1. 首頁 > 生活百科 > >

望遠鏡原理與放大倍數公式原理 望遠鏡原理

創業資源

望遠鏡原理(望遠鏡原理和放大公式原理)關于望遠鏡原理，以兩個凸透鏡組成的開普勒望遠鏡為例(一凹一凸的伽利略式類似):

望遠鏡原理與放大倍數公式原理 望遠鏡原理

文章插圖
【望遠鏡原理與放大倍數公式原理 望遠鏡原理】
一般在講解望遠鏡原理時，都說物鏡將平行光會聚在一點，然后目鏡將這個焦點的會聚光縮小為平行光，再實現放大 。
乍一看，這個解釋沒有錯，但仔細想想，就會發現不對勁 。在現實世界中，你從哪里得到這么多平行光線？現實是四面八方都有很多光！這怎么解釋？
而且，在上面的解釋下，會有一個結論:物鏡和目鏡的距離等于物鏡的焦距加上目鏡的焦距，所以是一個常數，所以不用換目鏡也不用對焦 。但是望遠鏡都裝有聚焦裝置 。這怎么解釋？
詳細解釋一下 。事情是這樣的 。
首先，望遠鏡看的東西很遠，物距往往遠遠大于物鏡的焦距 。因此，無論遠處的物體有多大(大如恒星，小如遠處的高樓)或有多小，當物體上某一點發出的散射光束被整個物鏡捕獲時，這些光線可以說是平行光束(而不是明顯的徑向光束) 。這樣，望遠鏡原理一般解釋中平行入射光束的來源就是這樣的 。
在考慮成像的時候，其實我們只需要分析清楚任何一點 。其他幾點也差不多 。因此，望遠鏡原理的一般解釋以平行光為例 。
然后，這幾乎平行的光束在通過物鏡后將基本會聚在焦點上 ?；蛘?，即使我們不按照平行線去理解，也會產生凈凸透鏡的真實像效果(物體的任意一點都成像在像面上的一點上) 。但是因為物距是> >物鏡的焦距，那么像距幾乎等于物鏡的焦距，物體上這個點成像的像可以說是在物鏡的焦平面上，而且一定離焦點很近 。這樣，效果和上面的平行線是一樣的 。
穿過會聚點后，這束光繼續前進并到達目鏡 。在目鏡處，還有另一個反向聚光燈，它被恢復成(幾乎)平行光 。在這種(幾乎)平行的光線進入眼睛后，它在視網膜上形成一個真實的像點 。這樣，眼睛就能看到原始物體上的點 。
總的來說，對于單個點來說，這個過程是光線通過物鏡后會聚，通過目鏡后發散，通過瞳孔透鏡后再會聚 。
為什么口徑越大，看得越亮？粗略地說，在整個物鏡上的這個點接收的光(接收的光量與物鏡孔徑的平方成正比)將最終會聚在視網膜上的實像點(區域0) 。所以口徑越大，看得越亮；有一個用來收集光線的大洞 。(至于為什么放大倍數越大越暗，可以理解為單位面積物體表面發出的等量光在高放大倍數下在視網膜上成像較少，所以光量更集中；當放大倍數高時，視網膜上的圖像更大、更分散 。當然，這只是一般的解釋)
從物鏡上任何一點散射的所有點最終都在視網膜上的某一點相遇，物體上的其他點也是如此 。結果，望遠鏡雙凸透鏡之后的圖像形成在視網膜上 。
雖然圖像是在視網膜上形成的 。但是有一個放大的問題 。
放大倍數還可以通過物體上的一個點最終散射到物鏡的近似平行光來解釋 ?？磮D中的藍線和紅線，都是分別穿過物鏡和網式透鏡的透鏡中心，不會發生折射 。入射(幾乎)平行光束和出射(幾乎)平行光束將分別平行于它們 。根據紅藍線可以得到放大倍數 。放大率是指視角的放大率 。根據簡單的三角函數，當入射平行光與光軸的夾角較小時，入射光與入射光的角度比近似等于兩個焦距的比值，這正好是放大率 。
如果要進一步加大放大倍率，那么目鏡會縮小焦距再靠近物鏡，那么畫面中的紅線會更加傾斜 。足夠傾斜后，紅線延長線無法與物鏡相交(僅與鏡筒壁相比)，說明此時該點實際已經跑出目鏡視野 。只有與物鏡目鏡光軸成較小角度的平行光束才能進入視野 。這說明目鏡焦距越小，視野越小 。
另外，如果物距沒有遠大于焦距，那么入射光束就沒有那么平行，真實像點離焦平面也很遠 。這時，物鏡和目鏡之間的距離不是兩個焦距的總和，而是比這個總和大一點 。這也解釋了為什么(不可互換目鏡)望遠鏡仍然有聚焦裝置 。要看不同距離的東西，還是需要物鏡和目鏡的距離不同 。
一般來說，望遠鏡是光線依次通過物鏡、目鏡和目鏡的三個凸透鏡，最后將原來的物體變成視網膜上的實像 。由于物鏡和目鏡的巧妙組合，它只是比眼睛更直接看到的放大(也可能更亮)圖像 。嚴格來說，物鏡之間的距離不等于兩個焦距之和，而是物鏡的像距和目鏡的焦距之和 。

    推薦閱讀