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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: IMUFU-KANE| 查看: 14680| 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

路过

雷人

握手

鲜花

鸡蛋

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