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天文爱好者望远镜制作 杨世杰 望远镜的发明延长了天文学家的视线。通过望远镜收集到的星光将比肉眼的要增加成千 上万倍，甚至百万倍。天文学家像“淘金者”一样渴望从收集到的“光的矿砂”中提炼出他 们所需要的信息。每一个天文爱好者当然也希望亲自通过望远镜来开阔一下自己的眼界。遗 憾的是他们能到天文台通过天文学家专用的望远镜来进行观测的机会实在是太难得了，而买 一架“像样”的现成望远镜往往又是力所不及。因此不少有志者就萌发出自己动手制造望远 镜的念头。确实有不少天文爱好者在艰苦地从事着这样的工作，而且制造出了不少具有极好 光学质量和结构别致的望远镜。这是因为他们有热忱和毅力，不因一时挫折而放弃新的努力。 他们认为，成功的喜悦和从中学到各种知识是比什么都值得自豪的报酬。 为了少走弯路，增加成功的把握，爱好者应事先对不同型式的望远镜作一番了解，然后 确定制作计划是十分必要的。根据望远镜采用的物镜（即用来聚集星光的那块直径较大的镜 头）形式可分成折射式和反射式二大类（图 1），另外还包括二者结合的折返射式作为第三 类。在折射式望远镜里用透镜作为物镜，光线需要在物镜中透过，所以必须要用透明度好， 内部均匀的光学玻璃来制造。即使最简单的消色差物镜也至少要用二块不同光学性质的透镜 组合而成。这种物镜共有4 个表面需要加工，而且透镜的材料、表面的曲度、表面间的厚度 和同心度都有严格的要求。这些对于既缺乏材料来源，又无成套设备的爱好者来说是比较困 难的。 图1 A 折射式望远镜 ①消色差物镜 ②目镜 B 反射式望远镜 ③凹面主镜 ④小平面镜 ⑤目镜 反射望远镜的物镜（有时也称主镜）是用凹的反射镜，光线只是在表面上反射而不需要 透过镜面内部，所以制作镜面的材料对光学性能没有什么要求。它可以采用一般的平板玻璃， 只要没有太多会被磨穿的气泡，即使透明度不好或有明显颜色的都无妨。反射镜本身是完全 消色的，只有一个表面需要精确加工，它的曲率半径和原定的有些出入仅影响其焦距而不会 影响成像的清晰度。为了镜面有高的反射能力，必须用真空镀铝或化学镀银的方法在表面加 上一层反射膜。反射膜层比较娇气，容易损坏，这是反射式望远镜的一个最主要缺点。但是 只要小心使用和保护，镀铝的镜面通常可以使用三年到五年。即使有了污损之后，还可以请 有条件的光学仪器厂把旧膜层退除后重新镀上新的反射膜，丝毫也不会改变原来的成像质 量。总之，制作反射式望远镜要比折射式的容易取得好的效果，这就是大多数天文爱好者制 作的望远镜都是反射式的缘故。 １ 望远镜的口径越大，它的集光能力就越大，只要条件允许，自然应该将口径做得大一些。 不过考虑到在采用手工磨制的情况下，镜面口径的大小要受到一定限制，口径过大，在磨制 时，人的体力消耗也大。而口径太小，则又拿握不稳，这些都不便于操作和保证质量。经验 表明，最合适徒手磨制的镜面口径是 10 到20 厘米左右。另一方面望远镜的镜筒长度直接决 定于物镜的焦距。牛顿式反射望远镜的目镜是位于镜筒上部的一则。如果我们希望观测时不 使用梯子或凳子，就要求镜筒指向天顶时，目镜的位置不要超过观测者眼睛的高度。所以主 镜的焦距不应超过2 米。从几何学原理上来说，能将平行光精确汇聚到一点的镜面形状应是 抛物面，而研磨形成的曲面都会自然地趋向球面(其中也包括平面) 。只有当镜面的焦比(即口 径与焦距之比）很小的时候，抛物面才和球面相接近，而且两者的差值还随口径增加。如口 径10 厘米，焦距80 厘米（焦比1 ∶8）的凹球面镜可以直接作为物镜使用，而口径20 厘米 的镜面必须把焦距做到 180 厘米（焦比 1 ∶9 ）以上才能使用，如果我们追求更大的口径， 那就要做好修改抛物面的思想准备，或者把焦距做得更长，并配上很长的镜筒。 最后，有一点必须记住：一架口径稍小，但成像优良的望远镜往往比一架口径更大而成 像质量差的望远镜能更有效地进行观测。所以在确定制作计划时不要过分追求大的口径，而 应该从物质条件、使用条件综合考虑，特别是在质量的保证方面多下功夫，才能取得更好的 实际效益。 从上边的情况出发，我们将以制造一架口径 15 厘米，焦距 150 厘米的牛顿式反射望远 镜作为目标（图2 ）。每个制作者还应根据自己的具体条件在尺寸上给于加大或缩小。