望远镜光学知识

    望远镜很简单，但是光学设计原理很不简单，有人说照相机镜头还不如望远镜贵，其实望远镜和两只照相机镜头一样，而且还必须同轴。  设计上比照相机复杂。

　　●什么是望远镜的放大倍数?
　　就是用肉眼观察一个物体的张角与用望远镜在同一个地点观察相同物体的角度放大倍数。例如，肉眼看一只鸟为6角分，而用一个望远镜观察为60角分，则该望远镜的放大倍数为10倍。
　　●放大倍数是如何计算的?
　　放大倍数=物镜焦距／目镜焦距
　　如果望远镜没有标明物镜焦距，可以实际测量一下。例如，量出太阳成像的直径，并根据太阳每米焦距成像直径为8.7毫米计算即可。另外，物镜焦距一般能够从镜筒的长度估计出来。

    对于一些结构特殊的望远镜，光路有可能经过内部棱镜或平面镜折射缩短实际镜筒的长度，屋脊形折射甚至在外面不易观察出来。还有，长焦的摄影镜头由于采用了特殊结构，尽管没有反射，也可以使得镜筒的长度远小于焦距。
　　●是不是放大倍数越大越好呢?
　　不是的。望远镜的放大倍数要适中才好，主要有如下限制：
　　双筒望远镜一般用手持，超过10倍左右晃动厉害，不利于观察，眼睛容易疲劳，甚至引起恶心。指定望远镜倍数太大也会因为风吹草动引起震动。12倍为手持极限，而且观察时最好肘部有依托，身体或望远镜依附某些固定物体。
　　一般来讲，倍数越大，可同时观察的区域就越小。这不仅仅是因为目镜的原因，即便目镜在焦距变化时能够保持视角不变(例如600)，也会因观察区域的减小使得视野与放大倍数成反比变小。这样，就不利于发现和寻找目标，对于经常变换目标的观察、观测尤其不利。即便是找好了目标，架子稍有晃动就容易失去目标。对于没有自动跟踪装置的，要经常手动调节才能使目标保持在视野之内。
　　例如口径50毫米，7倍时亮度(指数)为50，10倍为25，15倍为11，25倍为4，而物体的亮度的减小会直接影响人眼的观察效果(人眼的分辨能力、色彩能力均随着亮度的减小而变得越来越差)。

    一般来讲，白天亮度小于5、夜间亮度小于20时，观察暗弱物体就很难。大口径的望远镜在这一点上就具备优势，例如，口径300毫米的反射镜，放大50倍时，亮度仍为36(非常亮)。另外，观察太阳系亮天体时，由于亮度高，基本不受此限制。
　　目镜焦距短，会造成镜目距离(即出瞳距离)小、视角度小等遗憾，造成观察不舒服、不适合戴眼镜者等问题。
　　大气有个宁静度，好者可以达到1角秒以下。尽管这样，对于人眼最小1角分的分辨能力，放大倍数超过100就会受影响，例如看月面会产生“蒸汽”上升的抖动效果，角度越低现象越严重。如果观察时大气宁静度很好，就可以相应选择更高一点的放大倍数。
　　理论上，望远镜的分辨能力有个极限，为140／口径毫米数，单位是角秒(是以观察人眼最敏感的黄绿光为基础计算的)。

   再好的望远镜也超不出这个极限，只能是接近。望远镜的功能之一是观察细节，倍数选择太大以后。由于这个理论极限，再放大已经不会有更多的细节出现，因此也失去意义了。但放大倍数到底选择多大，不仅与望远镜的理论分辨能力有关。而且还与当时的观测条件，尤其是与观测者本身的眼力有关。

   选择倍数是物镜口径的毫米数乘1.5的说法(也有乘2的说法)，是对于普通条件下的一种参考值。眼力不好、望远镜质量好就可以把倍数选择大点；相反，眼力很好(或观测时不想看到太多的不理想成像)、望远镜质量一般，就可以把倍数选择的低一点。例如，口径80厘米的折射镜，最大可以选择120倍～160倍。
　　●口径50毫米的双筒望远镜，如何选择倍数来购买呢?
　　口径50毫米的双筒望远镜是一个在价格、性能、可携带性等平衡得很好的尺寸，值得初学者选择。
　　若主要手持，倍数应选择10倍左右。我以前有个16倍的，手持不稳，因此已经送人。
　　若能够放在三脚架上，且观测目标主要为太阳系天体(如月亮、木星等)，倍数可以选择得大一点，如16倍～20倍，但一定要慎重。
　　若以暗弱天体为观察对象同时兼顾夜间观察，可选低倍数的，如7倍～8倍。
　　如果多用途，可以选10倍，即10×50的最为通用：出瞳为5，亮度不错，手持正好(我自己日前常用7×35和12×60两架，出瞳均为5毫米)。
　　●双筒望远镜能否选择变倍的?
　　可以选择，但最好可变倍数不要太大。
　　变倍望远镜很方便、适合多种用途，是牺牲如下指标为代价的：
　　1、价格稍高
　　2、结构复杂，容易损坏
　　3、视角一般偏小
　　4、镜片多，分辨能力稍差
　　5、逆光表现不如固定倍数的，反差会低一些
　　●口径80毫米的折射望远镜，应该选择多大的放大倍数呢(即配什么目镜呢)?
　　80毫米折射望远镜，也是一款在价格、性能、可携带性等平衡得很好的种类，值得初学者选择。
　　假如夫镜焦距800毫米(f／10)，则根据公式，选择目镜焦距为32毫米、20毫米、12.5毫米、8毫米时，放大倍数分别为25、40、 64、100，出瞳分别为：3.2毫米、2毫米、1.3毫米、0.8毫米，亮度分别为10、4、1.6、0.6。其中，30毫米或更大焦距的目镜适合观察深空天体和彗星，而10毫水左右的目镜适合太阳系内天体、双星等观测。
　　●是否可以选配巴洛夫镜来提高放大倍数?
　　巴洛夫镜不仅可以提高最大放大倍数，便于仔细观察亮物体；还可以在较高的倍数下仍然采用同一个目镜(而不是采用短焦距的目镜，其出瞳距离和视角很可能比较小)来提高观察的舒适程度。如果你也这样想，买巴洛夫镜还是有用的。缺点是，引入了不稳定的因素，成像会受一定影响。

文章作者:覃　月
责任编辑:skylook