第一讲+光学望远镜设计基础

光学课程设计——望远镜系统结构参数设计一设计背景：在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。

如：天文、空间望远镜；地基空间目标探测与识别；激光大气传输、惯性约束聚变装置等等……二设计目的及意义（1）、熟悉光学系统的设计原理及方法；（2）、综合应用所学的光学知识，对基本外形尺寸计算，主要考虑像质或相差；（3）、了解和熟悉开普勒望远镜和伽利略望远镜的基本结构及原理，根据所学的光学知识（高斯公式、牛顿公式等）对望远镜的外型尺寸进行基本计算；（4）、通过本次光学课程设计，认识和学习各种光学仪器（显微镜、潜望镜等）的基本测试步骤；三设计任务在运用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或原理设计。

并介绍光学设计中的PW法基本原理。

同时对光学系统中存在的像差进行分析。

四望远镜的介绍1．望远镜系统：望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。

利用通过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。

又称“千里镜”。

望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。

望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫M）粗得多的光束，送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。

2．望远镜的一般特性望远镜的光学系统简称望远系统，是由物镜和目镜组成。

当用在观测无限远物体时，物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合，光学间隔d＝o。

当月在观测有限距离的物体时，两系统的光学问隔是一个不为零的小数量。

作为一般的研究，可以认为望远镜是由光学问隔为零的物镜和目镜组成的无焦系统。

这样平行光射入望远系统后，仍以平行光射出。

图9—9表示了一种常见的望远系统的光路图。

为了方便，图中的物镜和目镜均用单透镜表示。

这种望远系统没有专门设置孔径光阑，物镜框就是孔径光阑，也是入射光瞳，出射光瞳位于目镜像方焦点之外，观察者就在此处观察物体的成伤情况。

望远镜制作原理
望远镜是一种光学仪器，用于观测远处物体，提供高放大倍率和清晰度。

它的制作原理基于光学的一些基本原理和技术。

首先，望远镜通常由三个主要部分构成：目镜、物镜和支架。

目镜是望远镜的眼睛部分，负责放大和聚焦观测所需的光线。

物镜是望远镜的主要光学元件，负责收集和聚集来自观测目标的光线。

支架是望远镜的结构框架，用于固定和支撑目镜和物镜。

在望远镜中，物镜起着至关重要的作用。

它的设计和制作决定了望远镜的光学性能。

物镜通常由一定曲率的透镜或反射镜组成。

透镜望远镜使用透明物质如玻璃制成的透镜，反射镜望远镜则使用镜面反射光线的反射镜。

当光线进入望远镜时，首先经过物镜。

物镜收集光线并将其聚焦在焦平面上。

焦平面是光线汇聚的地方，也就是图像形成的地方。

接下来，目镜将焦平面上的光线再次聚焦，使图像放大并可见于人眼。

通过目镜观测图像时，可以使用不同的放大倍率来获得所需的视野和细节。

放大倍率取决于目镜的焦距和物镜的焦距之比。

较大的放大倍率可以提供更清晰的观测图像，但可能会降低视野范围。

此外，望远镜还可能配备附加的设备，如滤光器和减震装置，以提高观测质量和稳定性。

总结来说，望远镜的制作原理涉及光学元件的设计和制作，通过物镜和目镜的协同工作，聚焦和放大远处物体的光线，使其形成清晰可见的图像。

这些原理和技术使我们能够观测到远处的天体和其他物体。

第5节跨学科实践：制作望远镜课堂互动探究巩固复习教师引导学生复习上一节内容，并讲解布置的作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.新课导入PPT展示各种望远镜图片.在探索宇宙的过程中，人类离不开什么观测仪器呢？对，那就是望远镜．仰望灿烂的星空，借助望远镜可以将遥远的星空拉近一些．为什么望远镜可以帮助人看得更远呢？今天这堂课我们就研究望远镜的光学原理，并制作简易望远镜.进行新课知识点1 了解望远镜的基本原理1.望远镜教师播放PPT,学生查阅相关资料.总结：望远镜有不同的类型，其中有一种望远镜是由两组凸透镜组成的.靠近眼睛的叫作目镜，靠近被观察物体的的叫作物镜.物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成实像，目镜的作用相当于一个放大镜，用来把这个像放大.【学生实验】取两个焦距不同的放大镜，一只手握一个放大镜，焦距短的放在眼前作为目镜，焦距长的作为物镜.远离眼睛，通过两个透镜看前面的物体，调整两个放大镜间的距离，你会发现什么现象呢？【现象分析】利用距离物体较近的凸透镜使远处的物体成缩小的实像，这个实像再经过距离眼睛较近的凸透镜放大，就能看清楚较远处的物体了．【教师提问】这就是自制简易望远镜了．你能总结望远镜的结构及成像特点吗？【教师总结】备课笔记拓展延伸进行新课【教师PPT展示】成像光路图，并播放视频总结望远镜的相关知识．2.视角与望远镜的放大倍率【教师提问】细心的同学可能会有疑问：物体距离物镜很远，它的像却离物镜很近，根据前面探究的结果，这样所成的像是缩小的，为什么使用望远镜观察物体时会感到物体被放大了呢？【点拨】原来，我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要.视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关.望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大.【教师PPT展示】影响视角的因素：物体大小与物体远近．记忆口诀：距定物大视角大，物定距大视角小．【教师板书】1.视角的定义：从物体从物体两端向人眼所引的两条直线的夹角.2.视角的影响因素:视角的大小与物体本身的大小和物体到眼睛的距离有关.物体越大，物体距离眼睛越近，视角越大.3.开普勒望远镜的放大倍率:分析表明，开普勒望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比.备课笔记深度理解被观察的物体通过望远镜，第一次成倒立、缩小的实像，“倒立”是相对于物体而言的；第二次成正立、放大的虚像，“正立”是相对于第一次所成的像而言的.所以人眼通过望远镜看到的是物体倒立的像.深度理解使用望远镜时感觉物体被放大的原因我们感觉到物体的大小取决于被观察的物体对眼睛所成的视角的大小.望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大，所以感觉物体被放大了.进行新课拓展显微镜（1）显微镜的构造物镜的作用相当于投影仪的镜头，被观察的物体经物镜成一个倒立、放大的实像，该像落在目镜焦点以内；目镜的作用相当于一个放大镜，把物镜所成的实像再次放大.两次放大后，我们就可以看清肉眼看不见的微小物体，如图所示.知识点2 设计与制作简易望远镜【项目提出】科学家利用巨大的天文望远镜接收到来自遥远星系的信息.通过分析这些信息，人们对宇宙了解得越来越深入了.根据透镜成像的知识，同学们也可以自己制作一个如图所示的望远镜.【项目分析】要自己制作望远镜，同学们需要完成以下任务.1.了解望远镜的基本原理.2.设计一个望远镜，能够用它观察校园内远处的物体.3.根据你的设计方案，选用合适的器材，制作一个望远镜.【项目实施】1.设计简易望远镜自制的望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜.(１)确定望远镜的放大倍率:为了让成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率为2~3倍即可.进行新课(２)选择物镜和目镜:望远镜的物镜和目镜可以选择老人阅读用放大镜的镜片，也可以使用老花镜的镜片，还可以直接购买凸透镜.利用本章所学知识测量凸透镜的焦距，并根据放大倍率的要求，选择适当焦距的凸透镜分别作为物镜和目镜.在选择两块凸透镜时，除了需要满足焦距的要求，物镜的直径还要比目镜的直径大一些.测量凸透镜的直径，以便制作直径合适的镜筒.应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜，焦距较短、直径较小的凸透镜作为目镜.(３)设计镜筒:在用望远镜对不同远近的物体进行观察时，需要调节两块凸透镜间的距离.如图所示，镜筒可以设计成两段，让物镜的镜筒较目镜的镜筒粗一些，这样套在一起，便于在使用时调节.观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和；观察较近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些.2.制作及调试望远镜(１)制作:根据所选凸透镜的焦距和直径制作镜筒.例如，可以选用焦距约为20cm,直径约为5cm的物镜；焦距约为10cm,直径约为4cm的目镜.同学们可以想一想：对于上图所示的制作方案，你有没有办法减小望远镜两个镜筒间的缝隙？另外，还应注意每段镜筒的长度需合适，以便留出前后调节的空间.根据凸透镜的焦距、直径等数据，以及对镜筒长度的要求，我们可以利用现成的圆筒状物品(如装羽毛球的筒)，也可以通过截取适当尺寸的长方形纸板(如瓦楞纸板或其他材料)，并把它卷起来制成镜筒.(２)试用与调整:把目镜镜筒插入物镜镜筒内，把目镜放到眼前，通过望远镜观察远处的物体.在观察时要通过对镜筒长度的调节，改变物镜与目镜间的距离，直到在望远镜中看到远处物体清晰的像为止.【展示交流】同学们向其他同学展示自己的成果，介绍你的制作方案，分享你的收获.例如，在制作望远镜的过程中，你发现了哪些问题？你是如何改进的？还要倾听其他同学的讲解，看看对你有什么启发.同学之间相互评价，比一比谁的望远镜更完善.备课笔记使用望远镜看到正立的像的方法(１)使用两个相互垂直的平面反射装置把所成的像先上下颠倒一次，再左右颠倒一次.(２)物镜使用凸透镜，目镜使用凹透镜.方法指导减小望远两个镜筒间的缝隙的方法：（1）截取适当尺寸的长方形纸板，在目镜镜筒上进行缠绕以填充缝隙；（2）选用的两个凸透镜的直径不要相差过大注意:观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和；观察教近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些.。

第十五章 望远镜物镜设计望远镜一般由物镜、目镜、棱镜或透镜式转像系统构成。

望远镜物镜的作用是将远方的物体成像在目镜上，经目镜放大后供人眼观察。

如图15－1所示。

图15－1 望远镜系统§1 望远镜物镜的光学特性一 望远镜物镜的光学特性参数望远镜物镜的光学特性由焦距、相对孔径、视场等参数表示。

1 焦距望远镜物镜的焦距／物f 等于目镜焦距／目f 与望远镜倍率的乘积，因而，一般望远镜的倍率越高，物镜的焦距越长。

高倍望远镜物镜焦距可达到一米左右，天文望远镜物镜焦距可达到数米。

望远镜物镜的焦距大多在mm 500~100之间。

2 相对孔径在望远系统中，入射的平行光束经过系统后仍然为平行光束，因此物镜的相对孔径／物f D 与目镜的相对孔径／目f D /是相等的。

目镜的相对孔径主要由出射光瞳直径/D 和出射光瞳距离/p l 决定，目镜的出射光瞳直径一般为mm 4左右，出射光瞳距离/p l 一般要求mm 20。

为保证出射光瞳距离，目镜的焦距／目f 一般大于或等于mm 25，这样，目镜的相对孔径约为71~41。

所以，物镜的相对孔径不大，一般小于51。

但当物镜的焦距很长时，物镜的光瞳口径却可以很大，如天文望远镜中有口径为几米的物镜。

3 视场望远镜物镜的视场ω2与目镜的视场/2ω以及系统的视放大率Γ之间有如下关系：ωωtg tg ⋅Γ=/目镜视场因受结构限制，目前/2ω大多在070以下，这就限制了物镜的视场不会很大，一般在012以下。

二 望远镜物镜像差校正要求由于望远镜物镜的相对孔径和视场都不大，同时允许视场边缘成像质量适当降低，因此它的结构型式比较简单，故望远镜物镜要求主要校正球差、慧差、轴向色差，而不校正对应于像高/y 二次方的各种单色像差（像散、场曲、畸变）和倍率色差。

由于望远镜要与目镜、棱镜或透镜式转像系统组合起来使用，所以在设计望远镜物镜时，应考虑到它与其他部分之间的像差补偿关系。

在物镜光路中有棱镜的情况下，物镜的像差应当与棱镜的像差互相补偿，即棱镜的像差要靠物镜来补偿，由物镜来校正棱镜的像差。

光学课程设计望远镜系统结构设计姓名：学号：班级：指导老师:、设计题目：光学课程设计设计目的：运用应用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上, 完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或原理设计。

了解光学设计中的PV法基本原理。

二、设计原理:光学望远镜是最常用的助视光学仪器，常被组合在其它光学仪器中。

为了观察远处的物体，所用的光学仪器就是望远镜,望远镜的光学系统简称望远系统•望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。

所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。

它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统•其系统由物镜和目镜组成，当观察远处物体时，物镜的像方焦距和目镜的物方焦距重合，光学间距为零•在观察有限远的物体时，其光学间距是一个不为零的小数量，- 般情况下，可以认为望远镜是由光学间距为零的物镜和目镜组成的无焦系统常见望远镜按结构可简单分为伽利略望远镜，开普勒望远镜，和牛顿式望远镜。

常见的望远镜大多是开普勒结构，既目镜和物镜都是凸透镜（组），这种望远镜结构导致成像是倒立的，所以在中间还有正像系统。

上图为开普勒式望远镜，折射式望远镜的一种。

物镜组也为凸透镜形式，但目镜组是凸透镜形式。

为了成正立的像，采用这种设计的某些折射式望远镜，特别是多数双筒望远镜在光路中增加了转像稜镜系统。

此外，几乎所有的折射式天文望远镜的光学系统为开普勒式。

伽利略望远镜是以会聚透镜作为物镜、发散透镜作为目镜的望远镜（会聚透镜的焦距要大于发散透镜的焦距），当远处的物体通远物镜（u>2f ）在物镜后面成一个倒立缩小的实像，而这个象一个要让它成现在发散透镜（目镜）的后面即靠近眼睛这一边，当光线通过发散透镜时，人就能看到一个正立缩小的虚象。

伽利略望远镜的优点是结构紧凑，筒长较短，较为轻便，光能损失少，并且使物体呈正立的像，这是作为普通观察仪器所必需的。

教您天文望远镜基础知识入门一、望远镜种类（一）折射式望远镜折射式望远镜的构造如下图：折射式望远镜由两个透镜组成：固定在镜筒前端的是物镜（其口径大小直接决定望远镜的性能）；在镜筒尾端可以调换的是目镜。

上图为星特朗AstroMaster系列 90EQ优点：视野较大、星像明亮，使用和维护比较方便，反差及锐利度较同口径的反射镜佳，摄影及高倍行星观测，效果都相当不错。

缺点：有色像差(色差)问题，会降低分辨率。

（二）反射式望远镜反射式望远镜的构造如下图：上图为牛顿式反射式望远镜。

上图为星特朗AstroMaster系列130EQ优点：无色差、强光力和大视场，非常适合深空天体的目视观测。

缺点：彗差和像散较大，视野边缘像质变差，操作不太容易, 维护相对复杂。

（三）折反射式望远镜折反射式望远镜的构造如下图：上图为星特朗Omni XLT 127综合了折射镜和反射镜的优点：视野大、像质好、镜筒短、携带方便。

有施密特-卡塞格林式和马克苏托夫-卡塞格林2种。

三种类型望远镜优缺点对比：（1）折射式：通常小型（口径80毫米以下）折射望远镜具有便携优势，结构简单可靠性高，可以在旅行时随身携带。

在拍摄要求不高的情况完全可以满足摄影需求，而且与相机连接简单可以作为长焦镜头使用。

（2）反射式：大口径反射虽然不便携，但比其他类型望远镜有很多优势。

首先，造价低廉，很多爱好者可以自己磨制。

其次，大口径成像效果更好，利于高倍观测，而且焦比较小，适合观测和拍摄深空天体。

（3）折反式：折反同时具备折射式望远镜的便携和反射式望远镜的成像优势，但价格较贵。

三种望远镜优缺点对比：折射式优点：结构简单，便携，成像锐度好，缺点：镜筒封闭维护保养容易有色差、球差，口径大的价格相对较贵光学结构：物镜——目镜结构反射式优点：口径大，成像亮度高，无色差，价格相对便宜缺点：不便携，有球差，镜筒开放维护保养相对困难光学结构：反射镜——副镜——目镜结构折反式优点：便携，成像质量较好，镜筒封闭维护保养容易，缺点：口径相对较大结构复杂，在同口径其他类型望远镜中价格最贵光学结构：改正镜——反射镜——副镜——目镜结构二、常见的天文望远镜光学名词口径：指望远镜物镜的有效直径，口径大小直接决定望远镜性能。

光学课程设计望远镜系统结构设计指导教师：张翔专业：光信息科学与技术班级：光信息08级1班姓名：学号： 20080320目录第一部分设计背景 (1)第二部分设计目的及意义 (1)第三部分望远镜介绍 (1)3.1望远镜定义 (1)3.2望远镜分类及相应工作原理 (2)第四部分望远镜系统设计 (3)4.1开普勒望远镜 (3)4.2望远镜系统常用参数 (4)4.3外形尺寸计算 (6)4.4伽利略望远镜 (8)4.5物镜组的选取 (9)4.6望远镜像差类型及主要结构 (10)4.7双胶物镜与双分离物镜分析 (12)4.8内调焦望远物镜分析 (14)4.9目镜组的选取 (14)4.10目镜主要像差及分析 (17)4.11棱镜转像系统 (17)4.12转折形式望远镜系统 (18)4.13光学系统初始结构参数计算方法 (18)4.14应用光学系统中的光栅 (20)第五部分设计总结 (21)第六部分参考文献 (21)一．设计背景在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。

如：天文、空间望远镜；地基空间目标探测与识别；激光大气传输、惯性约束聚变装置等等。

其中我国以高功率激光科研和激光核聚变研究为目的的光电系统——“神光二号”，颇具代表。

“神光二号”对于未来的能源危机和我国的军事领域有着重要意义。

二．设计目的及意义运用应用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或远离设计。

了解光学设计中的PW法基本原理。

三．望远镜介绍3.1 望远镜定义望远镜是一种用于观察远距离物体的目视光学仪器，能把远物很小的张角按一定倍率放大，使之在像空间具有较大的张角，使本来无法用肉眼看清或分辨的物体变清晰可辨。

所以，望远镜是天文和地面观测中不可缺少的工具。

它是一种通过物镜和目镜使入射的平行光束仍保持平行射出的光学系统。

根据望远镜原理一般分为三种。

望远镜技术的光学设计在科学与技术的不断发展中，望远镜被广泛应用于天文学、地质学、生物学等领域，成为人类观察宇宙和探索地球的重要工具之一。

望远镜的光学设计是实现高分辨率、高清晰度观测的关键要素之一。

本文将探讨望远镜技术的光学设计。

1. 光学设计的基本原理望远镜的光学设计基于光线的传播和折射原理。

其基本部分包括目镜、物镜、镜筒等。

目镜负责接收入射光线，物镜负责集光和形成清晰的像，而镜筒则用于固定和调节镜头。

2. 光学系统的构成望远镜的光学系统由多个镜片组成，具体包括凹透镜、凸透镜、反射镜等。

这些镜片通过特定排列和调整，使得光线能够被正确地聚焦和成像，从而实现清晰的观测效果。

3. 光学设计的关键参数光学设计中的关键参数包括焦距、口径、孔径比等。

焦距决定了物镜和目镜之间的距离，而口径则决定了光线的收集能力。

孔径比是指目镜或物镜的直径与焦距的比值，它影响望远镜的分辨率和透明度。

4. 光学设计中的常见问题及解决方法在光学设计中，常见的问题包括像差、散焦、畸变等。

像差是指在成像过程中出现的形状或色彩的偏差，散焦是指焦距过长或过短导致的成像不清晰，而畸变则是指图像形状和大小的变形。

针对这些问题，可以通过使用特殊材料、添加补偿镜片或使用数字图像处理技术等方法进行修正和优化。

5. 光学设计中的创新与发展随着科技的进步，望远镜的光学设计也在不断创新和发展。

如今，采用自适应光学技术的望远镜可以根据大气条件和观测目标的特征进行实时调整，以获得更清晰的图像。

此外，光学干涉技术和多通道光谱学等新技术也为望远镜的光学设计提供了新的思路和方法。

6. 光学设计在不同领域的应用望远镜技术的光学设计在天文学、地质学、生物学等领域都有着重要的应用。

在天文学中，精确的光学设计可以帮助科学家观测和探索宇宙中的星系、行星等天体。

在地质学中，望远镜可以用于观测地球的地质结构和自然灾害等。

在生物学中，望远镜则可以用于观测微生物和细胞等微观结构。

总结：望远镜技术的光学设计是实现高清晰度、高分辨率观测的重要环节。

设计制作望远镜教学设计望远镜教学设计：一、教学目标：1.了解望远镜的基本原理和结构。

2.学习望远镜的使用方法和注意事项。

3.培养学生的观察力和科学思维能力。

二、教学内容1.望远镜的基本结构：物镜、目镜、支架等。

2.望远镜的原理：物镜和目镜的协同作用实现放大。

3.望远镜的分类和特点：天文望远镜、光学望远镜、电子望远镜等。

4.望远镜的使用方法：对准目标、调整焦距、观察戴眼镜等。

5.望远镜的注意事项：避免直接望太阳、保护镜片等。

三、教学过程1.导入：利用图片或实物引入望远镜的概念，激发学生的探索兴趣。

2.知识讲解：（1）望远镜的基本结构和原理。

通过图片、模型或视频介绍望远镜的组成部分和放大原理。

（2）望远镜的分类和特点。

让学生了解不同类型的望远镜，例如天文望远镜可以观测星体，光学望远镜利用透镜放大图像等。

3.实践操作：（1）分发望远镜模型或实物望远镜，让学生亲自体验操作。

引导学生正确地搭建和使用望远镜。

（2）安排户外实践活动，例如观察天空中的星星、观察远处的建筑等。

要求学生按照正确的方法和步骤使用望远镜，并记录观察结果和心得体会。

4.讨论总结：（1）让学生分享自己的观察结果和体会。

（2）引导学生总结望远镜的使用方法和注意事项。

（3）讨论望远镜在科学研究、天文观测等领域的应用。

5.作业布置：让学生回家观察自己身边的望远镜应用场景，如博物馆、天文观测站等，并写一篇相关的观察报告。

鼓励学生上网或阅读相关书籍深入了解望远镜的知识。

四、教学评价1.观察实践评价：根据学生的观察记录和实践表现评价其操作步骤是否正确，观察结果是否准确。

2.书面作业评价：评价学生对望远镜知识的理解和运用能力，论述是否清晰准确。

3.讨论活动评价：评价学生课堂表达和思维发散的能力。

总结：通过望远镜教学设计，学生可以了解望远镜的基本原理、结构和使用方法，培养他们的观察力和科学思维能力。

教学过程要注重实践操作和讨论总结，以促使学生深入理解和应用所学知识。

教您天文望远镜基础知识入门一、望远镜种类（一）折射式望远镜折射式望远镜的构造如下图：折射式望远镜由两个透镜组成：固定在镜筒前端的是物镜（其口径大小直接决定望远镜的性能）；在镜筒尾端可以调换的是目镜。

上图为星特朗AstroMaster系列 90EQ优点：视野较大、星像明亮，使用和维护比较方便，反差及锐利度较同口径的反射镜佳，摄影及高倍行星观测，效果都相当不错。

缺点：有色像差(色差)问题，会降低分辨率。

（二）反射式望远镜反射式望远镜的构造如下图：上图为牛顿式反射式望远镜。

上图为星特朗AstroMaster系列130EQ优点：无色差、强光力和大视场，非常适合深空天体的目视观测。

缺点：彗差和像散较大，视野边缘像质变差，操作不太容易, 维护相对复杂。

（三）折反射式望远镜折反射式望远镜的构造如下图：上图为星特朗Omni XLT 127综合了折射镜和反射镜的优点：视野大、像质好、镜筒短、携带方便。

有施密特-卡塞格林式和马克苏托夫-卡塞格林2种。

三种类型望远镜优缺点对比：（1）折射式：通常小型（口径80毫米以下）折射望远镜具有便携优势，结构简单可靠性高，可以在旅行时随身携带。

在拍摄要求不高的情况完全可以满足摄影需求，而且与相机连接简单可以作为长焦镜头使用。

（2）反射式：大口径反射虽然不便携，但比其他类型望远镜有很多优势。

首先，造价低廉，很多爱好者可以自己磨制。

其次，大口径成像效果更好，利于高倍观测，而且焦比较小，适合观测和拍摄深空天体。

（3）折反式：折反同时具备折射式望远镜的便携和反射式望远镜的成像优势，但价格较贵。

三种望远镜优缺点对比：折射式优点：结构简单，便携，成像锐度好，缺点：镜筒封闭维护保养容易有色差、球差，口径大的价格相对较贵光学结构：物镜——目镜结构反射式优点：口径大，成像亮度高，无色差，价格相对便宜缺点：不便携，有球差，镜筒开放维护保养相对困难光学结构：反射镜——副镜——目镜结构折反式优点：便携，成像质量较好，镜筒封闭维护保养容易，缺点：口径相对较大结构复杂，在同口径其他类型望远镜中价格最贵光学结构：改正镜——反射镜——副镜——目镜结构二、常见的天文望远镜光学名词口径：指望远镜物镜的有效直径，口径大小直接决定望远镜性能。

光学设计望远镜知识点望远镜是一种用于观察远处物体的光学仪器，它通过透镜或者反射镜的组合来聚集和放大光线。

光学设计是指将透镜和反射镜的曲率、材料和间距等参数进行优化，以达到最佳的成像效果和观测性能。

以下将介绍几个光学设计望远镜涉及的重要知识点和技术。

1. 望远镜光路的基本组成望远镜光路由目镜和物镜组成。

物镜的主要作用是使光线在经过一个聚焦点后尽可能地准确地再次聚焦，从而形成清晰的像。

目镜的作用是进一步放大这个像，使人能够观察到更多细节。

光路的设计是望远镜设计的基础。

2. 球面像差和色差球面像差是由于透镜或者反射镜的曲率不合适而导致的成像不完美的问题。

为了解决球面像差，可以使用非球面透镜或者增加镜片的数量。

另一个常见的问题是色差，这是由于透镜材料对不同波长的光折射率不同而引起的。

色差可以通过使用具有不同折射率的玻璃或者涂层来减轻。

3. 畸变和像场平直度畸变是指像中不同位置的物体放大率不同，造成成像不准确的问题。

畸变可以分为柱面畸变和畸变畸变两种类型。

像场平直度是指在整个视场范围内，像点的光轴是否足够平行。

通常，设计师需要通过优化透镜和反射镜的曲率以减小畸变和提高像场平直度。

4. 换能器和增益换能器是将光信号转换为电信号的装置，通常使用光电倍增管或者光电二极管。

增益是指光电信号在传输过程中的增加程度。

一个好的望远镜光学设计不仅要考虑到成像质量，还要注意提高光电信号的增益，以最大程度地提高观测的灵敏度和分辨率。

5. 孔径和分辨率孔径是指望远镜物镜或者反射镜的直径。

较大的孔径意味着能够收集更多的光线，因此能够提供更高的分辨率和更清晰的图像。

分辨率是指望远镜能够分辨两个相距很近的物体的能力。

分辨率与波长和孔径的关系密切，可以通过提高孔径或者缩短波长来提高分辨率。

6. 光学涂层光学涂层是一种在透镜或者反射镜表面添加的薄膜层，用于减少反射和增加透过率。

不同的光学涂层可以用于不同的目的，如抑制残余光、减轻色差和降低反射率。