望遠鏡簡介

望遠鏡簡介

天文學是一門以觀測為主的科學，因此，望遠鏡在天文學的發展上扮演了一個非常重要的角色。傳統的天文學只能透過光學望遠鏡觀測物體在可見光範圍內所放出的電磁波；今天的天文學家則不僅將觀測範圍拓展到無線電波（利用無線電望遠鏡）及紅外線的一部份，更在太空科技的幫助下，成功的將電磁波的觀測延伸到γ射線、X射線、紫外線以及紅外線。

此外，物理學的高度發展也使得電磁波以外的觀測變為可能。期中最有名也最重要的有：微中子觀測與重力波觀測。

以下便分別介紹各式各樣的望遠鏡。
望遠鏡的架臺

赤道儀式：

好處是跟星容易，視野不隨時間而旋轉；但因結構問題，其大小有一定限制。多用於光學望遠鏡。

水平儀式：

優缺點與赤道儀式恰好相反。多用於無線電望遠鏡或結構複雜的光學望遠鏡。
光學望遠鏡的性能:

口徑 (D)：

主鏡的直徑大小。口徑愈大分解能愈好、集光力愈強。

焦距 (f)：

由主鏡至星象的距離。

焦比 (F)：

焦距和口徑的比值。反射式望遠鏡的焦比通常為F5至F8；折射式望遠鏡則為F12至F15。

分解能：

望遠鏡能夠分辨細節的能力，和波長成正比，和口徑成反比。單位為秒弧(arc/sec)。

倍率：

主鏡焦距和目鏡焦距的比值。望遠鏡的倍率隨目鏡焦距的改變而改變，但仍然受到分解能的限制。倍率太大則影像昏暗且模糊不清；倍率太小則浪費望遠鏡的分解能。
光學望遠鏡的目鏡：

< HM 耐熱度高，且適用於太陽觀測。

< K 適合中倍率使用。

< Or 目鏡中的高級品，高倍率時更能發揮功能。

< Er 視野廣，適用於低倍率。
光學望遠鏡：

反射式望遠鏡：

主鏡為一鍍鋁或鍍銀的拋物面鏡，入射光線經主鏡反射後由副鏡引出鏡筒外在用目鏡放大。常見的有牛頓式與卡賽格林式。

折射式望遠鏡：

主鏡由兩或三片玻璃鏡片組成，入射光由透鏡折射聚於一點，在用目鏡放大。

折反射式望遠鏡：

綜合上述兩種型式：主要是在一球面鏡前加上一修正鏡以消除像差。如史密特攝星鏡。
各式光學望遠鏡的優缺點：

反射式望遠鏡：

無色差製作容易，所以同樣口徑下反射式望遠鏡要比折射式望遠鏡便宜。適合用來觀測較淡的天體。但保養叫庫難且光軸需時常調整。星象較不穩定，周邊有彗星像差。是大口徑望遠鏡的主要型式。

折射式望遠鏡：

需磨製四面以上的鏡片，故價格昂貴。因光線通過鏡片，因此有色像差。但由於鏡筒密閉，維修保養方便；且星像不受氣流干擾，影像較同口徑的反射式望遠鏡清晰穩定。適合用來觀測行星、衛星等天體。但因技術限制，口徑無法超過一公尺。

折反射式望遠鏡：

相同焦距時鏡筒比其他類型短，重量輕易攜帶。彗星像差及色像差被消除。鏡筒密閉，星像不受氣流干擾。但製作困難，光軸調校十分複雜。價格亦較昂貴。
無線電望遠鏡：

依天線(Antenna)數目可分為：

< 單天線(Single Dish)

< 干涉儀(Interferometer)：含一般的干涉儀、大型天線陣(Very Large Array, VLA)以及甚長基線干涉儀(Very Large Baseline Interferometer, VLBI)。

依接收機(Receiver)的位置可分為：

< 主焦距式(Prime Focus)

< 卡賽格林焦距式(Cassegrain Focus)

依接收的訊號可分為：

< 連續譜觀測(Continuum)

信號主要來自於：

黑體輻射(Black Body Radiation)

同步輻射(Synchrotron Radiation)

其他非熱輻射(Nonthermal Radiation)

< 譜線觀測(Spectroscopy)

信號主要來自余量子能階躍遷所引發的放射或吸收譜線。較有名的如：

氫原子(HI)基態l =21cm的譜線。

一氧化碳(CO)的轉動能階躍遷。

另一類則為成因類似雷射的。較有名的如：l =1.3cm的H₂O Maser。
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