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反射望远镜的主镜自重对镜面形状的影响

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求是 发表于 2018-3-4 09:11 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国–江苏–苏州 电信

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本帖最后由 求是 于 2018-3-4 09:22 编辑

反射望远镜有它独特的优点:主镜没有色差、加工面少、口径与价格比高、对主镜材料的要求较低等等。所以,反射望远镜一直受到天文爱好者和厂商的重视,也是专业天文台大镜面望远镜的唯一选择(不过所用的材料几乎都是微晶玻璃)。
由于反射镜本身的重量,朝向天顶时,夹角z=0, 受力Pa=P*Cos z为最大,本身自重的变形对像质的影响也最大。
在设计反望远镜中,有人建议相对厚度L =1:8,用3点支承,刚度就足够了。但是,根据刚度公式计算和著名的光学专家马克苏托夫的长期实践,证明这种建议不是完全正确的,特别是对口径200mm以上的望远镜。
当主镜背面用3点支承时,最小厚度Lmin=D*D/1250

D(mm)             1         10        100        140       200     250     350     500     1000
Lmin(mm)    0.0008    0.08         8          16         32       50       98      200      800
(L/D)min      1:1250   1:125   1:12.5     1:8.8    1:6.3      1:50   1:3.5  1:2.5   1:1.25

当D=1mm,Lmin=0.0008mm,已保证了足够的刚度。当D=100mm,就必须厚度为8mm,相对厚度为1:12.5;当D=200mm时,相对厚度为1:8(即厚度L=25mm), 把镜面支承在3点上,已经显然不够了。

我们知道,反射镜最常用的光学玻璃是K9,科研用的大望远镜则是微晶玻璃。但是,在科普型反射望远镜中,几乎都是用普通的窗玻璃作反射镜材料。因为普通玻璃价格低廉,大概是K9的十分之一。

gs2c 发表于 2018-3-4 11:39 | 显示全部楼层 来自: 中国–上海–上海 电信
10寸开始就必须重视多点支撑对主镜的影响了,根据我的经验建议:
8寸以下3点  固定
8-10寸6点   半浮动
12-14寸9点  全浮动
14-20寸18点  全浮动
20寸以上27点 全浮动
此外单个支撑点的面积也是关键因素,一半不少于1/2倍主镜厚度也不大于1倍主镜厚度
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 楼主| 求是 发表于 2018-3-4 12:40 | 显示全部楼层 来自: 中国–江苏–苏州 电信
以上是根据自重变形计算主镜背面用3点支承时,最小厚度公式Lmin=D*D/1250
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 楼主| 求是 发表于 2018-3-4 12:48 | 显示全部楼层 来自: 中国–江苏–苏州 电信
现在市面上200毫米的反射镜厚度大多为25毫米,小于32毫米。
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 楼主| 求是 发表于 2018-3-4 12:58 | 显示全部楼层 来自: 中国–江苏–苏州 电信
有人用拍摄星云的照片来说明自重变形影响不大。其实,应该是拍摄天顶区的星星,看一看焦前和焦后的星象变形(包括色差)情况,来说明主镜自重对成象的影响。当然,一般要求不高的业余观测,对主镜不必要求那么高。
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