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望远镜知识

Posted on 2007-11-09 13:39  伯乐共勉  阅读(3033)  评论(1编辑  收藏  举报
拥有一架性能优良的望远镜,是每个旅游爱好者的愿望,目前市场上望远镜琳琅满目,质量参差不齐,而有关望远镜知识方面的文章又很少,使很多人感到无从下手。
关于倍数:每架望远镜上都标有主要参数,如7"35表示该镜为7倍,物镜口径35mm。一般6倍以下为低倍率,6 10倍为中倍率,10倍以上为高倍率。很多人总认为倍数越高越好,一些厂家也以虚假的高倍来吸引消费者,实际上一架望远镜的合理倍数是与望远镜的口径和观测方式相关的:口径大的,倍数可以适当高些,用三角架固定观测的可以比手持观测高些。若选购手持观测的双筒望远镜,7 10倍之间足够用,最高不要超过12倍,否则倍数越高,观测视场就越小、越暗,观测效果反而下降,尤其是高倍带来的抖动也大大增加,使观测的景物无法稳定下来,很难正常观测。世界各国如美国、俄罗斯装备部队的望远镜品种虽很多,但大多以6 10倍为主,一些世界名牌如蔡司、尼康等所产望远镜同样也是以中倍率为多,这是因为一个清晰而稳定的成像是最重要的。  关于口径:口径越大,观测视场、亮度就越大,有利于暗弱光线下的观测,但口径越大,体积重量就越大,成本也越高,一般可根据需要在30 50mm之间选用。
  关于视场:视场是指千米处可观测的视界,如1000/93mm,是指该望远镜在一千米处可以观测到93米宽的范围,也可以换算成度来表示为5c。视场大小的比较必须是在口径相近、倍数相同的条件下进行,视场大小关键在于棱镜系统目镜部分的设计,一般名厂的高级品种及军用望远镜都采用广角大视场设计,这种广角大视场望远镜会给人一种宽广舒适、心旷神怡的感觉。
  关于镀膜:镜片镀膜的作用是为了减少反光,使透光率增加,提高观测亮度。镀膜颜色不同与质量无关,镀膜越淡反光越小越好,但近年来各地市场上出现了反光很强、亮闪闪的各种红膜、黄膜望远镜,很吸引消费者,其实这种劣质镀膜反射损失了很多光线,使色彩偏冷变暗,清晰度下降,更有甚者有人竟将这种劣质红膜望远镜称为可暗光夜视红外线夜视望远镜来欺骗消费者,实际上真正的红外线夜视仪是光电倍增管成像,与望远镜原理全完不同,白天不能使用,价格昂贵且需电源才能工作。
  结构材料:为降低成本,市场上普通望远镜大都采用塑料镜身、镜筒,只有少数高级产品及军用型采用全金属结构,价格昂贵,但其坚固耐用性是无可比拟的,笔者手中收藏的几架几十年前的苏制全金属军用望远镜外观虽十分陈旧,但各部分依然操作灵活,光学性能优异。
  军用测距型望远镜在右目镜中装有测距用密位线,可以通过计算概略地测定目标间的距离。但对于旅游观光来说其中的的密位线倒有些碍事,再者测距型望远镜是左右目镜分别调焦,稍麻烦点,所以如果不是特别需要可不必选购测距型。
  有些所谓自动对焦望远镜实际上是把焦点固定在几十米远,利用有限的景深来达到一定的清晰度,从而省去调焦机构降低成本的劣质望远镜,笔者目前还未见到过真正的自动调焦望远镜。
  望远镜可以看到什么:这主要和望远镜的性能、天气状况、目标大小有关,据笔者测试:用俄产8*40民用双筒望远镜在天气晴好时可以看清百米处电线杆的昆虫、几百米外人的面目、几十公里行驶的车辆,在夜间还可以看到月球上密密麻麻的环形山、木星的四颗卫星、星团星云等,对天文感兴趣的朋友可以试一试,实际上,一架优良的望远镜带给您的乐趣和用途往往会超出您的想象。  有的广告中称某望远镜可以看清几十上百公里外一米的目标,其实从理论上讲,由于地面附近大气密度大灰尘多,更重要的是地球是圆曲的,所以根本不可能在地面上水平观测到五十公里外一米的目标。
  选购:一般来说,世界名牌望远镜无论是光学性能、外观手感、包装都令人赞叹,当然售价也不菲,一架名牌7*50双筒镜在一二千元以上。国产军用望远镜光学质量也不错,售价约千元左右,但市场基本见不到。此外国产名牌民用望远镜质量也可以,价格在二三百多元,高档防水型望远镜,一般价格在两千元左右。一般人都可以接受。  原苏联光学工业举世闻名,生产厂家又多是军工厂,所产各种民用、军用望远镜品种齐全,光学素质极为优异。近些年来由于中俄口岸的开放,使一些俄产器材通过易货方式进入我国口岸,由于易货贸易的特殊性,价格相对很低,一架全金属的军用级双筒望远镜仅仅几百元,受到旅游者及军品爱好者的喜爱,但近来国内市场上到处可见的假冒俄罗斯望远镜使很多人难辨真伪,下面介绍一下真假俄罗斯望远镜的鉴别。
  正规俄制望远镜的鉴别:近年来各地市场上出现了大量的采用塑料外壳、迷彩、灰白等颜色,采用普通镜片、棱镜,镀有红膜、绿膜、黄膜,小视场设计,有的还安有小指北针、坐标线,镜身上印着俄文、俄共党徽、大炮红星等,标着几十几百倍甚至几千倍,号称可以看几十几百公里可暗光夜视的各种所谓的俄罗斯望远镜,其实是国内一些厂家的仿制品,价格仅一二百元,质量很差,其真实倍数只有3-6倍左右。真正的俄制望远镜一般只在边贸地区可以见到,过货量也不多。俄望远镜的特点是无论民用级还是军用级均为军工厂出品,传统外型,全金属结构坚固耐用(民用级上有少量工程塑料降低成本),镜身上刻有编号,全部采用优质复合全消色差光学镜片,高品质淡兰淡紫淡黄色增透镀膜,K4型K9型高级棱镜材料,广角大视场设计,倍数真实,光学素质优异,充分体现了原苏联高超的光学水平,给每个使用过的人留下了深刻的印象,使用收藏价值均很高。
望远镜的种类
  想用天文望远镜观测星空的人,首先得掌握一定的天文望远镜和天文学的基础知识。望远镜的性能主要由以下几个方面来反映:
  1、有效口径和相对口径
物镜中心到焦点的距离叫做物镜的焦距,用符号F表示。物镜的直径没有被框子和光阑挡住的部分叫做物镜的有效口径,用符号D表示。天文望远镜的性能主要就是以这两个数据为标志。有效口径与焦距的比叫做相对口径,用符号A表示。即:A=D/F,其中D、F用毫米作单位。
  2、放大率
望远镜的物镜焦距(F)与目镜焦距(f)之比,叫做望远镜的放大率,用符号M表示。一架天文望远镜通常配有好几个不同焦距的目镜,从而可得到几种不同的放大倍率。比如当望远镜的物镜焦距为840毫米,目镜的焦距是10毫米,那么放大率就是84倍,若另一目镜的焦距为20毫米,则望远镜的放大率就是42倍了。
但是望远镜倍率的提高是有一定限度的,这就是望远镜的有效倍率。如果选用过高的倍率,成像就会变暗,观测效果反而不好。对普通天文望远镜来说,最高有效倍率约是口径的2倍。例如,望远镜的口径是80mm时,最高有效倍率是160倍左右;口径是100mm时,最高有效倍率为200倍左右。
  3、集光力
光线是通过瞳孔进入人眼的,人眼只能收集到相当于瞳孔面积范围的光。在暗处时,人眼的瞳孔直径一般约为7mm。因此,就把望远镜物镜的有效面积相对于瞳孔面积的倍数叫做集光力。即:集光力 (D"D)/(7"7),其中D用毫米作单位。
4、分辨率
由于光的衍射作用,天体在望远镜中所成的像,会成为一个小圆盘。如果两颗星星接近到刚刚能分辨出来,它们的最小角距就叫做分辨率,用符号θ表示,单位为角秒。望远镜分辨率同物镜有效口径的关系可粗略表示为:θ 140/D,其中D用毫米作单位。对于天文观测来说,分辨率往往比放大率更重要。
5、极限星等
在晴朗无月的夜晚,用望远镜能够看到的最暗的星等,叫做这架望远镜的极限星等,用符号Me表示。Me的数值主要决定于物镜的有效口径,有一个经验公式可供参考:Me=7.1+51gD,其中D用厘米作单位。当然这是理论数值,由于大气层及观测者视力等因素的影响,实际数值和计算值不一定一致。
  6、视场
在望远镜中能够看到的天空区域的角直径叫做视场。用符号ω表示。对于一架望远镜来说,视场同目镜的焦距有关,目镜的焦距越短,望远镜的现场越小。换句话说,望远镜的放大率越大,视场就越小。
天文望远镜的相对口径越大,聚光能力就越强,通过望远镜看到的天体就越明亮。另外,在物镜焦距不变的情况下,有效口径越大.相对口径也就越大。显然,有效口径越大,望远镜的性能就越好。也就是说,天文望远镜的性能好坏,主要由口径来决定。
如何选购合适的望远镜
  在野外活动,如探险、狩猎、勘察、旅游等,若此时您手中有一架称心如意的望远镜,那就再好不过了。
  目前,国内市场上出售的望远镜种类繁多,令人目不暇接。但总的来说可按以下几个方面来划分:按产地不同来划分,有国外的(曰本、美国、德国等),国内的(河南、广东、浙江、四川等);探险牌子不同来划分,有华祥、视德乐望远镜等,按用途不同来划分,有变倍数镜、防水镜、夜视镜;按放大倍数不同来划分,有低倍数(2~5倍,多见于玩具产品)、中倍数(7~10倍)、高倍数(15~70倍)。
  人们在选购望远镜时,常见其价目表上有几个阿拉伯数字,那么这几个数字说明了什么技术参数呢?下面试举一例子说明一下。例如标有10×50mm5°,即表示其放大倍数为10倍,物镜的直径为50毫米,视野为5度(即在1000处视野宽度为87.4米)。可能有人会认为技术参数的数字越大越好,其实不然。放大倍数与视野宽度成反比,即放大倍数越大,视野宽度越小,这就不利于搜索。物镜直径与进光量越多,在光线不足时分辩能力就越强,但这必然导致到望远镜的体积增大不利于携带。经这么一说,您兴许感觉无所适从,但只要能取长补短,同样可以购得一架合意的望远镜。在此我想给大家提几点建议以供大家在选购望远镜时作为参考:
  第一,如想到海上或海滨旅游,请不要忘记购一架防水望远镜(特别携荐华祥牌系列及NIGULA系列防水望远镜)。
  第二,如想外出旅游观光,可购一架体积小具备变倍功能的望远镜。
  第三,如打算到那些可远观而不可近探之的危险地带猎奇,那就应该购一架高倍数的望远镜。
  第四,如要进行狩猎或长时间在外旅行,则最好购一架变倍数望远镜,现说明一下它的使用方法。因为变倍数望远镜可从低倍数逐渐调到高倍数,所以在使用时应先用低倍数、大视野进行粗略搜索,然后再用高倍数、小视野进行仔细观察。
  如何使用望远镜
  望远镜是用来观察远方景物的一种仪器,在航海、军事、户外活动等领域里都有着不可低估的作用。但有的人却会因使用不当而出现头晕眼花、恶心呕吐等现象。 正常使用望远镜应掌握如下要点:
  长期存放的望远镜启用时,要仔细检查一下,发现镜片有生霉、起雾现象的要擦拭干净;查看视度调整装置和调整瞳孔间隔的连接部分是否正常。
  装定视度分划。有的人两眼的视度不同,要分别调整、装定分划,使每只眼睛都能清楚地看到景物;调整瞳孔间隔,使两眼所见到的景物图象重叠在一起。
  观察时,姿态要自如,举镜应平稳。立姿用镜时,大臂略收,贴靠上体,避免两臂颤动。有条件时,可利用依托物支撑。保持正确的接额位置。不同型号的望远镜射出瞳孔距离不尽一致,接眼距离也不样。例如,62式8倍望远镜,当把接眼镜护圈和眼窝保持若接若离状态时,接额位置较为适宜,此时,射出瞳孔距离大致为八毫米。
  观察目标。根据目标的距离,调整距离分划。观察远距离目标,应按先在镜外观察后转入镜内、先概略后精确的顺序进行观察。为此,应熟悉正确使用不同分划所对应的密位数(这只对军用望远镜而言),以便迅速地辩认目标位置,提高观察效率,缩短用镜时间。
  在雪天、强光、烟雾等不同天气条件下,要安装相应的滤光镜片,以减少白雪、强光对人眼的刺激,增加烟雾中景物的衬托度。白天使用带有红外感光屏的望远镜时,要把红外感光屏拔开,以避免因感光屏而引起的镜室发暗和视野变小,影响观察效果。
  平时要妥善保管,防止划伤镜面,保持清洁、干爽,避免受潮。
望 遠 鏡 知 多 少
隨著週休二日的實施,國內各項休閒活動逐漸受重視,無論賞鳥、旅行、登山、天文、球賽、演唱會等,望遠鏡已成為不可或缺的工具了。但市面上望遠鏡品牌及價格都很凌亂,消費者在一知半解的情形下,往往無法正確的選購一隻適當的望遠鏡。一部價格從路邊攤的幾佰元到世界名牌的幾萬元究竟差在哪裏?紅色鏡片是否真能在黑暗中呈現明亮影像?其實望遠鏡的選購仍有些要訣:在購買時請店家多拿幾隻比較。將不同品牌但同倍率、同口徑之望遠鏡相比較下列特點:
1.明亮度 2.視野廣闊度 3.影像中央及週圍部份之清晰度 4.影像週圍之彎曲程度 5.影像及真實目標物之顏色是否相同等另外可將望遠鏡朝天空明亮處,以約一個手臂距離來觀察望遠鏡的出口瞳孔(如右圖)在此孔徑內愈圓愈明亮則表示稜鏡的材質愈佳,若有晦暗或呈非圓形的孔狀則表示是以較差的材質組合而成。
一部合適的賞鳥望遠鏡其倍率不能太大,大約7 10倍最為適合。千萬別以為倍率愈大愈好;倍率愈大,則亮度、解晰度、影像穩定性、視野範圍等都相對降低,效果反而更差。口徑則不能太小,至少需20mm以上。口徑愈大則前面所提的亮度、解晰度等都相對上升。不過體積亦相對變大,增加體能負擔。望遠鏡機身常見規格表示如7x35、8x40等各種規格,其中前面的數字即是倍率,如7即7倍。後面的數字即是口徑。
在市場上有許多不肖業者,以不實之倍率、口徑欺瞞消費者。往往一部原本8倍的望遠鏡卻被業者更改成20倍甚至更高。然而若要精確的檢驗出望遠鏡的倍率頗為麻煩,但有簡單的方式可供參考。找部知名品牌的望遠鏡,再與其它強調大倍率之望遠鏡作比較,若呈像的目標大小差不多,則這部所謂高倍望遠鏡可能就有標示不實之嫌了。另外市面上有許多望遠鏡鏡片上呈紅色、金色反光,業者則宣傳稱為可提供高夜視能力之望遠鏡。甚至有人會誤以為這是紅外線夜視鏡,其實這是錯誤的。事實上這類望遠鏡不僅無法提昇亮度,反而會讓影像更昏暗,其實這類產品主要是用在雪地、海面上這些陽光反射較強的場合。並不適用於一般的賞鳥甚至如歌劇、演唱會等都不適用。一部有良好透光率的望遠鏡其鏡片應是愈透明愈好。要判斷一部望遠鏡明亮度的好壞,最簡單的方式就是乾脆天黑後再去選購,這樣就很容易比出好壞。
賞鳥望遠鏡分成雙筒型及單筒型二種。雙筒型因為機動性高,使用方便,較適合觀賞行動活躍之山鳥。至於單筒型望遠鏡則受限於機動力,較適合觀賞恬靜的水鳥。單筒型倍率較大,有些可外接照相機拍攝照片,不過論效果仍然無法與專業的單眼相機加長鏡頭相比。通常一部效果較好的單筒望遠鏡價格約在1 5萬間。單筒型由於倍率大,伴隨而來會造成光線穿透稜鏡產生之色散現像,這種色散會影響觀察。為改善這種狀況,各大光學廠無不全力發展新一代鏡片來克服如ED鏡片、瑩石鏡片等,效果都不錯。但因瑩石具有吸水性,在保養時需注意防霉。另外瑩石的熱膨脹係數較大,易受溫度變化影響而改變焦點。相較下ED材質焦點穩定,保養亦較方便。由於都屬光學範圍,這些知名品牌望遠鏡往往也就是知名的相機品牌,如日本Nikon、德國的Zeiss等。這些知名品牌望遠鏡通常售價亦高約在4000元以上,若預算足夠,其實仍是划得來的,除了品質及售後服務較有保障外,通常望遠鏡只要不摔、不受潮,用個10年以上的大有人在。所以倘若有心選購一部望遠鏡,還是多加比較才不會後悔!
如何照顧好您的望遠鏡
(1)清洗
鏡片的表面覆有多層膜,以保有清晰的視線,不致因不小心的處理而有所損壞,應避免以手指或粗糙的物品接觸鏡片表面。鏡片表面可能矇有毛絮,如果有必要拭掉羽絮,請以柔軟的棉布或拭鏡紙擦拭,如此才不會留下油脂;用布小心慢慢地擦拭鏡片。微量的酒精(非變性酒精)可將難擦拭掉的斑點去除。避免使用天鵝絨或一般的衛生紙,因為它們可能會磨損鏡片表面
以望遠鏡附的沾有矽質清潔劑的擦拭布來擦拭望遠鏡鏡身表面,避免以酒精或其他的布來擦拭,因為可能損壞膠質鏡體、前方崁板、中間的焦距軸、及屈光度調整圈。
(2)千萬不要自望遠鏡中注視太陽,因為將會對眼睛造成很大的傷害。
(3)保存方式
若曝置於溫差很大或高濕度的地方,在鏡片表面可能會有細小的水珠出現;若有這種情形,務必要使望遠鏡在室溫下慢慢完全乾燥,並將望遠鏡置於陰涼乾燥之處。
最好將望遠鏡保存於乾燥的密閉空間內;若無此設備,望遠鏡也要置於乾淨、通風良好的地方,避免放在皮製或人造皮製的盒子內,因為皮製或人造皮製的盒子容易吸收濕氣。若沒有完全乾燥望遠鏡,可能在鏡片表面會發黴,而使望遠鏡不能再使用了
(4)重擊
避免望遠鏡受重擊。在移動至其它地方的時後,完備的包裝可吸收衝撞的力量。
(5)修護
修護工作避免經由非專業人員來進行,如果有必要進行修護工作時,望遠鏡應送到專業代理商修護,避免自行拆除或替換鏡片或稜鏡(圖5)。
望远镜分类、技术参数及表示方法
一、望远镜的分类
望远镜是现在天文学最基本的观测仪器,是广大天文普及工作者和天文爱好者必备的观测工具。除此以外,望远镜还兼有观察战场,研究地形地物和侦察目标(在这个角度上可以将这类望远镜定义为军事望远镜)、观景、看戏看比赛及儿童玩具(在这个角度上可以将这类望远镜定义为娱乐性生活用品及礼品玩具)。
望远镜的分类方法有多种,但根据物镜的结构不同,望远镜大致可以分为三大类:以透镜作为物镜的,称为折射望远镜;用反射镜作为物镜的,称为反射望远镜;既包含透镜,又有反射镜的,称为折反射望远镜。
1、折射式望远镜
物镜为透镜系统的望远镜,最早由荷兰眼镜商人李普尔赛于1608年发明,是出现最早的望远镜类别。折射式望远镜的原理建立在透镜成像原理之上,其优点是成像比较鲜明、锐利;缺点是有色差。为了减轻色差,品质较优良的折射式望远镜了消色差技术。此外,为了减少光线经过透镜的损失,采用了在透镜表面镀增透度的所谓镀膜技术,而较常用的折射式望远镜的光学系统又有两种形式,即伽利略式望远镜和开普勒式望远镜。
(一)伽利略式望远镜
伽利略式望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。它由一个
或一组凹透镜(目镜)和一个或一组凸透镜(物镜)组成。物镜组为等效的凸透镜,光线通过物镜汇聚后,经过一片或一组凹透镜形式的目镜成像。1609年由意大利科学家G·伽利略所发明。这种望远镜的优点是结构简单,能直接成正像,但视场较小。自从开普勒望远镜发明之后,此种结构已不被专业级的望远镜采用,而多被玩具级的望远镜采用,所以又被称做观剧镜。
(2)开普勒式望远镜
原理由两个或两组凸透镜构成。物镜组为凸透镜形式,目镜组也是
凸透镜形式。最早由德国科学家开普勒(Johannes Kepler)于1611年发明的。由于这种望远镜的物镜与目镜之间有一个实像,可方便的安装分划板,而且视场可以设计的较大,并且各种性能优良,所以目前军用望远镜、小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的。为了成正立的像,采用这种设计的某些折射式望远镜,特别是多数双筒望远镜在光路中增加了正像棱镜系统。
正像系统分为两类:棱镜正像系统和透镜正像系统。我们常见的前宽后
窄的典型双筒望远镜就是采用了双直角棱镜正像系统。这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠,从而大大减小了望远镜的体积和重量。透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转,成本较高,但俄罗斯20×50三节伸缩古典型单筒望远镜采用设计精良的透镜正像系统。几乎所有的折射式天文望远镜的光学系统为开普勒式。
2、反射式望远镜
反射望远镜的物镜是反射镜,为了消除像差,一般制成抛物面镜或抛物面镜加双曲面镜组成卡赛格林系统。在这种系统中,天体的光线只受到反身。目前反射望远镜在天文观测中的应用已十分广泛,由于镜面材料在光学性能上没有特殊的要求,且没有色差问题,因此,它与折射系统相比,可以使用大口径材料,也可以使用多镜面拼镶技术等;而镜面在镀膜后,可获得从紫外到红外波段良好的反射率;因此适合于进行恒星物理方面的工作(恒星的测光与分光),目前设计和建造的大口径望远镜都是采用的反射系统,遗憾的是反射望远镜的反射镜面需要定期镀膜,故它在科普望远镜中的应用受到了限制。
反射望远镜由于工作焦点的不同又分为牛顿系统和R C系统(如我国最大的2.16米望远镜)、折轴系统等。一般说来,对天文普及工作,特别是对观测经验不足的爱好者来说,牛顿式反射望远镜使用起来不太方便,其物镜又需要经常镀膜,维护起来也麻烦,多为大型座镜采用。
3、折反射望远镜
顾名思义是将折射系统与反射系统相结合的一种光学系统,它的物镜既包含透镜又包含反射镜,天体的光线要同时受到折射与反射。这种系统的特点是便于校正轴外像差。以球面镜为基础,加入适当的折射元件,用以校正球差,得以取得良好的光学质量。
这类望远镜又分为施密特系统、马克苏托夫系统和施密特—卡塞格林系统等。应用最广泛的有施密物望远镜(美国Made 12 LX200SC),施密特—卡塞格林系统(南京天仪中心的KP300S),马克苏托夫与马克苏托夫—卡塞格林望远镜(南京御夫天文教科仪器厂生产的¢160mm等系列)四种类型。由于折反射望远镜具有视场大、光力强等特点,适合于观测延伸(彗星、星系、弥散星云等)天体,并可进行巡天观测,较适合天文爱好者使用。折反射望远镜是由透镜和反射镜组成。天体的光线要受到折射和反射。这类望远镜具有光力强,视场大和能消除几种主要像差