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天文望远镜入门知识

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在焦点上星像是否凝结得很实、很细、很锐利,散焦后衍射环是否是同心圆,这些都反映了望远镜的像质。如果散焦后可以看到几圈衍射环,但不象上图中那样完美,四周均匀地带有一些“毛刺”,这说明反射镜面的精度稍差,但光轴调整的还是好的。如果散焦后星点变成了一个小的扇形,而且在目镜视场中移动星象,扇形的发散方向不变,这说明望远镜的光轴需要调整了。 光轴调整步骤及辅助工具 光轴调整可按如下步骤进行:

调节目镜调焦筒,使之垂直于主镜筒轴线 调节副镜,使之位于主镜筒轴线上 调节副镜,使之位于目镜调焦筒正下方

调节副镜指向,使目镜光轴经副镜反射后指向主镜中心 调节主镜指向,使其光轴与目镜光轴重合

以上只是调光轴的大致方法,具体操作的过程中会有一些问题,有时很难控制精确度。这里首先介绍几个辅助工具:

带双十字线的窥管:

管的外直径同目镜接口直径,管的一端加盖,盖的正中心挖2mm直径的圆孔,管的另一端用白色棉线对称地拉上双十字线,两线间距3~4mm。管长用如下方法确定:从目镜调焦筒中放入窥管(窥孔在外),窥孔一端与目镜调焦筒外端口平齐,双十字线一端大约距副镜20~30mm即可。

做窥管的材料不限(如果你使用的是31.7mm目镜接口,可以考虑用柯达胶卷的黑色包装盒来制作做),关键是插入目镜调焦筒后要稳固,不能晃动太大。双十字线要拉正,相交处的小正方形与窥孔的连线应该是目镜调焦筒的轴线。

主镜中心定位点

剪一片直径5mm的黑纸,用两面胶准确地粘在物镜的正中心。(因为主镜的中心区域并不参与成像,所以这个黑点不会有负面影响) 主镜筒开口处十字线

在主镜筒开口处用粗线拉十字线,要求两线相互垂直,交点过主镜筒轴线。(在主镜开口处拉上十字线可能会影响对副镜的操作,所以最好标记出十字线与镜筒的四个交点的位置,觉得十字线碍事时可以先把它拆下来,必要时再重新拉上。)

这三个工具制作并不复杂,但你很快会发现它们很有用。借助它们,现在我们可以开始一步一步地调整望远镜光轴了。 0.预调主镜指向

取下副镜,调节主镜后面的螺栓,直到从镜筒开口前看过去,十字线交点、物镜中心黑点、十字线交点在物镜中所成的像三者成一条直线时,表明主镜指向基本正确。(下面专门有一步是调主镜的,预先加这一步操作可以使下面的操作更容易。) 调节目镜调焦筒,使之垂直于主镜筒

将窥管装入目镜调焦筒中,从窥孔中观察,可以看到从窥孔到双十字线的连线(实际就是目镜调焦筒轴线)再延长,会与主镜筒壁交于某一点,标记出这一点,用尺子测量其位置,再参考目镜调焦筒在镜筒的位置,我们就可以判断出目镜调焦筒是否与主镜筒垂直。 调节副镜,使之位于主镜筒轴线上

取下窥管,装上副镜,大致调节副镜指向,使眼睛从目镜调焦筒中可以看到经副镜反射所成的主镜的像,同时也应该可以看到副镜和主镜筒开口处的十字线经两次反射后所成的像。从这些像中我们可以看出副镜和十字线的相对位置,如果副镜的圆心和十字线交点重合,说明副镜位于主镜筒轴线上,否则就需要做相应的调节。

调节副镜,使之位于目镜调焦筒正下方

从目镜调焦筒方向看进去,副镜显然已经位于调焦筒的下方,但经过这样看精度无法保证。此时,装入窥管,眼睛从窥孔看到的,最外圈是窥管的内壁(双十字线现在不起作用,可以不管),中间是副镜。副镜的外圆轮廓和窥管的内壁轮廓如果是同心圆,说明满足要求,否则要在主镜轴线方向调节副镜。(如果因窥孔太小、光线太暗而看不清楚,可以在与窥管正对的主镜筒内壁垫上一张白纸;如果窥管太细,看不到副镜的外圆轮廓,可以把窥管往外抽或缩短其长度。)

调节副镜指向,使目镜光轴经副镜反射后指向主镜中心

在上一步的基础上,一面用眼睛从窥孔中观察,一面调节副镜指向,直到主镜在副镜中所成的像的外圆轮廓、副镜的外圆轮廓二者同心。

调节主镜指向,使其光轴与目镜光轴重合

用手电筒照亮窥管的双十字线,眼睛从窥孔看进去,可以看到双十字线、主镜的中心点所成的像以及双十字线经两次反射所成的像。调节主镜背后的螺栓,使上述三者同心。

至此,反射镜光轴调节完毕。下面给出从窥孔中所能看到的图象,以供参考。

上述各个调节步骤中,根据副镜支架的不同设计,下一步操作会对前一步的结果带来或多或少的影响,所以必要时可以返回前面的操作,可能要有几次反复,最后才能得到满意的结果。第一次调节会费一些工夫,一旦调好后,只要副镜支架稳固,以后的工作就轻松得多,即使为了运输而将主镜重装,一般只需调节主镜后的螺栓就行了,借助于窥管,可以很快将望远镜调整至最佳状态。 补充说明

一般认为光轴与副镜的交点在副镜的中心。在长焦距的望远镜中可以认为如此,但在大口径、短焦距的牛顿式反射望远镜中,副镜的尺寸也较大,副镜长边的两端到目镜的距离已经不能再近似认为是一样的了,请看下面的示意图:

光轴相交于副镜的B点,而不是副镜中心所在的A点。这相当于副镜从中心位置向主镜方向和远离目镜的方向都有一个位移。这两个方向的位移量可以用如下公式计算: 位移量=副镜短边长/(4*主镜焦比)

例如我的望远镜副镜短边长35mm,主镜焦比为5,则两个方向的位移量都是1.75mm。

如果有此类短焦距的望远镜,需要把这种情况考虑进去。计算出位移量,在上述第2步调节中,应让副镜稍稍远离目镜方向;在第3步调节中,当我们看到副镜的外圆轮廓和窥管的内壁轮廓是同心圆时,实际上副镜已经向主镜方向有了位移,不需再额外做调节了。

天文望远镜的脚架台

望远镜的架台一般可分为地平式 支架和赤道式支架二大类。 一、地平式支架

地平式 支架是望远镜架台中最简单的一种结构形式。它有二根互相垂直的旋转轴系,一根在铅垂方向,叫垂直轴,也即是方位轴,另一根位于水平面内,叫水平轴,也即是高度轴。高度

一般有0~±90。度盘,而方位则往往有0~360。度盘。如果跟踪天体周日运动(天体的方位与高度都随时在变化),必须同时二根轴旋转,且二根轴的旋转速度也分别需要不断地变化。因此,在普及望远镜中地平式装置多不采用,仅在以下情况下采用:

第一种情况是观测彗星及人造卫星的专用望远镜。为了方便地目视搜寻彗星,彗星搜寻者习惯于使用地平式装置,有的甚至将观测椅和寻彗镜设计成一体以减少观测者的疲劳。在专业或业余拦截观测人造卫星的仪器中,由于人造卫星运动速度快而大部分采用地平式装置。其中为全国各人造卫星观测站配备的广角望远镜和人卫打印经纬仪都采用地平式装置。此外一些流星雨观测者,也有将流星雨的拍摄装置设计成地平式的。

第二种情况是为了降低成本,也为了能兼顾地面观测方便而设计成地平式。此类往往用于价廉的天文望远镜,特别是采用一些木制脚架。爱好者自制望远镜时,为了方便制作而大都采用地平式,且高度及方位二根轴往往仅能手动。

地平式望远镜的优点是结构简单,基架稳定,圆顶随动控制较易,且价格也在同等口径时较低。随着电子计算机的普及,地平坐标与赤道坐标换算的软件精度越来越高,因此,地平式装置日益被天文工作者所接受。大型望远镜中也有采用。 二、赤道式支架

赤道式 支架有二根互相垂直的轴系,一根轴和地球自转轴平行,也即它和地平面的交角等于当地的地理纬度。此轴是\赤经轴\或称\极轴\。它是跟踪轴,望远镜在跟踪天体周日运动时,回绕其转动。对于普及型天文望远镜中,往往设计有电动跟踪装置,此跟踪轴的转速是24h一转,也即15/h,或15'/min。另一根轴叫\赤纬轴\。对于某一特定天体观测,望远镜可同时旋转赤经和赤纬两根轴系,而对于恒星等天体观测,往往只要赤经轴跟踪即可(赤纬仅在找星时旋转)。因此,在普及型望远镜中,很多将赤纬轴转动设计成手动的。由于跟踪天体仅要赤经轴以相同的方向和速度旋转,十分方便。这也就是在普及型天文望远镜中,绝大部分采用赤道式装置的原因。 赤道式 支架有德国式、英国式、摇篮式、马蹄式及叉式等许多种。在普及望远镜中,对于赤道式装置,应用最多的是德国式与叉式。 1、德国式赤道仪

德国式装置是在普及型天文望远镜中应用最广泛,也是在赤道式装置中最早被采用的型式。它外形美观,结构稳定,而且没有观测盲区它使用方便,可加接不同的附属设备而较易调整赤经和赤纬平衡,因而它往往被采用于镜筒较长的折射望远镜及牛顿式望远镜中,也用于其它反射或折反射望远镜中。它既用于固定式望远镜,也用于便携式望远镜。但由于\平衡座\给安装和携带增加了一定的困难,限制了它在便携式望远镜中的应用。 2、叉式赤道仪

叉式装置也叫\美国式装置\。始用于19世纪。它的极轴上端连接一个叉形架,而赤纬轴系连接在叉架上。它不需要平衡锤,结构紧凑,对称性好,在镜筒不长的折反射望远镜中多采用这种装置。对于便携式望远镜,轻便、稳定的优点特别明显。但它不易调平衡,不易换接不同的接收器,更不能随意换镜筒,再加上有观测盲区而在镜筒较长的望远镜中不宜采用。

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天文望远镜入门知识

在焦点上星像是否凝结得很实、很细、很锐利,散焦后衍射环是否是同心圆,这些都反映了望远镜的像质。如果散焦后可以看到几圈衍射环,但不象上图中那样完美,四周均匀地带有一些“毛刺”,这说明反射镜面的精度稍差,但光轴调整的还是好的。如果散焦后星点变成了一个小的扇形,而且在目镜视场中移动星象,扇形的发散方向不变,这说明望远镜的光轴需要调整了。光轴调整步骤及辅助工具光轴调整可按如下步骤进行:
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