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日志

 
 

望远镜的本质  

2011-12-02 16:14:07|  分类: 思索探求总结 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、引子:

任何一个事物,都有它本质。比如说,刀。刀的本质是什么呢?刀的本质是----带有锋利刃口的质地坚硬的片状物体。当它的刃口遇到相对比较软而松散的物体时,它的刃口就会嵌入相对松散物体的内部而使其断裂。厨师们就是利用了刀的这种特性做出了菜刀,并用它切瓜砍菜剁肉泥的。

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那么,下面。我们来分析,望远镜的本质是什么呢?在回答这个问题之前,我们先来一起复习一下眼睛的功能和光的本质。

1〉眼睛:

我们知道,眼睛是一个可以感知光线的器官。眼睛通过把光投射到对光敏感的视网膜,在那里,光线被接受并转化成信号并通过视神经传递到脑部。我们的脑部会分析解读这些信号,并且把他们翻译成视觉形象,于是我们就感觉到我们看到了光的远近和色彩组成的形象。

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 2〉光以及色彩:

光是什么?光是能量的一种传播方式。从某种意义上我们可以理解为光是一种电磁波。电磁波的波長和强度可以有很大的區别,在人可以感受的波長範圍内(约312.30纳米至745.40纳米),它被称为可見光,有时也被简称为。假如我们将一个光源各个波长的强度列在一起,我们就可以获得这个光源的光谱。一个物体的光谱决定这个物体的光学特性,包括它的颜色。

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二、望远镜的本质:

在思考并归纳出望远镜的本质之前,我们先来分析下望远镜的结构。一具望远镜的光学系统大体上由三个部分构成:

①物镜:目的是为了收集来自目标的光线,换句话说,就是一个光能采集器。

②调整部分:比如说为了得到正像的棱镜组,为了实现远近目标聚焦的调焦镜,还有为了整合相面的平场镜,等等。当然了,并不是每种望远镜产品都具备这些系统,比如说,天文望远镜一般就没有正像用的棱镜,某些望远镜靠前后移动物镜或者目镜来实现调焦而并不专门设定调焦镜片,等等。

③目镜:目的是把由物镜采集来的光线收集整理为一个斑点,这个斑点的直径要小于或者等于人类眼睛的瞳孔直径,以便把物镜收集到的光信号通过人眼的瞳孔把光投射到视网膜并转化成信号并通过视神经传递到脑部。于是我们就感觉到我们看到了光的远近和色彩组成的形象。

通过对于望远镜组成部分的分析,我们不难归纳出望远镜的本质。望远镜的本质是什么?简而言之,就是一个光能(电磁波)的采集和整合系统。它通过物镜以一定的(较小的,较平缓的)视场角度采集光信号,然后通过整合,把光信号通过目镜以一定的像场角度(较大的,较急陡的)压缩到一个斑点的范围,并通过这个斑点,把光信号传输进人眼的瞳孔。像场角度大于视场角度的倍率,就是一款望远镜的放大倍率。

 

明白了这个道理,那么几乎所有的关于望远镜各种规格参数的一切疑惑以及不解,都会找到答案。比如说:

①世界顶级名牌望远镜和便宜产品有什么区别?

简单来说,就是优良的产品能够把采集到的光信号忠实地不走样地压缩到出瞳孔上。而一具便宜简陋的产品,由于不同波长的电磁波的折射率不同等原因,还有电磁波能量在被整合中严重受损等原因,无法按照原来真实的顺序和排列,把由电信号组成的像压缩到出瞳孔,它只能提供一个变形的,颜色散乱的像。

②为什么天文望远镜的口径一般比较大?

大口径的物镜更能采集到信号能量微弱的点光源。也就是我们一般常说的集光力强。所以那些用手持双筒很难看到或者说看不清的深空星云星团等目标,用大口径的天文望远镜就能相对比较清楚地观看到。

③那么,浏览星河时,为什么手持双筒7x42以及7x50等规格效果要比大口径双筒或者大口径天文望远镜好?

因为手持双筒一般视场角度大,看到的满天繁星的亮点多,而天文望远镜一般视场角都很小,看到的星点少。所以大口径适应观看深空比较阴暗的天体,而手持双筒方便浏览星河。

④但是,上次我比较Nikon 10x70 和Nikon 7x50时,用10x70看到的M42更清晰哦。可它们的直径差别并不大啊,为什么?

70mm比50mm,直径虽然仅仅增加了20mm,但是面积却增加了将近一倍,所以观看的效果马上不一样了,比较暗淡的天体也可以看得比较清楚了。

⑤为什么有人觉得扫视星河时7x42和7x50观感差不多呢?

这是因为实质口径(亮度口径)(请点击阅读)相同而造成的。实质口径H=人眼瞳孔直径x倍率,对于一个瞳孔直径最多只能扩张到6mm的使用者来说,这两款双筒的实质口径是相同的,那么他观看星河的时候50口径和42口径的产品就基本没有差别了。

 ⑥选择望远镜系统的规格参数时最重要基本点是什么?

我认为,最重要的是人和望远镜相连接的点----眼睛的瞳孔和望远镜的出瞳。最理想的状态是这两个数值相等,一般来说,我们期望望远镜的出瞳能够等于或者略小于人眼在观看时的瞳孔直径,并且根据这个来选择望远镜的参数和规格。

比如说,室内用的望远镜,根据人在室内状态下一般瞳孔值,我们可以选择5x20、6x25等规格。再比如,在黑暗的郊外,我们选择7x42或者7x50等规格观看星空。在野外观看鸟类,我们选择8x32、10x42等等。所有这一切的选择,除了重量,抖动等一般因素外,最关键性的决定因素是采用跟观看环境下人眼瞳孔相同或者略略小的出瞳直径

环境跟肉眼瞳孔大小的关系,请参考下面的数据。

1〉在晴朗的室外观看风景时:2~3mm

2〉室内观看歌舞剧,美术展览等:3~4mm

3〉黄昏,夜幕降临前:4~5mm

4〉深夜时在郊区观看夜空:6~7mm

⑦为什么观赏月亮推荐20x80双筒?

的确,夜晚时分,我们的瞳孔可以扩张到6到7mm,但是,当我们通过望远镜观看明亮亮地挂在天空的月亮的时候,跟我们观看星空所感受到的亮度是完全不一样的。有时候,我们不得不使用Moon Glass来减少月亮发出的刺眼光芒。所以,选择出瞳直径为4mm的20x80双筒观看明亮的月亮,是很合适而又明智的。参考请看低倍巡空,高倍望月请点击阅读

⑧我有一支80mm口径的折射式天文望远镜,观看木星土星等明亮行星时,什么倍率比较好?为什么?

1〉为了观看到卫星,环,等全体的样子(同时也是为了导入至视野内),选择50倍前后的倍率。

2〉仔细观看表面纹理时采用100倍前后的倍率。

为什么?因为土星和木星相对于地球比较近,如果采用出瞳6到7mm的系统,我们看到的将是一个很明亮(亮度足够了)但还是个很小的点,无法分辨表面细节。也就是说,那个点光源的能量太强,太刺眼,就像你不能看清远处一盏钨灯的灯丝一样,它太亮了。我们必须把它放大到一个表面能量更分散的状态,100倍前后比较合适。如果超过太多,比如说140倍以上,就会因为木星土星的表面亮度不足而显得太暗淡,难以清楚观看了。

这时候,我们发现,似乎跟出瞳直径关系不大了,这似乎是一个经验值。这是为什么呢?这是因为光的本质造成的,光是一种电磁波,是一种能量。当我们用很低的倍率观看木星土星的时候,由于点光源太集中,相对于它的周边环境太明亮,我们就无法辨别它的表面细节。我们只能不停地放大再放大,直到它表面汇集的能量变得稀疏开来,但是还没有很黯淡的位置,就是我们观看土星木星最合适的倍率了。

观看星云星团的倍率,也是根据这个原理来推论。根据星云星团的不同种类以及亮度,选择合适的目镜以及倍率。

⑨在物镜有效通光口径相同的情况下,折射式天文望远镜的中心分辩率为什么牛顿反射式要好?

因为反射式镜筒有中心副镜以及固定副镜的支撑机构,会在光路上形成阻碍,产生光波的衍射干涉现象,影响中心成像的分辨率。

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⑩比如说,为了观看类似M42,M45等大型美丽的深空星云星团,我打算DIY或者选购一台大双筒,口径125mm,那么倍率应该选多少倍呢?为什么?

希望朋友们自己给出答案望远镜的本质 - 赏月观星 - 赏月观星

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好了,读完这篇文章后,当大家再对关于选择什么规格的产品有了疑虑的时候,不妨用这种寻求本质的思路来推算一下,或许,你可以找到自己的答案。望远镜的本质 - 赏月观星 - 赏月观星

 

 

(完)

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