(折射望远镜光路,图源:cosmicpursuits.com从伽利略博物馆)
聪明的同学可能马上会想到,不增加望远镜放大倍数不就OK了吗?也就是增加天文望远镜的口径,但保持放大倍数不变,这样集光面积增加,但视面积不增加,单位面积的光强不就增加了吗?这时就涉及到望远镜的结构问题了。大家看上图,这时最简单的折射望远镜结构,其它望远镜原理上大同小异,都是平行光通过物镜后聚焦,然后又通过目镜恢复成平行光,进入物镜的平行光直径就是望远镜的口径,而离开目镜的平行光直径称为出瞳直径。这个出瞳直径是有讲究的,当出瞳直径=我们的瞳孔直径时,我们能完全获得望远镜收集到的光。而当出瞳直径大于我们瞳孔直径时,望远镜将损失部分集光能力,因为它收集的部分光线无法穿过瞳孔进入我们的眼睛。
出瞳直径的计算公式是:出瞳直径=物镜口径÷放大倍数。根据公式,望远镜口径和放大倍数必须同步变化才能保持固定的出瞳直径,因此当我们增加望远镜口径的同时增加望远镜的倍率,才能最大限度地利用望远镜的光学性能。这也就意味着,我们无法通过增加天文望远镜的口径来增加星云的单位面积光强,也就无法让我们的视锥细胞看到色彩。
大口径天文望远镜有什么意义?
既然口径再大的天文望远镜都无法让我们看到星云的颜色,那要它有什么用?那用处就实在太多了,比如对于恒星这样的点光源,增大口径并不会增加其视面积,因此更大的口径将大大增加恒星的光强,结果就是我们能看见许多本来肉眼看不到的恒星。
(星空,图源:NASA)
同时可以高倍放大能放大观测一些星团,还有太阳系内的行星,如木土天海四大气态行星,土星环、木星云带、大红斑、月球撞击坑……可以说拥有一台口径足够大的天文望远镜是一个天文爱好者的福祉。
(土星,图源:NASA)
大口径望远镜好是好,但昂贵的价格让很多天文爱好者望而却步,不过幸运的是除了一些开放的大型天文台,还有越来越多的大、中、小学校自建科普天文台。
结语
作为一位天文爱好者,我希望国内的天文台越多越好,让孩子们从小就能接触天文宇宙,仰望星空,脚踏实地。
我是星宇飘零,关^_^注我,和你分享更多有趣科学知识。
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