实验牛顿反射望远镜的设计

大学物理牛顿环实验一、实验目的1、观察牛顿环的干涉现象2、研究干涉现象与光波的波动性质3、学习使用分光仪、读数显微镜的方法二、实验原理牛顿环是一种典型的干涉现象，它是由一束光分成两束相干光，在空间叠加而成。

当一束光照射在玻璃表面时，会产生反射和透射两种现象。

反射光会在玻璃表面形成亮斑，而透射光则会继续传播。

当透射光再次照射到玻璃表面时，会再次产生反射和透射，形成一系列的反射和透射光。

这些反射和透射光会相互干涉，形成明暗相间的条纹，这就是牛顿环。

三、实验步骤1、调整分光仪，使一束光通过玻璃棱镜，分成两束相干光，并在空间叠加。

2、调整分光仪的望远镜，观察到清晰的牛顿环。

3、使用读数显微镜测量牛顿环的直径，并记录下来。

4、改变分光仪的棱镜角度，观察干涉条纹的变化，并记录下来。

5、分析实验数据，得出结论。

四、实验结果与分析1、实验结果在实验中，我们观察到了清晰的牛顿环干涉现象，并且使用读数显微镜测量了牛顿环的直径。

随着分光仪棱镜角度的变化，干涉条纹也会发生变化。

2、结果分析通过实验数据，我们可以得出以下（1）牛顿环是由两束相干光在空间叠加而形成的干涉现象。

（2）干涉条纹的明暗交替是由于两束光的相位差引起的。

（3）通过测量牛顿环的直径，我们可以计算出光波的波长。

（4）随着分光仪棱镜角度的变化，干涉条纹会发生变化，这是因为光的波长和入射角发生了变化。

五、结论通过本次实验，我们深入了解了干涉现象与光波的波动性质，学习了使用分光仪、读数显微镜的方法。

这对于我们今后在光学领域的研究具有重要意义。

大学物理牛顿环实验一、实验目的1、观察牛顿环的干涉现象2、研究干涉现象与光波的波动性质3、学习使用分光仪、读数显微镜的方法二、实验原理牛顿环是一种典型的干涉现象，它是由一束光分成两束相干光，在空间叠加而成。

当一束光照射在玻璃表面时，会产生反射和透射两种现象。

反射光会在玻璃表面形成亮斑，而透射光则会继续传播。

当透射光再次照射到玻璃表面时，会再次产生反射和透射，形成一系列的反射和透射光。

基于Zemax的牛顿望远镜的设计基于Zemax的牛顿望远镜的设计 (1)1、简介 (1)2、优缺点 (3)2.1优点： (3)2.2不足： (3)3、Zemax设计 (4)3.1 设计要求 (4)3.2 设计过程 (4)4、参考与鸣谢 (8)5、附录：望远镜的性能简介 (9)5.1 物镜的光学特性： (9)5.2 物镜的结构样式： (10)5.3 系统的整体性能： (11)1、简介1670年，牛顿制备了第一个反射式望远镜。

他使用凹面镜（球面）将光线反射到一个焦点，如图1，2。

这种方法比当时望远镜的放大倍数高出数倍。

图1，2老牛本准备用非球面（抛物面），研磨工艺所限，迫使其采用球面反射镜做主镜：将直径2.5厘米的金属磨制成一个凹面反射镜，并在主镜的焦点前放了一个与主镜成45°的反射镜，使经主镜反射后的会聚光经反射镜后以90°反射出镜筒后到达目镜。

如图3，4。

球面镜虽然会产生一定的象差，但用反射镜代替折射镜却是一个巨大的成功。

所有的巨型望远镜大多属于反射望远镜，牛顿望远镜为反射望远镜的发展辅平了道路。

从牛顿制作出第一架反射望远镜到今天，300多年过去了，人们在其中加入了其他的设计，产生了许多的变形。

例如，在牛顿式望远镜中加入一组透镜，就产生了施密特-牛顿式，除此之外，还有许多的变形，但他们的基本结构都是牛顿式的。

图3，4在今天，世界上一些最为著名的望远镜都是采用牛顿式的结构。

例如，位于巴乐马山天文台的Hale天文望远镜，其主镜的尺寸为5米；W.M. 凯克天文台的Keck天文望远镜，其主镜由36块六角形的镜面拼接，组合成直径10米的主镜；还有哈勃太空望远镜，也是牛顿式望远镜。

牛顿反射望远镜采用抛物面镜作为主镜，光进入镜筒的底端，然后折回开口处的第二反射镜（平面的对角反射镜），再次改变方向进入目镜焦平面。

目镜为便于观察，被安置靠近望远镜镜筒顶部的侧方。

牛顿反射望远镜用平面镜替换昂贵笨重的透镜收集和聚焦光线，结构较简单。

望远镜的发明故事望远镜开阔了人们的视野，在科技、军事、经济建设及生活领域中有着广泛的应用，天文望远镜有“千里眼”美誉之称。

那么，望远镜是怎样发明出来的呢?让我们追溯历史，去寻觅天文望远镜在发展进程中留下的足迹。

早先的望远镜是玩具17世纪初，在荷兰的米德尔堡小城，眼镜匠利珀希几乎整日在忙碌着为顾客磨镜片。

在他开设的店铺里各种各样的透镜琳琅满目，以供客户配眼镜时选用。

当然，丢弃的废镜片也不少，被堆放在角落里的废镜片成了利珀希三个儿子的玩具。

一天，三个孩子在阳台上玩耍，小弟弟双手各拿一块镜片靠在栏杆旁前后比划着看前方的景物，突然发现远处教堂尖顶上的风向标变得又大又近，他欣喜若狂地叫了起来，两个小哥哥争先恐后地夺下弟弟手中的镜片观看房上的瓦片、门窗、飞鸟……它们都很清晰，仿佛是近在眼前。

利珀希对孩子们的叙述感到不可思议，他半信半疑地按照儿子说的那样试验，手持一块凹透镜放在眼前，把凸透镜放在前面，手持镜片轻缓平移距离，当他把两块镜片对准远处景物时，利珀希惊奇地发现远处的视物被放大了，似乎就在眼前触手可及。

这一有趣的现象被邻居们知道了，观看后也颇感惊异。

此消息一传开，米德尔堡的市民们纷纷来到店铺要求一饱眼福，不少人愿出一副眼镜的代价买下可观看物景变近的镜片，买回去后当作“成人玩具”独自享用，结果废镜片成了“宝贝”。

受此启示，具有市场经济头脑的利珀希意识到这是一桩有利可图的买卖，于是向荷兰国会提出发明专利申请。

1608年10月12日，国会审议了利珀希的申请专利后给予了回复，受理的官员指着样品对发明人提出改进要求：能够同时用两只眼睛进行观看；“玩具”是大类，申请专利的这个玩具应有具体的名称，利珀希很快照办了。

接着他又在一个套筒上装上镜片，并把两个套筒联结，满足了人们双眼观看的要求，又经过冥思苦想将这个玩具取名为“窥视镜”。

这一年的12月5日，经改进后的双筒“窥视镜”发明专利获得政府批准，国会发给他一笔奖金以示鼓励。

1. 口径这是选择天文望远镜时最重要的因素，望远镜的口径是指望远镜物镜的玻璃直径或者是主要的镜片大小，用毫米或者是英寸来表示。

口径越大对于光线的收集的能力就越强，成像就越好。

口径越大呈现出的画面细节也就越清晰，比如：在观测一个M13的球状星云的时候，用4英寸的口径的望远镜需要用150的电源，但是用8英寸的口径的望远镜也用同样的电源，但是星云图像比用4英寸的清晰16倍。

即使是微弱光线下的星星也能看得清楚。

考虑到使用者需要的是一个物美价廉并且便于携带的望远镜，尽可能选择大口径的望远镜。

大口径的望远镜拍下的照片，对比度更高，分辨率更好，并且更加清晰。

塞莱斯特望远镜有“5英寸口径”“8英寸口径”“14英寸口径”。

2.焦距焦距是指在光学系统中从透镜（或者主平面镜）到望远镜焦点的距离（用毫米来表示）。

总的来说，望远镜的焦距越长那么它的吸收光线的能里也就越大，图像成像也越大，视野范围也越小。

例如，一个望远镜的焦距是2000mm，放大倍率是焦距1000mm的两倍，视野范围是它的一半，大多数的望远镜的焦距都是指定的，如果你不知道这个焦距但是你知道焦比，你也可以通过一下公式计算出来：焦距=口径（mm）x焦比，例如：一个8英寸（203.2mm）口径的望远镜，焦比是f/10，则它的焦距就是203.2x10=2032mm。

3.分辨率这是望远镜呈现图像细节的能力，分辨率越高细节呈现就越好，口径越大，的望远镜，如果光学质量好那么分辨率就越高。

4.分辨能力这个涉及到“道斯限制”。

区分出两颗挨得很紧的双子星，理论上望远镜的分辨能力是由4.56除以望远镜的口径决定的。

例如：一个口径为8英寸的分辨能力就是0.6（4.56/8=0.6）直接影响望远镜的分辨能力的因素就是望远镜的口径，因此口径越大的望远镜，分辨能力越好。

然而分辨能力也取决于大气流的影响和人们观察物体的敏锐程度。

5. 对比度理想的图像最大对比度需要被观测的物体的对比度较低，比如：月球和行星。

[光学]DIY牛顿反射式望远镜
极客迷2012-8-27 12:55| 发布者: maxuejian | 查看: 39167 |原作者: 马雪健
上图为反射式望远镜原理图
上图为折射式望远镜原理图
或许许多人亲手制作过折射式望远镜，即一个凸透镜和一个凹或凸透镜前后放置，便能拉近远处的物体。

但相比之下，反射式望远镜有它自己的优点。

从天文学应用上说，专业反射镜的造价和技术要求要比专业折射镜低得多，并且不存在色差，因此世界上绝大多数的大型望远镜都是折射式。

因此，对于我们来说，了解反射式望远镜的原理也是必要的。

接下来，简单介绍一下制作原理上的牛顿反射式望远镜的方法步骤。

以下步骤仅供参考，实际操作需要根据实际情况自行定夺。

材料(如下图)：凹面镜(物镜)、凸透镜(目镜)、平面镜(副镜)、硬纸板(镜筒)、黑色卡纸(遮光)、胶棒、胶带、剪刀、螺丝刀、螺丝、玻璃刀、尺子、纸笔等
简略步骤：
1.将家用梳妆镜撬开，得到平面镜
2.根据凹面镜规格，用玻璃刀(注意安全!)割出一定大小的平面镜作副镜(在专业望远镜中，这一步骤有着严格的数学依据，且副镜为标准的椭圆，但为了方便，在此便使用矩形副镜，副镜的长为宽的√2倍(即约1.414倍)，宽不超过凹面镜的半径即可)
3.根据凹面镜周长割出两个相应大小硬纸板作上下两节镜筒(分为上下两节是为了镜筒能够伸缩调焦)
4.制作目镜(这里采用了两个手持双筒望远镜物镜(凸透镜)重叠来做目镜，目的是使焦距缩短，而反射式望远镜的放大倍数遵循这样一个公式：放大倍数=物镜(凹面镜)焦距/目镜(凸透镜)焦距，因此缩短目镜焦距能够增加放大倍数)
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牛顿式反射望远镜原理
牛顿式反射望远镜是一种光学仪器，由英国科学家艾萨克·牛顿在1671年发明并制成原型。

牛顿式反射望远镜的原理是利用反射光学的原理，在望远镜外部加一面凸面镜（又称
称之为二次镜），将物体的光线反射到侧面的目镜上，形成放大的像。

反射光学与折射光
学相比，更加具有实际应用的意义。

因为反光镜的镜面相对比较容易制造成形，而且可以
避免透光物体光的折射和色散的缺点。

牛顿式反射望远镜的构造由镜筒、凸面镜、主镜、目镜等组成。

凸面镜是安装在镜筒
的侧面，主要用于把光线反射到目镜上。

主镜是镜筒的后面，主要用于把光线汇聚，形成
照射面积较小的光斑，这样可以提高望远镜的光学分辨率，使观察的物体更加清晰。

目镜
则是安装在光路的中央位置，可以调节成满意的观察位置，一般分为2.-24倍，4-50 倍两种倍数。

牛顿式反射望远镜的镜面都是搭配弧度比较小的曲面，因为弧度越小，偏差就越容易
控制。

同时，镜面也具有很好的光学性质，它能够把外界的光线反射到目镜上，并以一定
的倍数放大。

这样就达到了观察远方物体的目的。

除此之外，牛顿式反射望远镜还有一个重要的优点，就是可以避免由于光线通过透光
物体所产生的散射、色散等一系列光学缺点，使得它在天文学研究、星空观测等方面得到
广泛的应用。

总之，牛顿式反射望远镜利用凸面镜和主镜的反射光学原理，可以把外部的光线汇聚，在目镜上放大成像，非常适合用于天文学研究、星空观测等方面。

牛顿反射式天文望远镜原理
牛顿反射式天文望远镜是一种望远镜的设计，它采用了牛顿反射的原理。

这种望远镜具有一个中央凹面镜头和一个斜置的次级镜头，次级镜头将反射光线向侧面聚焦。

通过这样的设计，牛顿反射式望远镜可以在较短的长度内实现更长的焦距，从而达到更高的放大倍率。

其中，中央凹面镜头用来收集光线，将其反射到次级镜头上。

次级镜头将反射光线聚焦到侧面，最终通过眼镜筒让观察者观察。

由于该望远镜采用反射原理，因此不需要像折射式望远镜那样使用透镜，减少了像差和色差的问题，同时也不需要特别精确的加工制造，降低了成本，比较适合大规模生产。

牛顿反射式望远镜在天文学、天体物理学等领域得到了广泛应用。

当前，一些大型望远镜如美国哈勃望远镜、欧洲极大望远镜等均采用了牛顿反射式望远镜的原理。

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牛顿式望远镜的原理和应用1. 牛顿式望远镜简介牛顿式望远镜是一种常见的望远镜设计，由英国科学家艾萨克·牛顿于17世纪提出，并于1668年首次制造成功。

相比于其他设计，牛顿式望远镜具有简单、紧凑和高质量成像的优势。

2. 牛顿式望远镜的结构牛顿式望远镜由以下几个主要部分组成：•主镜：主镜是望远镜的核心组件，通常为抛物面形状。

它负责收集和聚焦光线。

•次镜：次镜是放置在主镜上方的平面镜。

它起到反射和改变光线方向的作用。

•接收器：接收器是设在次镜背后的组件，用于接收聚焦后的光线并转化为图像。

•眼镜：眼镜位于接收器的一侧，用来观察和放大转化后的图像。

•支架和调节装置：支架和调节装置用于固定和调整望远镜各个部分的位置和角度。

3. 牛顿式望远镜的工作原理牛顿式望远镜利用反射原理工作。

光线从天体上射向主镜，被主镜聚焦后反射到次镜上。

次镜将光线反射到接收器上，接收器将光线转化为图像，然后通过眼镜观察和放大图像。

牛顿式望远镜的主要工作原理可以归纳为以下几个步骤：1.光线入射：天体的光线从主镜入射。

2.聚焦反射：主镜将光线聚焦到次镜上。

3.光线反射：次镜反射光线到接收器上。

4.图像形成：接收器将光线转化为图像。

5.观察放大：通过眼镜观察和放大图像。

4. 牛顿式望远镜的优势和应用牛顿式望远镜相比其他望远镜设计具有一些明显的优势，因此在科学研究、天文观测和业余爱好者中得到广泛应用。

4.1 优势•简单紧凑：牛顿式望远镜采用反射原理，使得望远镜的结构相对简单且紧凑，易于制造和维护。

•高质量成像：由于主镜为抛物面形状，可以有效消除像差，使图像质量较高，尤其针对大口径望远镜。

•方便观察和调整：眼镜的位置便于观察，支架和调节装置可以方便地调整望远镜各个部分的位置和角度。

4.2 应用•天文观测：牛顿式望远镜在天文学中应用广泛。

其高质量成像和紧凑结构使得其适用于天体观测和研究。

•科学研究：以牛顿式望远镜为基础的引力波探测器等设备在科学研究中得到广泛应用。