天文望远镜的改进——折射望远镜和反射望远镜

随着伽利略发明天文望远镜用于天文研究，望远镜开始逐渐进入科学家的视野，成为天文学家进行天文观测不可缺少的工具。为了使天文观测结果更加准确和清晰，许多科学家致力于改进天文望远镜，一种观察天空的锐利工具。每一次改进都会使仪器越来越好，同时，每一次改进也会带来激动人心的新发现。让我们来看看望远镜的发展历史。

在伽利略制造了第一架天文望远镜之后，德国天文学家约翰尼斯·开普勒(Johanns Kepler，1571630)也在1611年根据李普希茨望远镜的原理制造了一架天文望远镜，并首次声称发现了太阳黑子。开普勒天文望远镜由两个凸透镜组成。前面的凸透镜是收集光线的物镜，后面的凸透镜是再次放大场景的目镜。它的视野比伽利略望远镜更广，但只有放大的物体的倒影才能透过它看到。也有数据显示开普勒实际上并没有制造这样的望远镜，但它只是在屈肌光学中被引入，真正的制造者是萨依纳。1613年至1617年间，萨纳首次制造了这台望远镜，并按照开普勒的建议制造了一台带有第三个凸透镜的望远镜，将一台由两个凸透镜组成的望远镜的倒像变成了正像。据说，萨依纳制造了8架望远镜来观察太阳。他发现无论哪一个都能看到相同形状的太阳黑子。因此，他驳斥了许多人的观点，太阳黑子可能是由镜头上的灰尘引起的幻觉，证明太阳黑子确实是观察到的真实存在。

为了在观察太阳时保护自己的眼睛，萨纳还为望远镜安装了特殊的遮光玻璃。据说伽利略最终伤了眼睛，几乎失明，因为他没有这个保护装置。1665年，荷兰的惠更斯制造了一架镜筒长度接近6米的望远镜，配有他自己制造的更好的透镜。该望远镜不仅具有较高的清晰度和放大率，而且能有效降低折射望远镜的色差。据说他后来制造了一架近41米长的望远镜。

在牛顿之前，所有的望远镜都是折射望远镜。这些望远镜的特点是它们都使用透镜作为物镜。虽然通过加长镜筒和精密加工透镜可以减少色差，但色差并没有完全消除。牛顿在研究了望远镜之后，从他自己的光学知识中得出结论，制造高质量的带透镜的望远镜是不可能的。因为单层透镜都产生牛顿反射望远镜的色散，但后来的事实证明他过于悲观。1688年(一些数据显示是1668年)，牛顿制造了世界上第一台反射望远镜，成功地消除了带透镜的折射望远镜的色差。牛顿的望远镜很小，长度不到一英尺，但可以放大40倍，并且可以清楚地看到木星的卫星、金星的盈亏等。，并且易于维护。牛顿望远镜的制造原理是:用凹面镜和平面镜对物体成像，然后通过凸透镜(目镜)从侧面观察。后来，牛顿制造了一个更大的反射望远镜，并把它交给了英国皇家学会。它仍然保存在皇家学会的图书馆里。

牛顿反射望远镜

威廉·赫歇尔是反射望远镜的大师。他在1773年开始研磨望远镜，一生中制造了数百台望远镜。1793年，他制造了一个直径130厘米的铜锡合金反射望远镜，重1吨。1917年，胡克望远镜在加州威尔逊山天文台建成。它的主反射镜的直径是100英寸(约254厘米)。正是用这台望远镜，埃德温·哈勃发现了宇宙正在膨胀的惊人事实。1992年，安装在夏威夷的凯吉望远镜的物镜由36个六边形凹面镜组成，每个凹面镜的直径为1.8米，相当于一个直径为10米的凹面镜物镜的效果。2001年，位于智利的欧洲南方天文台完成了“超大型望远镜”(VLT)的研制，该望远镜由四个直径为8米的望远镜组成，其聚光能力相当于一个16米的反射望远镜。2014年，智利夷平了塞罗亚马逊山顶，以容纳世界上最强大的望远镜——欧洲超级望远镜。亚马逊山脉位于阿塔卡马沙漠中，海拔3000米。也被称为“世界上最大的天眼”，直径42米，亮度是现有VLT望远镜的15倍，清晰度是哈勃望远镜的16倍。它计划于2022年正式投入使用。

天文望远镜打开了通向宇宙的大门。从那以后，无数天文学家致力于探索宇宙的奥秘。结果，在天文学和物理学领域涌现了许多杰出的科学家。他们被神奇的宇宙深深吸引，一头扎进浩瀚的宇宙，却没有挣脱出来。他们致力于一层层揭开宇宙的神秘面纱。每一项新发现都会激起一层浪花。正是由于他们不懈的观察、思考和研究，人们才逐渐走出了误解，一个崭新的世界重新出现在人们面前。在这些杰出的科学家中，我们必须提到以下几个:伽利略、开普勒和牛顿。伽利略发现了新的宇宙，开普勒发现了行星运动的三大定律，牛顿发现了万有引力定律，并因此而闻名于世。

摘自清华出版社授权的《科学技术史与方法论》

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