反射式与折反式望远镜有什么特点?

由于反射镜能反射较大的光谱范围的光而无色差,又较容易获得大孔径,反射镜的形状又可以校正球差,所以大孔径的天文望远镜多是由
反射镜(如回转抛物面反射镜等)做成。根据聚光本领与分辨率公式:

E¢= 1 KpB(   D )2 (2-71)   4                 Dy¢=122. l   (2-78a)   D                              


N= 1 = 1 ·( D ) (2-80)     122.l       Dy¢      
可知欲提高天文望远镜的分辨率和增大接收光的能力,相对孔径D/f′必须大,其中f′很大,孔径D必须相应的要大(有的物镜直径可达几米)。若制造这样大的折射式望远物镜,无论是在工艺制造上还是光学玻璃的熔炼方面或是加工过程等方面都是困难的。反射式物镜却不然,不但可以设计得很轻巧,还降低了对材料的要求。因为光线不经过材料本身,因此不需要对玻璃的性能提出过高的要求。早期的天文望远镜有用单个抛物面做成的,能很好地校正球差,不产生色差,但慧差严重,因而只能在小视场下工作。后来就改用双反系统了,其中比较著名的有卡塞格林系统和格利果里系统。反射式望远物镜可用在非可见光的摄影上。

1.双反系统指什么?

①卡塞格林系统,此系统是由两个反射镜组成,光学结构与光路图如图4-70所示。主镜是抛物面,副镜是双曲面。自无限远景物的光线射到主镜上后被反射到副镜上,再经副镜反射后成清晰的倒像于像方焦平面处。这种系统筒长l比较短。

②格列果里系统,系统的光学结构与光路图如图4-71所示。其主镜也是抛物面,副镜是椭球面,所成的像是正立的,此结构筒长l较长。

2.折反系统是什么?

反射系统对轴外像差校正是很困难的,因此一种新型的折反系统逐渐发展起来。理想的折反系统中的反射镜应该是非球面的,但因非球面加工困难,不能大量生产。常以球面为基础,加入一定的折射元件,用来校正球差,也可得到较好的效果。其中比较著名的折反射式望远镜有施密特物镜和马克苏托夫物镜。此外,在反射系统基础上在不同位置加上各种折射元件,以对某些像差进行补偿,有许多成像质量较好的折反式望远物镜。

①施密特物镜

施密特物镜的光学结构与光路图如图4-72所示。校正板是个透射元件,其中一个面是平面,另一个面是非球面。这种物镜是施密特于1931年提出的,用于天文望远镜中,球面反射镜作主镜,系统没有色差,因为球面反射镜没有色差,校正板几乎近于平板,所产生的色差极小(可忽略不计);因光阑设在反射镜曲率中心处(也就是校正板处),所以也就没有慧差和像散与畸变仅产生球差和场曲。校正板的非球面的面形能够使中央的光束略有会聚,而使边缘的光束略有发散,这样能使整个系统的球差得到很好的校正。场曲的半径为主镜球面半径的一半。若在焦平面上把像面做成球面,就能消除场曲的危害。

②马克苏托夫物镜

此种物镜的主镜是球面镜,负镜是弯月型厚透镜,其光学结构及光
路图如图4-73所示。当弯月型厚透镜的结构满足

r -r= 1-n2 d (4-34)   n2   2 1       时就不产生色差,故此时整个系统就不存在色差,但它的球差可补偿主镜产生的球差。光阑和厚透镜的位置接近于主镜的球心,因此产生的轴外像差很小。如果适当地改变透镜和主镜的参数,利用间隔变化还可以校正慧差。

③施密特——卡赛格伦照相物镜

图4-74所示为施密特—卡赛格伦系统,此系统具有双反系统与施密特系统的特点。

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