對於每一個喜愛科學,尤其是喜愛天文學的人,望遠鏡是一種最令人向往的科學儀器。每逢晴朗的夜晚,麵對著浩瀚的宇宙,那千姿百態、五顏六色的天體是多麼令人神往啊!在這個時候,誰都希望自己能有一架小型的天文望遠鏡,用來看看月亮上的環形山、金星的盈虧、土星的光環、木星的衛星、火星上的極冠以及仙女座大星雲、獵戶座大星雲等等。這樣的望遠鏡最好是自己動手做。在科學技術高度發達的今天,無論是從理論方麵,或者是從技術方麵看,每一個有誌於天文觀測的愛好者,自己製作天文望遠鏡不但完全可以做得到,而且當他掌握了這門技術之後,就能更主動的在天文科學領域中發揮自己的特長。
天文望遠鏡有許多種類型。可是,從製作技術、經濟條件和使用特點等方麵考慮,對於業餘天文愛好者比較適合的,要算是簡單小型徹利略式折射望遠鏡、簡單小型開普勒式折射望遠鏡以及牛頓式反射望遠鏡、卡塞格林式反射望遠鏡等幾種。
伽利略式折射望遠鏡
300多年前,由於當時光學技術水平的限製,盡管伽利略花了不少心血,可是製造出來的望遠鏡,與現代技術製造出來的望遠鏡相比,精密度差多了。然而,當伽利略將它第一次對向天空,而且僅僅是對準離地球最近的天體——月亮時,便清楚地看出,月球並不是皎潔無瑕的天體,它的表麵也和地球一樣有山、有穀,高低不平。這是給當時占統治地位的唯心學說流派,把月亮看作是上帝創造的完美無瑕的說法的第一次衝擊,使當時唯心保守勢力一時處於驚惶失措的境地。更令人鼓舞的是,在1610年1月7日的夜晚,麵對著萬裏無雲,繁星閃爍的星空,伽利略用自己製作的望遠鏡,興致勃勃地瞄準一個明亮的光點一一木星時,一個晚上便發現了木星的3顆衛星。接著又在第6天的晚上發現了木星的第4顆衛星。從而,使人類的觀測餐和思維,以及對於宇宙的認識,更進一步地從唯心主義的自旋渦中解脫出來。為了紀念伽利略這一偉大的發現,至今人們仍然稱這4顆木星的衛星為“伽利略衛星”。此外,伽基望利略還用自己製作的天文望遠鏡先後發現了金星的盈虧和遠太陽表麵的黑子等等,使當時的天文學界大為震驚,從而激發了天文學家及天文愛好者對天空及望遠鏡更大的興趣。
自從伽利略望遠鏡問世以後,偉大的天文學家開普勒,研究並發現了透鏡成像的光學原理,第一次解釋了伽利略望遠鏡放大的機製,並提出加長望遠鏡物鏡焦距和鏡筒長度,可以減少望遠鏡物鏡球麵像差的理論。同時,在研究―伽利略望遠鏡的時候,認為隻要把伽利略望遠鏡的凹鏡目鏡換成凸透鏡,便不但可以加大望遠鏡的視場,而且還可以在目鏡焦平麵上安裝刻度玻璃,使得這種望遠鏡可以直接用來測定天體的位置,大大提高天文望遠鏡的性能。
開普勒天文望遠鏡
勒天文望遠鏡的光學結構和成像原理。當遠處的物體A發的一束光線,通過物鏡!折射之後,在E的地方成一個倒立的實像。而這個實像也和物體一樣,發出一束光線;通過目鏡、折射後,進入到眼睛的光線,已經不是從物體A的方向發出,而是像從D這個地方發出的那樣。所以,D點就是物體A的虛像。由於S處剛好位於目鏡4的前焦點廠的附近,因此,這種望遠鏡在R點附近安裝上測微刻度玻璃尺,便可成為一種十分有用的測量儀器。至今天文台還常常用來作為天體測量的工具。
荷蘭數學家維勒布勞德,斯內列斯應用數學理論,研究了開普勒發現的透鏡球差。結果發現了光線在―玻璃中折射時出現的折射率,從而使望遠鏡的成像理論大大提高了一步。1640年意大利天文學家弗朗斯科`馮塔納,利用開普勒式天文望遠鏡進行了一係列的天文觀測,不但看到了木星的大紅斑,而且還看到了火星表麵的“運河”斑紋。更鼓舞人心的是,接著意大利的天文學家基奧範尼,巴蒂斯塔,裏希奧利通過天文望遠鏡竟清楚地看到木星的衛星在強烈的陽光照射下,影錐掃過木星表麵的暗影。從而證實木星也和地球、月亮、金星一樣,是一個自身不能發光,需要在陽光照射下才能發亮的天體。同時也再次證明了木星的衛星也和地球的衛星——月亮一樣,是在環繞木星運動的天體。這些觀測事實都證明了地心理論是錯誤的。