走进星空世界|天文探索活动6:探索天文望远镜的使用

2021-7-2 08:43| 发布者: xxxxxxxxx| 查看: 14696| 评论: 0

摘要: 探索实践活动一认识天文望远镜的构造活动目标∶结合天文望远镜部分的"拓展阅读"内容，认识本校天文基地使用的三台望远镜，了解每台望远镜的工作原理，熟悉天文望远镜的结构，能够操作望远镜进行天体观测，提高学生 ...

探索实践活动一认识天文望远镜的构造
活动目标∶结合天文望远镜部分的"拓展阅读"内容，认识本校天文基地使用的三台望远镜，了解每台望远镜的工作原理，熟悉天文望远镜的结构，能够操作望远镜进行天体观测，提高学生动手实践能力。

本校望远镜类型	主要参数（口径、焦距）	类型
Sky-watcher
星特朗
米德

天文望远镜的结构∶口径∶物镜的直径，通光口径，用"D"表示，大小决定望远镜的集光力与分辨力，口径越大，可以收集到更多的光线，因此可以获得更高的分辨率，也就可以将目标看的更清晰。焦距∶望远镜从物镜到焦点距离，一般以"f"表示，单位为 mm，如f=600mm 表示焦距 600mm。焦比:望远镜焦距（物镜焦距）与望远镜的通光口径的比值，用"F"表示，F=f/D，相当于相机镜头上的光圈。如果口径不变，焦距f越长，焦比F越大，容易得到越高的倍率;物镜焦距越短，焦比越小，则倍率不高，但影像更亮，视野更大。口径D越大， F 值越低，则亮度越高。目视放大倍数∶物镜焦距（mm）÷目镜焦距（mm），物镜焦距越长，或目镜焦距越短，倍率越大。光轴∶望远镜中光路的轴心，若光轴偏斜，望远镜便不能发挥最佳性能，严重时可能无法成像。增透镀膜∶在透镜镜片表面镀上一层特殊的金属化合物，目的是减少反光，增加光线透射率。寻星镜∶是一支低倍的小望远镜附加在主镜上，利用其视野较广的特性，方便搜索天体。导星镜∶主镜在进行较长时间的观测时，为了及时纠正跟踪中的误差，在主镜旁设置一个起监视作用的望远镜，它就叫导星镜。导星镜的口径、焦距与放大倍数均要比寻星镜大，视场比寻星镜小（观测前同样需要校调导星镜光轴与主镜光轴平行）。这样，当观测目标偏离主镜中心时，在导星镜中就能反映出来，可以及时将它调回视场中心。赤道仪∶ 赤道仪在观测时用来抵消地球自转，由马达带动，使望远镜能跟随星体移动，跟踪天体运行;结构和使用复杂，调节精度高;赤道仪有手动和电动两种，手动跟踪赤道仪适合专门的天文观测，高档电动跟踪赤道仪多用于专门的天文跟踪摄影和观测研究。极轴望远镜∶天球北极与南极的连线称为极轴，极轴望远镜的功能就是校正赤道仪赤经轴，使其与极轴平行，一般都是内藏在赤经本体之中。赤经轴∶ 赤道仪中与极轴平行的旋转轴称为赤经轴。赤纬轴∶赤道仪中与极轴垂直的旋转轴称为赤纬轴。重锤∶安装在赤纬轴底部，可上下调整，用来平衡望远镜的重量，平衡的步骤在德式赤道仪中是非常重要的，关系到赤道仪跟踪的精度以及使用寿命。马达∶带动赤经轴旋转使赤道仪转速与地球自转同步，需要配合控制器使用。刻度盘∶赤经轴与赤纬轴上都有刻度盘，受限于精度，刻度盘都仅供参考用。自动寻星∶某些高阶赤道仪中内藏小型电脑，并储存许多天体位置资料，只要由控制面板输入天体名称，赤道仪就会自动搜寻天体，并导入望远镜视野中。视野∶指所见到范围大小，以角度表示其大小。而肉眼的视野大小约上下六十度，左右九十度的程度，但透过望远镜观看时，倍率提升，视野会变窄，根据所观测天体的不同而选择不同的倍率与视野。视宁度∶视宁度指望远镜显示图像的清晰度。它取决于大气湍流活动程度。肉眼所见星体的闪烁，一般认为是高层大气湍流引起。望远镜清晰度不佳往往是低层大气湍流所致。各层大气湍流使大气中产生密度不同的不稳定区域，使光线不能顺利地直接通过并保持强度不变。温度对视宁度的影响∶温度不同会引起大气的流动，影响视宁度。镜筒与周边环境的温差也会影响视宁度∶物镜的温度与周围空气的温度不同，它就会使自己裹上一层或冷或热不规则流动的空气包层。因此，观测之前要提前把望远镜搬到户外半小时后，减少望远镜与周围环境的温差，有利于观测。望远镜中冷热空气的管流（tube current）会影响分辨率。管流在反射式望远镜中尤为严重。集光力∶依肉眼瞳孔在夜间开到最大（瞳孔最大时为 6mm，7mm）时所集到的光亮为1，在望远镜来说，与主镜的口径大小有关，口径越大，相对的集光力就越佳，而集光力越佳，其成像品质也就越好。分解能∶简单的说就是将两个相当接近的物体，能将其解测出最小的角度（角距离）;而角度最小是以秒（"）为表示单位。主镜的有效口径越大，其理论分解能就越好，看到的影像就越细致;但这数值必须依视野状态及镜片磨制精度乃至安装调试的好坏，也有着很大的差异。探索实践活动二天文望远镜的安装与使用活动目标∶ 学习天文望远镜工作原理;了解学校所有的天文望远镜的结构;学习使用天文望远镜; 动手安装与操作天文望远镜（图 6-1）活动方式∶小组合作，5人为一个小组，1位担任组长，1位指导老师，安全保障。活动条件和设施场地∶学校小型天文台、露天观测点、天文望远镜。活动过程∶ 第一，选择观测场地，空间开阔，无遮挡;第二，认识望远镜的构成，支架、赤道仪、主镜、寻星镜、目镜、配重、GOTO手柄遥控设备、电源等（图6-2）;第三，学会参考说明书，根据说明书的步骤进行进行望远镜零部件安装;第四，望远镜安装完成后，进行望远镜调节平衡;第五，进行调试寻星镜;第六，使用操作。（参考拓展阅读）活动记录∶ 活动中发现问题，记录问题，生成学习资源。

图6-1 学生安装天文望远镜

图6-2 天文望远镜配件
本校天文望远镜种类简介1. 折射式望远镜折射式望远镜的光路图（图 6-4）。折射式望远镜主要为两个透镜所组成;物镜和目镜，折射镜的优点∶密封管道利于保护光学图像避免受到气流的影响，使用方便，对比度、清晰度较高，无论摄影及高倍行星观测，效果都相当不错。缺点∶有色差问题，为了消除色像差，物镜都以两枚以上的透镜组成，一般来说，三枚镜片要比两枚消色差效果好，但价格较贵;镜片材质也是决定好坏及价格的重要因素，一般光学玻璃的折射镜称做半消色差望远镜，而全消色差望远镜常使用更高级的材质，如ED（Extra-low Dispersion) SD(Super-low Dispersion）、萤石（Fluoride）等玻璃，且价格较贵。

图6-3 折射式望远镜

图6-4 折射望远镜光路图 2.折反射式望远镜折反射式望远镜的构造（图 6-5），折反射式望远镜是折射式和反射式的结合，最大的特征是在反射镜的前方增加一片补正镜，以修正球面镜所可能造成的像差，折反射式望远镜由于镜筒密闭性较反射式好，因此无落尘与筒内气流现象，补正镜所造成的色差也极轻微，与折射镜相比，其光学设计可有效缩短镜筒长度，但成像品质及反差通常还是以折射镜较佳，一般常见的折反射式望远镜有施密特一卡塞格林式（Schmidt-Cassegrain）、马克斯托夫-卡塞格林式(Maksutov-Cassegrain)。

图6-5 米德折反射式望远镜3.认识本校"星特朗"天文望远镜（图6-6）部分参数 ● 镜筒● 口径∶ 279.4 毫米;● 焦距∶ 2800毫米;● 焦比∶ f/10;● 目镜/倍率∶23 毫米 /122 倍;● 寻星镜∶9x50;● 天顶镜∶2 寸（带1.25 寸转接环）;● 镜筒材料∶铝;● 最高有效放大倍率∶660倍;● 最低有效放大倍率∶40 倍;● 极限星等∶ 14.7 等;● 分辨率∶0.5角秒（瑞利极限）/0.42角秒（道氏极限）;● 聚光力∶ 人眼的 1593 倍;● 副镜遮挡∶ 95 毫米;● 副镜遮挡百分比∶34%（直径）/12%（面积）; ● 光学镀膜∶ StarBright XLT 镀膜;● 镜筒长度∶610毫米;镜筒重量∶ 13千克;● 鸠尾板∶ LOSMANDY D 型;● 托架类型∶德式赤道仪;· ● 承重∶ 34 千克;● 纬度调节范围∶3～ 65 度; ● 本体重量∶ 23.8 千克（含重锤杆）;● 重锤∶2个，10千克/个;● 三脚架∶ 2.75 寸不锈钢脚架，重21 千克;● 传动∶蜗轮蜗杆加同步带;● 接口∶AUX*4，USB*1，AUTOGUIDE*1;● 控制软件∶ Celestron PlaneWave Instruments;● 最大回转速率∶4度/秒，默认为 3 度/秒;● 跟踪速率∶恒星速，太阳速，月球速;● 自动导星速率∶可自定义;● 周期误差校正∶包含;● 手控器∶NEXSTAR+ 双行 16 字符LCD显示屏，19 光纤背光照明按键;● 数据库∶40 000 个目标以上;● 星表∶梅西耶，NGC，IC，SAO，Caldwell，双星，变星，已命名恒星，行星;● 电力需求∶ 直流 11.6 ～14伏 3 安。

图6-6 星特朗望远镜

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