠一些。

3〉光的反射率:

如果忽略材料吸收的话,棱镜天顶镜的反射率可以认为是100%,而平面镜一般只能达到95%,如果要想超过这个反射率的话,就要采用非常昂贵的介质反射膜。

4〉制造难度:

棱镜的制造难度和装配难度都要小于平面镜,不但更容易保证面型精度,更重要的是,在装配完成之后,基本不会因为温度或者外力的作用而产生变形。平面镜虽然不会产生色差,但是面型精度很难保证,随着外界温度等变化也容易产生变形。因此,一个高端平面镜天顶镜的制作成本是非常昂贵的,研磨的速度要控制,要反复地长时间地逐渐地研磨以便消除应力(预防变形),介质膜层的成本也很昂贵,另外对于装配者的人员素质要求也高(装配好的镜片不能松动,也不能收到太大的外力压迫),凭借经验和手感,很难做的完美。反过来说,在相对低成本的制作环境下,棱镜天顶镜反而更容易获得较好的成像质量(相对于低价格平面镜而言),棱镜更容易保证研磨质量,比较不容易变形,装配也不需要很高的技巧。

综上所述,我们不难得出结论,适合作为入门级天顶镜的应该是:31.7mm接口尺寸的棱镜天顶镜。

 

②入门级天顶镜的质量标准:

1〉镀膜:

作为入门级别的棱镜天顶镜,也许不一定要求具有高端产品一样的漂亮幽暗的膜色(见下图):

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但是,我们知道,天文望远镜跟手持双筒望远镜的一个根本区别就是观看的目标不同,一个看点看暗(天望,)一个看面看明(双筒)。手持双筒做到86%透过率就很好了,不是多年的发烧友很难一眼看出它同93%透过率双筒的区别。但是作为观看微弱点光源的天文望远镜来说,光的透过率非常重要,稍微夸张地表现的话,可以用事关生死这样的用语来形容。所以,只要是光的透过面,镀膜就成了最基本的要求,那怕是低成本的蓝膜(见下图):
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我发现市面上很多棱镜天顶镜根本不镀膜,这样的产品希望大家小心区别并杜绝,要么干脆买个平面镜的便宜货玩玩算了。如果想真正地好好看看天体的模样,在观看的时候可以有心情联想到各种不同天体的构成,体积以及距离我们地球有多么遥远,沉浸到观赏天体的乐趣之中......还是考虑进个镀有增透膜的棱镜型天顶镜比较靠谱。
作为比较,来看看下面没有镀膜的棱镜天顶镜的样子(如果觉得不好辨别,可以拧下接口,直接在白色灯光下观看辨认):
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2〉外形:
 天顶镜有两个接口,一个是目镜接口(插入目镜用),另一个是调焦座接口(用来连接天文望远镜的调焦座)。其中,目镜接口比较简单,内径31.7mm(正公差),有效内径深度大于22mm,然后一个紧定螺钉就OK了,内部不用做特殊处理(见下图)。
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但是,一个标准的调焦座接口,就需要一些处理了。首先是内侧有消光螺纹,另外还必须喷涂黑色亚光漆(见下图)。
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 外形上还需要防脱槽和倒角。
正品:                                                                     次品:
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3〉如何区别平面天顶镜和棱镜天顶镜?
对于那些有经验的朋友而言,这非常好辨别。拿在手里一掂就知道了,因为棱镜很沉,平面镜轻飘飘的。但是对于那些不常摆弄或者说还是第一次摆弄天文望远镜的朋友而言,有多轻?该多重?毕竟没有经历过。这时候,还有一招很简单实用。
找一只圆珠笔(或者类似的杆状物体)向接口内侧轻轻一点,立刻就知道了(见下图)。
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如果是平面镜的天顶镜,就会使下面的样子:
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  (注:请勿用手指头捅,免得在棱镜或者平面镜表面留下指纹等污痕。)
 
  
 
完!多谢阅读。入门天文望远镜应具备最基本的素质之---天顶镜篇 - 赏月观星 - 赏月观星

 

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