望远系统及应用讲解.ppt

2.4望远系统及应用一、看得更远，一直以来都是人类的梦想中国古代浑天仪古代西方人所观察得到的星座图现代哈勃望远镜所拍的照片§4-5望远镜的放大本领一、定义：帮助人眼观察远处物体的放大镜。作用：将远物从物空间移至望远镜的像空间，从而增大对人眼的视角。∴人眼以对望远镜像空间的观察代替了对物空间的观察。性质：是一种放大镜。只是不是将物体直接放大，而是将”远物移近”，从而增大视角。二、结构及分类1、结构：物镜系统+目镜系统2、分类：①按物镜的种类分：A、反射式望远镜：物镜为反射镜；B、折射式望远镜：物镜为透镜。②按目镜种类分：A、开普勒望远镜：目镜为会聚透镜；B、伽利略望远镜：目镜为以散透镜。三、开普勒望远镜-U‘O-U‘’1、结构特点：物镜和目镜均为会聚透镜，且物镜像方焦点与目镜物方焦点重合。o1F1`F2o2物镜系统目镜系统UP`Q`2、原理：光路如图示无穷远处的物体PQ发出的平行光入射于物镜系统，成实像P‘Q’于像方焦平面上；因为物镜系统的像方焦平面与目镜系统的物方焦平面重合，故最终由目镜系统出射的光为平行光，成倒立像于无穷远处。（望远镜的结构都这样）PQQ‘’P‘’-U‘O-U‘’o1F1’F2o2物镜系统目镜系统UP`Q`PQQ‘’P‘’U-U‘’3、放大本领由于远物不能任意移近，但却有一定的视角U，当人眼前后移动距离不大时，U不变；即：当去掉望远镜而将人眼移至P1‘处观察远物时，人眼的视角注：C：目镜的物方焦平面在镜筒内，可以放置分划板叉丝进行测量；D：眼睛的位置O在镜筒之外，望远镜的视场较大。E：镜筒长度L=f1’+f2‘，镜筒较长。四、伽利略望远镜1、结构特点：物镜为会聚透镜和目镜为发散透镜，且物镜像方焦点与目镜物方焦点重合。U`O1O2F1`F2OU’’Q’’PQUU2、原理：光路如图示无穷远处的物体PQ发出的平行光入射于物镜系统，原应成实像P‘Q’于像方焦平面上；但成像前遇目镜，故作虚物对目镜成像；又因物镜系统的像方焦平面与目镜系统的物方焦平面重合，故最终由目镜系统出射的光为平行光，成正立像于无穷远处。Q`3、放大本领使用望远镜后，无穷远处的象对眼睛的张角为：未使用望远镜时，无穷远处物体对眼睛的张角为：伽利略望远镜的放大本领：④镜筒长度L=f1`-f2，筒长较短。①说明：②目镜的物方焦平面在镜筒之外，无法放置分划板；眼睛的位置O理论上位于镜筒之内，实际进入眼睛的光束的范围因此而受限制，故视场较小；注：望远镜不是将物直接放大，而是将物移近，从而增大视角。开普勒型望远镜的目镜为正光组，所以成像为倒像。望远镜的视觉放大率是由其组合方式决定的，与物像共轭位置无关。欲增大视觉放大率，必须增大物镜的焦距或减小目镜的焦距，但是开普勒望远镜的目镜焦距不能小于6mm，以便是望远系统保持一定的出瞳距来与人眼瞳孔重合。因此，增大物镜焦距是提高放大率的主要途径。因为一个光学系统的角放大率和垂轴放大率互为倒数，所以： β== 由此可见，望眼镜望远镜并没有放大物体，而是缩小成像。能够让人眼通过望远镜看清远距离物体是视角放大的结果，而非尺寸上放大物体。四、望远镜的转像系统通过开普勒望远镜目镜所看到的是倒像。在一般情况下，为了使用方便等，需要加入转像系统。转像系统有下列几个作用：1.将物镜所成的像颠倒，使得到在目镜前焦平面上得到正像，便于观察；2.利用转像棱镜以缩短或增长镜筒长度；3.利用转像棱镜折转光轴，使目镜位于使用要求的位置；4.当望远镜需要周视时用以补偿像的倾斜，从而在目镜前焦平面上保持正像。（1）单透镜转像系统（2）双透镜转像系统物镜转向镜目镜L物镜1234转向镜目镜dfafb场镜（3）棱镜转向系统保罗棱镜保罗棱镜(PorroPrism)又叫普罗棱镜，是光学上使用于光学仪器中，用来修改影像取向的一种折射式三棱镜。在使用上，光线由三棱镜中最大的面进入，经过斜面的两次全反射，再穿透原来的入射平面射出，影像会被翻转180°，并且会向原来进入的方向行进，也就是行进的方向也改变了180°。保罗棱镜最常被以双保罗棱镜的组合来成对使用，第二个棱镜相对于第一个被旋转90°。让光线穿越这样安置的两片三棱镜，棱镜系统的净效应是入射的光线被平行的改变行进方向，影像被旋转180°，双保罗棱镜