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望遠鏡選購指南（5）︰天文望遠鏡的目鏡、尋星鏡、導星鏡、轉儀鐘和終端設備

（2005年10月25日 11:28:56）

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天文望遠鏡的目鏡
當我們了解了天文望遠鏡的基本光學性能以後，有人可能會只注意了物鏡，而忽視了作為望遠鏡終端設備之一的目鏡，其結果常常使再好的望遠鏡物鏡系統也不能充分發揮其應有的本領，只能望天興嘆。

　　目視望遠鏡系統必須由物鏡系統和目鏡系統共同組成，目鏡的好壞直接影響目視系統的成像質量，特別在分辨天體的細節時，目鏡的質量尤為重要。

天文望遠鏡目鏡的作用為︰一，使入射到物鏡的平行光從目鏡出射時仍為平行光；二，將物鏡所成的像放大，這對于觀測有視面的天體和近距雙星等天體是十分重要的。目鏡的種類很多，比較常用的有︰惠更斯目鏡（用字母H表示，MH或HM表示惠更斯目鏡的改進型），這類目鏡適用于低倍率或中倍率的觀測；冉斯登目鏡（以字母R表示，適于用作裝有十字絲或標尺的目鏡），用在低倍率或中倍率的測量性觀測；凱涅爾目鏡（以字母K表示，是冉斯登目鏡的改進型），消除了冉斯登目鏡的色差，這種目鏡，視場大，常用在低倍率觀測上（如觀測彗星或大面積的天體）；普羅斯爾目鏡（以字母PL表示，由兩組消色差膠合透鏡組成），畸變小，視場大，適用于高倍率及投影觀測（如對行星或月球表面細節的觀測等），一般配備在較高級的天文望遠鏡中。

一架天文望遠鏡應備有多種目鏡，才能適應不同目的的觀測，也才能最大限度地發揮它應有的作用。曾有這樣的情況︰某單位從國外訂購了一架較好的天文望遠鏡，只有兩個目鏡，但說明書中介紹它有多種目鏡。經詢問，賣方說，因買方訂貨時設寫明。這是一個教訓。因此，訂購天文望遠鏡（特別是高檔望遠鏡）時，事前一定要做好充分的調查了解，可能的話，請比較內行的人把關，以免造成差錯與失誤。

天文望遠鏡的尋星鏡和導星鏡

　　天文望遠鏡的主鏡（即物鏡與目鏡系統）擔當觀測主角。但是，許多天文觀測不是光靠主鏡就能全部順利完成的，它也需要助手，這就是尋星鏡與導星鏡。

由于天文望遠鏡主鏡的視場一般都比較小，所以要直接在主鏡中尋找到觀測目標往往非常困難（因為在目標附近常常找不到任何可以參照對比的其他天體）。為了能迅速地搜尋到待觀測的天體，常常在主鏡旁附設一個低倍率、大視場的小型望遠鏡，它就是尋星鏡。尋星鏡一股都采用折射式的望遠鏡。它的光軸與主鏡光軸平行，這樣才能保證與主鏡的目標一致（天文望遠鏡出廠時，一般並未校準好此兩根光軸的平行，用戶需要先用地面目標來校調尋星鏡光軸與主鏡光軸平行，即先將望遠鏡主鏡對準地面上遠處的某一小目標，再校調尋星鏡的光軸，使該目標也落在尋星鏡的中心）。尋星鏡物鏡的口徑一般在50～100mm左右，視場在30°～50°左右，放大率在7～20倍左右，焦平面處裝有供定標用的分劃板。觀測時，先用尋星鏡找到待觀測的天體，將該天體調到尋星鏡的視場中央，這時，它也應出現在主鏡視場中央部分。

主鏡在進行較長時間的觀測時，為了及時糾正跟蹤中的誤差，在主鏡旁設置一個起監視作用的望遠鏡，

它就叫導星鏡，導星鏡的口徑、焦距與放大倍數均要比尋星鏡大，視場比尋星鏡小（觀測前同樣需要校調導星鏡光軸與主鏡光軸平行）。這樣，當觀測目標偏離主鏡中心時，在導星鏡中就能反映出來，可以及時將它調回視場中心。有些普及型天文望遠鏡只有尋星鏡與導星鏡之中的一個。

天文望遠鏡的轉儀鐘

在“天文望遠鏡的光學系統與機械裝置”一文中，我們已經知道望遠鏡在觀測時需要繞著赤經軸（極軸）旋轉以跟蹤天體的周日運動。為使鏡筒自動作跟蹤轉動，就需要安裝相應的驅動裝置，該裝置的機械電子系統叫轉儀鐘。本世紀以前的轉儀鐘，其動力靠鏈條式的重錘或發條提供，旋轉速度靠離心調速器來控制。現在轉儀鐘的動力靠馬達帶動，速度由天文鐘或無線電振蕩器來控制。導星是為了彌補自動跟蹤中所不可避免的誤差。

　　對于天文普及工作者或天文愛好者來說，選擇天文望遠鏡最好是要能跟蹤天體周日運動的赤道式裝置。

天文望遠鏡的終端設備

應該說沒有終端探測器的望遠鏡還稱不上是一個完整的望遠鏡，望遠鏡的物鏡將無窮遠的天體成像在焦平面上，再通過不同的終端探測器來接受所需要的信號。事實上人的眼楮就是一個天然的探測器，在天文觀測中除了用人眼外，還使用照相底片、光電光度計、CCD（電荷耦合器件）照相機、光譜儀等終端來接收和記錄信息。對于大部分愛好者來講，主要還是使用照相底片來進行天文觀測。當然，目前已有越來越多的的學校和個人開始使用數碼相機和非專業級的CCD接收器（如LPI系統等）來觀測與進行數據處理，

使得觀測與數據處理的水平大大前進了一步。

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責任編輯:skylook

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相關信息:

望遠鏡選購指南（4）︰天文望遠鏡的光學系統與機械裝置

望遠鏡選購指南（1）︰望遠鏡知識入門

望遠鏡選購指南（2）︰怎樣選擇雙筒望遠鏡

望遠鏡選購指南（6）︰天文望遠鏡的選擇、維護與保養

望遠鏡選購指南（3）︰天文望遠鏡的基本光學性能指標

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文章評論(1):

如何選購你的第一台天文望遠鏡（2007年07月16日 15:00:55 - 游客）
最近經常有讀者來信詢問，如何才能找到適合自己觀測用的天文望遠鏡，為此，本刊特地邀請中國國家天文台姜曉軍博士，對一些讀者的疑難問題，進行了解答，還特別提到自己在進行天文觀測中的一些體會，相信會對讀者有所啟迪。
　　要觀測大多數有趣的天象，天文望遠鏡是必備的工具。但是目前在市場上望遠鏡的種類繁多，質量參差不齊，希望本文能夠為天文愛好者選購自己的第一台天文望遠鏡提供一些幫助。
　　一台完整的天文望遠鏡應該至少包括物鏡、鏡筒、調焦器、目鏡和支架等幾個部分，有些望遠鏡還包含尋星鏡，導星鏡，攝影裝置等附件。
　　物鏡是望遠鏡中最為關鍵的部件，物鏡的口徑(即直徑)決定了望遠鏡的聚光能力，由于物鏡都是圓形的，因此望遠鏡的聚光能力與口徑的平方成正比，比如口徑7厘米的望遠鏡的聚光能力就是5厘米望遠鏡的1倍，口徑越大就能夠看到越暗淡的天體，物鏡的質量還在很大程度上決定了望遠鏡的成像質量；鏡筒是安放物鏡和調焦器的圓筒，它還起到遮擋雜散光的作用，好的鏡筒應當堅固而輕便，並在內部作消光處理；調焦器一端連接鏡筒，另一端連接目鏡，一般通過齒輪-齒條機構做精細的前後運動來對望遠鏡進行調焦，高質量的調焦器應該運動平順，並且有鎖定焦點的頂絲；目鏡決定了望遠鏡目視觀測的放大率和視場，望遠鏡的放大率等于物鏡的焦距除以目鏡的焦距，比如物鏡的焦距是500毫米，使用焦距25毫米的目鏡放大率為20倍，使用焦距10毫米的目鏡放大率為50倍。望遠鏡的視場等于目鏡的表觀視場除以放大率，目鏡的表觀視場廠家一般都會給出，通常為40°～50°，表觀視場大于60°的目鏡就是廣角目鏡了。
　　天文望遠鏡由于較大較重，放大率又比較高，需要一個穩固的支架才能夠充分發揮其光學性能。常用的望遠鏡支架有兩種︰一種是地平式支架，望遠鏡通過繞方位和俯仰兩個相互垂直的軸的旋轉來指向天上的任意位置。地平式支架的好處是結構簡單，易于使用，價格也便宜。另外一種支架稱為赤道儀，圖1中的望遠鏡使用的就是這種支架，它的上面也有兩個互相垂直的軸，分別稱為極軸和緯軸，在使用時要將極軸指向北天極(即調整到與地球的自傳軸平行)，再分別轉動極軸和緯軸就可以將望遠鏡指向天上的任意位置了。赤道儀的結構較為復雜，因此價格一般比較貴，操作也比平式支架復雜一些。但是我們知道，由于地球的自轉，使得我們看到的天體都在每天東升西落，天文學上將這種現象稱為天體的周日視運動。赤道儀的優勢在于追蹤天體的周日視運動時只需要極軸轉，而且望遠鏡的焦面是不轉的，方便高倍率觀測和天體攝影。有些赤道儀還帶有馬達可以自動跟蹤天體的周日視運動。

　　適合天文愛好者使用的望遠鏡主要有三種類型︰
　　‧折射望遠鏡︰物鏡為凸透鏡，位于鏡筒的前端，來自天體的光線經物鏡折射後成像在焦面上，故稱為折射望遠鏡，圖1便是一台折射望遠鏡。市場上見到的大部分天文望遠鏡都是折射式的。現在幾乎所有的折射式望遠鏡物鏡都是消色差結構的，這種物鏡由不同玻璃材質的一塊凸透鏡和一塊凹透鏡組成，可以部分消除由于玻璃對不同顏色的光線的折射率不同而帶來的色差。但是要完全消除肉眼可見的光譜範圍內的殘余色差，需要使用昂貴的超低色散玻璃，這會大大增加望遠鏡的成本，這種望遠鏡稱為復消色差折射望遠鏡(簡稱APO折射鏡)，APO折射鏡的成像質量是完美的，但是價格過分昂貴，不在適合初學者選用的望遠鏡之列。好在普通的消色差折射鏡也完全能夠滿足一般天文觀測的需要，而且具有易于使用和維護的優點。
　　‧牛頓式反射望遠鏡︰是由著名的英國科學家牛頓發明的，故得名。牛頓式反射望遠鏡的物鏡是一個凹的反射鏡，位于鏡筒的後部，星光從鏡筒的前端進入鏡筒，被反射鏡反射後聚焦在鏡筒的前端附近，為了便于安放目鏡，在光線聚焦前由一片小的平面鏡(稱為副鏡)將匯聚光反射的鏡筒的外側，調焦器和目鏡便安放在鏡筒前端的外側。牛頓式反射望遠鏡的最大優點在于相同口徑時比折射望遠鏡便宜，而且由于光線不進入玻璃的內部，也就沒有色差；但是缺點是副鏡的擋光會降低成像的反差，目鏡在鏡筒的前端使用也不夠方便，長途運輸時的震動還會改變主鏡和副鏡光軸的相對位置，需要經常的調整。
　　‧折反射望遠鏡︰這類望遠鏡的前端是一片改正透鏡，光線經主鏡和副鏡的兩次反射後在鏡筒的後端成像，在相同的焦距下，折反射望遠鏡的鏡筒是三種望遠鏡中最短的，因此非常便攜。這類望遠鏡根據改正鏡的不同可分為施密特-卡塞格林式和馬克甦托夫-卡塞格林式兩種。折反射望遠鏡的價格介于折射望遠鏡和反射望遠鏡之間，成像質量雖然不及高級的折射鏡，但完全可以勝任一般的天文觀測。由于鏡筒結構緊湊，重量輕，對磕架的要求也較低。

　　了解了望遠鏡的結構和類型，就可以選擇適合自己要求的望遠鏡了，下面還有幾條建議︰
　　1.望遠鏡的放大率配置要合理︰要充分發揮天文望遠鏡的威力，要為它配備不同焦距的幾只目鏡，以便得到不同的放大率。一般來說低倍率時望遠鏡有較大的視場，而高倍率時能夠看到更暗的天體和更微小的細節。但是要注意為了充分利用物鏡匯聚的光線，望遠鏡的最低倍率不應低于口徑厘米數的1.4倍，比如口徑10厘米的望遠鏡，當放大率低于14倍時，就會有一部分光線無法進入使用者的瞳孔；同樣，望遠鏡的最高放大率也是有限制的，放大率過高並不能看到更多的細節，反而會帶來成像暗淡模糊，視場狹小等問題。望遠鏡的最高放大率與望遠鏡的口徑、光學質量、大氣的穩定程度等都有關系，對于普通的望遠鏡和一般的觀測條件，建議最高放大率不要超過口徑厘米數的15倍。
　　2.支架要穩固︰這是一個容易被忽視的問題，我曾經試用過多台價格在兩三百元的普及型望遠鏡，感覺光學質量普通能夠接受，但是支架不穩定嚴重影響了使用，尤其是使用較高放大率的目鏡時，由于視場狹小，很多時候根本無法將要觀測的天體放入視場。除了支架要穩固，最好還能夠有微動機構，以方便找星。
　　3.調焦器的接口要標準︰目前種類最多的天文目鏡和附件的接口直徑是1.25英寸(約31.7毫米)，有些攝影附件和低倍廣角目鏡的接口直徑為2英寸(約50.8毫米)。為了能夠充分發揮望遠鏡的潛力，最好選擇調焦器直徑等于或大于2英寸的望遠鏡，這樣使用轉接環就可以用上各種目鏡和附件了。還有一些目鏡的接口直徑0.965英寸(約24.5毫米)，但是現在能夠買到的這類接口的目鏡和附件已經越來越少了，由于這類接口的直徑最小，難以通過轉接裝置使用較大的目鏡和附件，因此應該盡量避免選擇0.965英寸接口的望遠鏡。

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