天文望遠(yuǎn)鏡是觀測天體的重要手段，可以毫不夸大地說，沒有望遠(yuǎn)鏡的誕生和發(fā)展，就沒有現(xiàn)代天文學(xué)。隨著望遠(yuǎn)鏡在各方面性能的改進(jìn)和提高，天文學(xué)也正經(jīng)歷著巨大的飛躍，迅速推進(jìn)著人類對宇宙的認(rèn)識。
從第一架光學(xué)望遠(yuǎn)鏡到射電望遠(yuǎn)鏡誕生的三百多年中，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡一直是天文觀測最重要的工具，下面就對光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展作一個簡單的介紹。
折射式望遠(yuǎn)鏡
1608年，荷蘭眼鏡商人李波爾賽偶然發(fā)現(xiàn)用兩塊鏡片可以看清遠(yuǎn)處的景物，受此啟發(fā)，他制造了人類歷史第一架望遠(yuǎn)鏡。
1609年，伽利略制作了一架口徑4.2厘米，長約1.2米的望遠(yuǎn)鏡。他是用平凸透鏡作為物鏡，凹透鏡作為目鏡，這種光學(xué)系統(tǒng)稱為伽利略式望遠(yuǎn)鏡。伽利略用這架望遠(yuǎn)鏡指向天空，得到了一系列的重要發(fā)現(xiàn)，天文學(xué)從此進(jìn)入了望遠(yuǎn)鏡時代。
1611年，德國天文學(xué)家開普勒用兩片雙凸透鏡分別作為物鏡和目鏡，使放大倍數(shù)有了明顯的提高，以后人們將這種光學(xué)系統(tǒng)稱為開普勒式望遠(yuǎn)鏡?，F(xiàn)在人們用的折射式望遠(yuǎn)鏡還是這兩種形式，天文望遠(yuǎn)鏡是采用開普勒式。
需要指出的是，由于當(dāng)時的望遠(yuǎn)鏡采用單個透鏡作為物鏡，存在嚴(yán)重的色差，為了獲得好的觀測效果，需要用曲率非常小的透鏡，這勢必會造成鏡身的加長。所以在很長的一段時間內(nèi)，天文學(xué)家一直在夢想制作更長的望遠(yuǎn)鏡，許多嘗試均以失敗告終。
1757年，杜隆通過研究玻璃和水的折射和色散，建立了消色差透鏡的理論基礎(chǔ)，并用冕牌玻璃和火石玻璃制造了消色差透鏡。從此，消色差折射望遠(yuǎn)鏡完全取代了長鏡身望遠(yuǎn)鏡。但是，由于技術(shù)方面的限制，很難鑄造較大的火石玻璃，在消色差望遠(yuǎn)鏡的初期，最多只能磨制出10厘米的透鏡。
十九世紀(jì)末，隨著制造技術(shù)的提高，制造較大口徑的折射望遠(yuǎn)鏡成為可能，隨之就出現(xiàn)了一個制造大口徑折射望遠(yuǎn)鏡的高潮。世界上現(xiàn)有的8架70厘米以上的折射望遠(yuǎn)鏡有7架是在1885年到1897年期間建成的，其中最有代表性的是1897年建成的口徑102厘米的葉凱士望遠(yuǎn)鏡和1886年建成的口徑91厘米的里克望遠(yuǎn)鏡。
折射望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)點(diǎn)是焦距長，底片比例尺大，對鏡筒彎曲不敏感，最適合于做天體測量方面的工作。但是它總是有殘余的色差，同時對紫外、紅外波段的輻射吸收很厲害。而巨大的光學(xué)玻璃澆制也十分困難，到1897年葉凱士望遠(yuǎn)鏡建成，折射望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展達(dá)到了頂點(diǎn)，此后的這一百年中再也沒有更大的折射望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)。這主要是因?yàn)閺募夹g(shù)上無法鑄造出大塊完美無缺的玻璃做透鏡，并且，由于重力使大尺寸透鏡的變形會非常明顯，因而喪失明銳的焦點(diǎn)。
反射式望遠(yuǎn)鏡：
第一架反射式望遠(yuǎn)鏡誕生于1668年。牛頓經(jīng)過多次磨制非球面的透鏡均告失敗后，決定采用球面反射鏡作為主鏡。他用2.5厘米直徑的金屬，磨制成一塊凹面反射鏡，并在主鏡的焦點(diǎn)前面放置了一個與主鏡成45o角的反射鏡，使經(jīng)主鏡反射后的會聚光經(jīng)反射鏡以90o角反射出鏡筒后到達(dá)目鏡。這種系統(tǒng)稱為牛頓式反射望遠(yuǎn)鏡。它的球面鏡雖然會產(chǎn)生一定的象差，但用反射鏡代替折射鏡卻是一個巨大的成功。
詹姆斯格雷戈里在1663年提出一種方案：利用一面主鏡，一面副鏡，它們均為凹面鏡，副鏡置于主鏡的焦點(diǎn)之外，并在主鏡的中央留有小孔，使光線經(jīng)主鏡和副鏡兩次反射后從小孔中射出，到達(dá)目鏡。這種設(shè)計的目的是要同時消除球差和色差，這就需要一個拋物面的主鏡和一個橢球面的副鏡，這在理論上是正確的，但當(dāng)時的制造水平卻無法達(dá)到這種要求，所以格雷戈里無法得到對他有用的鏡子。
1672年，法國人卡塞格林提出了反射式望遠(yuǎn)鏡的第三種設(shè)計方案，結(jié)構(gòu)與格雷戈里望遠(yuǎn)鏡相似，不同的是副鏡提前到主鏡焦點(diǎn)之前，并為凸面鏡，這就是現(xiàn)在最常用的卡賽格林式反射望遠(yuǎn)鏡。這樣使經(jīng)副鏡鏡反射的光稍有些發(fā)散，降低了放大率，但是它消除了球差，這樣制作望遠(yuǎn)鏡還可以使焦距很短?？ㄈ窳质酵h(yuǎn)鏡的主鏡和副鏡可以有多種不同的形式，光學(xué)性能也有所差異。由于卡塞格林式望遠(yuǎn)鏡焦距長而鏡身短，放大倍率也大，所得圖象清晰；既有卡塞格林焦點(diǎn)，可用來研究小視場內(nèi)的天體，又可配置牛頓焦點(diǎn)，用以拍攝大面積的天體。因此，卡塞格林式望遠(yuǎn)鏡得到了非常廣泛的應(yīng)用。
赫歇爾是制作反射式望遠(yuǎn)鏡的大師，他早年為音樂師，因?yàn)閻酆锰煳?，?773年開始磨制望遠(yuǎn)鏡，一生中制作的望遠(yuǎn)鏡達(dá)數(shù)百架。赫歇爾制作的望遠(yuǎn)鏡是把物鏡斜放在鏡筒中，它使平行光經(jīng)反射后匯聚于鏡筒的一側(cè)。
在反射式望遠(yuǎn)鏡發(fā)明后的近200年中，反射材料一直是其發(fā)展的障礙：鑄鏡用的青銅易于腐蝕，不得不定期拋光，需要耗費(fèi)大量財力和時間，而耐腐蝕性好的金屬，比青銅密度高且十分昂貴。1856年德國化學(xué)家尤斯圖斯馮利比希研究出一種方法，能在玻璃上涂一薄層銀，經(jīng)輕輕的拋光后，可以高效率地反射光。這樣，就使得制造更好、更大的反射式望遠(yuǎn)鏡成為可能。
1918年末，口徑為254厘米的胡克望遠(yuǎn)鏡投入使用，這是由海爾主持建造的。天文學(xué)家用這架望遠(yuǎn)鏡第一次揭示了銀河系的真實(shí)大小和我們在其中所處的位置，更為重要的是，哈勃的宇宙膨脹理論就是用胡克望遠(yuǎn)鏡觀測的結(jié)果。
二十世紀(jì)二、三十年代，胡克望遠(yuǎn)鏡的成功激發(fā)了天文學(xué)家建造更大反射式望遠(yuǎn)鏡的熱情。1948年，美國建造了口徑為508厘米望遠(yuǎn)鏡，為了紀(jì)念卓越的望遠(yuǎn)鏡制造大師海爾，將它命名為海爾望遠(yuǎn)鏡。從設(shè)計到制造完成海爾望遠(yuǎn)鏡經(jīng)歷了二十多年，盡管它比胡克望遠(yuǎn)鏡看得更遠(yuǎn)，分辨能力更強(qiáng)，但它并沒有使人類對宇宙的有更新的認(rèn)識。正如阿西摩夫所說：海爾望遠(yuǎn)鏡（1948年）就象半個世紀(jì)以前的葉凱士望遠(yuǎn)鏡（1897年）一樣，似乎預(yù)兆著一種特定類型的望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)快發(fā)展到它的盡頭了。在1976 年前蘇聯(lián)建造了一架600厘米的望遠(yuǎn)鏡，但它發(fā)揮的作用還不如海爾望遠(yuǎn)鏡，這也印證了阿西摩夫所說的話。
反射式望遠(yuǎn)鏡有許多優(yōu)點(diǎn)，比如：沒有色差，能在廣泛的可見光范圍內(nèi)記錄天體發(fā)出的信息，且相對于折射望遠(yuǎn)鏡比較容易制作。但由于它也存在固有的不足：如口徑越大，視場越小，物鏡需要定期鍍膜等。
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