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第八章 望远镜 望远镜光学系统是帮助人的眼睛观测远处物体，它具备一种基本性质，即入射和出射 的光束都是平行光束，因为无穷远处物发出光线经物镜成像在它的后焦面上，而它后焦面 与目镜的前焦面重合，所以，从目镜出射平行光线，这类望远镜光学系统叫做无焦系统（图 8-1）。当物在有限远但离物镜较远，或相对于物镜的入射孔径大得多时，经物镜成像可能不 在它的后焦面上，或物镜的后焦面与目镜的前焦面不重合，入射或出射光线可以不再是严 格的平行光线，此时，人的眼睛必调焦才能观测物，这类望远镜光学系统是有焦或远焦系 统（图 8-2 ）。因此，望远镜或用望远镜为主要部件的光学仪器种类很多，例如，单筒望远 镜，双筒望远镜（图 8-3 ），天文望远镜（图8-4 ），炮队镜，潜望镜，瞄准镜，测距仪，水 准仪和经纬仪等等。 图8-1 无焦系统 图8-2 远焦系统 图8-3 双目望远镜 92 图8-4 天文望远镜 §1 结构光路 望远镜光学系统最少由两大部分组成，简单的望远镜光学系统，例如，常见的单筒或 双筒望远镜，由物镜和目镜组成，它们可以是最简单的透镜，也可以是复杂的透镜组合。 它们工作方式多数是透射式的，但也有反射式（图 8-5 ）。最基本两种形式是伽利略望远镜 和开普勒望远镜。 伽利略望远镜（图8-6）的物镜是正透镜组合，目镜用的负透镜组合，无穷远处的物（平 行光线入射）经物镜成像于物镜头的后焦面上，该焦面也是目镜的前焦面，此像是目镜的 物，从目镜出射平行光线，即望远镜光学系统在无穷远成一正立的虚像。它以大的张角进 入人的眼睛，由于没有中间实像面，在物镜与目镜间不能装配分划板，因此，它可用于观 测，不能作瞄准用，由于伽利略望远镜的目镜是负透镜组合，所以，它具有结构简单，镜 筒短，获得正立的像和光能损失少等特点，被广泛用于大地测量和航空测量仪器里。 开普勒望远镜（图8-7 ）的物镜和目镜都用正透镜组合，远方的物体经物镜在它的后焦 面上形成物体的倒立的实像，目镜起一个放大镜的作用，使人的眼睛能够看到这个放大了 的像。物镜成像位置可以在目镜的前焦面上，此时，整个系统成像在无穷远处，也可以在 前焦面的附近，此时，整个系统成像在有限远处，一般是在人的眼睛明视距离的附近，由 于有中间实像面，在物镜与目镜间能够装配分划板，为了观测不同远近的物体，需要调焦， 即调节物镜与目镜间的距离，先调节目镜，看清楚分划板的刻线，再调焦看清楚物体。图 8-8 给出这两种最基本形式望远镜的光路，从图可以看出它们的异同之处，开普勒望远镜光 学系统成倒立的像，而伽利略望远光学系统成正立的像，所以，激光束的扩大或缩小经常 用它。 93 图8-5(a) 牛顿望远镜 图8-5(b) 格雷果里望远镜 图8-5(c) 卡塞格伦望远镜 图8-6 伽利略望远镜 图8-7 开普勒望远镜 94 图8-8 伽利略望远镜和开普勒望远镜对比 图8-9 望远镜光路 §2 性能参数 典型望远镜光学系统内物镜后焦面与目镜前焦面重合，其光学间隔是零，即△＝0， 正因为△＝0，此系统具有一些特点。图8-9 给出系统光路，利用第二章的（3 －19），（3 － 21a），（3 －33 ）, （3 －34 ）, （3 －35 ）和（3 －36 ）式，对此系统有： ① 物方焦距f 和像方焦距f ’ f ＝f f ／Δ （