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【大型科普】天文器材知识

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 楼主| crazygame12345 发表于 2012-11-16 10:39 | 显示全部楼层 来自: 甘肃省兰州市 兰州大学
望远镜的成像特征----反差和斯太尔率

关于反差,我想给大家一个直观的感受和一个严格的定义。
反差是一个没有量纲的量,表示一片成像区域内,最亮的部分跟最暗的部分亮度差异的大小
如果以 I来表示照射到像面上的光强
反差γ=(I_max-I_min)/(I_max+I_min)
这实际上是光学中衬比度的概念。

望远镜的中心遮挡,会降低反差,望远镜的球差和彗差也会降低反差。但注意,中心遮挡是不会破坏细节的,而球差彗差色差这三种像差,会严重地破坏细节。

具体的公式,非常复杂,如果没有学过波动光学的话,根本看不懂,这在里我不进行讲解。
但我们记住一个公式;

这个公式看起来比较复杂,听我慢慢解释
R代表光学系统的有效半径(口径的一半)
A代表入射星光的光强
λ是入射光的波长
f为光学系统的焦距
J[1,α]这个是贝塞尔函数族里面的函数
ε代表光学系统的遮挡比,是直径遮挡比
theta代表的是参考点P到中心的角距
α和β是两个宗量

β=ε*α

好了,听我说了这么一堆,你也不知道是怎么回事。简单地说,遮挡这个变量,影响了艾里斑周围光强的分布。
如果没有遮挡,一对双星在望远镜中应该是这样的:

如果有20%的遮挡,相当于一个长焦的高精牛反,那么星点会是这样的

如果是一个完美的施密特-卡塞格林系统,有35%的遮挡,那么星点是这样的


你会发现,随着遮挡比例的增加,周围的衍射环会变亮,而中间的区域分配的能量会比理想艾里斑的85%更低。

周围更大的衍射环,会使得这两个星点附近比较暗的星点变得难以辨认(但不是不能辨认)
而衍射环交织在一起,就形成了今天我们所说的【xx望远镜成像比较肉】

一个光学系统的艾里斑,理论上应该占有整个入射光强85%的能量,可是实际的光学系统达不到,会比85%低一些。我们定义(中心极大所占有的能量值)/(理论上艾里斑中心极大占有的能量值)=斯太尔率

斯太尔率是表示系统的反差的量。在这里说“锐度”不是很科学,因为锐度没有严格的定义,而反差有。

反差越大的望远镜,斯太尔率越接近100%。现在的APO,单色光的斯太尔率可以达到96%,顶级的可以做到99%

单色斯太尔率在80%以下的折射镜,基本上可以认为是不合格产品。

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 楼主| crazygame12345 发表于 2012-11-16 10:41 | 显示全部楼层 来自: 甘肃省兰州市 兰州大学
本帖最后由 crazygame12345 于 2013-6-27 08:20 编辑

下面讲讲大家最关心的话题:

怎样选购天文望远镜?

上面我们讲了那么多的器材知识,目的就是让大家更方便地选择适合自己的器材。

其实选择镜子,总是离不开预算。预算比较少的,比如1000以下的这种,我可以很负责任地说,所有1000以下的器材观星效果都差不多。这一点破猫很多次强调。1000以下的网远近,多是给那些想入门但不知道自己能走多远的爱好者观测的。

打个比方,我想学钢琴。但我不知道这个兴趣能走多远。所以先买一台二手电钢琴学着试试,如果真的有兴趣就换台钢琴。(毕竟钢琴现在依然很贵)

好了,言归正传。折射、反射、折反射这三种类型的镜子,哪种比较好呢?

这又是新人非常容易问的一个问题,也是一个比较浮躁的问题。记住,三种类型的镜子没有好坏之分,只有用途之分。

第一类:折射镜。
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折射镜分两种,普消和APO。
从目前我们介绍的这几类镜子里看,APO无疑是最完美的望远镜。单色斯太尔率达到96%以上,这样近乎完美的光学系统,提供了极佳的反差,使得明暗相差较大的两个物体也很容易分辨。APO的另一大优点,是天生的像场宽阔。这是其他望远镜所无法达到的。APO的缺点也显而易见:一个字贵,两个字死贵,三个字非常贵。更致命的弱点是,口径非常大的APO,已经无法控制因重力变形导致的像差,所以不光口径大,焦比还要特别长。另外,大口径的apo很少有人用来摄影,都是目视。追求一种极致的体验
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生产APO的主要品牌,从离我们较近的(就是我们能够比较容易买到的)说说:国内目前有锐星和裕众两家在做,品质都可以说是一流的。
锐星都是3片式APO带一片fpl53玻璃(这种玻璃被看做萤石的替代品之一),裕众有3片式fpl53带一片玻璃的APO,也有两片式带一片fpl51的经济型ED镜。另外,信达也有APO生产,黑钻系列的,由于焦比长,色差控制也非常优秀,但摄影会慢一些,比较适合目视使用。
台湾还有龙鹏系列的ED镜,焦比比较长,为目视优化。@kaienkalaq 用的就是龙鹏120ED。
除了这些国产高端品牌,国外有顶级品牌如Tele Vue,Takahashi,APM-TMB,AP,TEC等等,顶级镜我只用过高桥的,其他品牌不熟悉。考虑到吧里绝大多数人还是难以接受这些品牌望远镜的价格,所以不做接受,只要记住,一分钱一分货,一毛钱两分货,一块钱三分货就行了。
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折射镜里的普消,实际上是APO的爷爷。普消不能解决二级光谱,所以会有明显的紫边。一般而言普消做到F/15才能接近APO的色差控制,但球差的控制还是不到位。所以,普消在今天被定义为一种【残缺】的光学系统,再大再长的普消也是入门级产品。
请注意,我们无法接受的,是短焦比的普消。if 【便携】.and.【目视】.and.【深空】.and.【没钱】时,你才需要一支像天狼画师或博冠80/500这样的短焦普消。短焦的普消几乎只能目视深空,不能胜任摄影,也不好打行星(色差严重)。
一般来讲,普消的焦比小于f/8就可以说是短焦了。像天狼画师这种做工和光学都比较好的短焦普消,色差尚可接受。但你如果买了星特朗70/400,宇众(注意不是裕众)80/400这样的极短焦的东西,哭去吧.....
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普消的品牌就比较多了,由于是普及型望远镜,价格比较实在。
国内生产普消的厂家比较多,有天狼,星特朗,博冠,信达,东星,宇众,还有一些小牌子如凤凰,杰和,一雄等等等等........

天狼的那些型号,本喵不太懂....但天狼做的最好的镜子当属画师。根据宇文蓝枫的测评,画师如果调焦精准的话,色差还可以接受。其他的天狼望远镜,我对它们的印象不太好。(蓝枫只对80DS做了测评,这里的画师特指80DS!!!!)

博冠,80/500代表了博冠一类比较高级的普消。但天王102/700却是一个失败的镜子,坑爹慎买。(天王比天罡高一个等级,最高等级的镜子是天龙Ω)

信达。我对信达的普消不具有任何好感。后来听周围爱好者说,信达的普消消光太差。

东星和宇众,做的东西只能说一般般。宇众天鹰80/400我倒是接触过,感觉那个色差都逆天了....东星的小黑炮90/500也是这个问题。普消做成短焦也得有个度吧,这焦比都f/5了你让人咋看啊。

凤凰和杰和,不再吐槽,公认的玩具,爱好者们尽量攒钱买好的。

点评

信达。我对信达的普消不具有任何好感。后来听周围爱好者说,信达的普消消光太差。 信达的80900普消镜筒内3道光栏,调焦筒内还有1道刀口光栏,消光不好?寻星镜直接上到6X30还是全金属的支架和斜齿的调焦座,这个价  详情 回复 发表于 2012-12-12 13:17
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 楼主| crazygame12345 发表于 2012-11-16 10:44 | 显示全部楼层 来自: 甘肃省兰州市 兰州大学
本帖最后由 crazygame12345 于 2013-6-27 08:24 编辑

第二类:反射镜的选购

与折射镜相比,牛反的特点很明显:

1 没有色差。注意牛反这个无色差和APO的无色差有本质的区别:APO只是在可见光波段,对三种颜色的光消色差。而牛反在所有波段(包括红外和紫外)都严格地没有色差。
2 牛反对精度非常敏感。因为反射系统会把面型误差翻倍。所以很多人选择牛反时(尤其是发烧友),都苛求精度。
3 牛反需要调节光轴,而且成像对光轴也很敏感。焦比越短的牛反,光轴越难以调整。
4 等精度下,牛反的焦比越短,锐度越差。而短焦的牛反,精度又难以控制。
5 良像像场非常狭窄,焦比越短越明显。因为短焦的抛物面牛反,周边彗差会非常之大的。

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由于牛反的结构最简单,国内生产牛反的厂家也非常多。做牛反容易,但做好牛反很难。
主要的厂家有:信达/博冠/星特朗/晶华大观/凤凰/一雄等等,现在还多出个振旺光电

现在就我接触过的一些牛反,进行点评(不到位的地方请指正):


信达:信达的牛反,总体概括为“实在”。信达全线的牛反都被做成抛物面的主镜。信达的牛反我接触过三个,一个是信达150/750 EQ3-D,江湖人称小黑,另一个是我们的镇社神镜信达130/650,江湖人称小小黑,还有一个是sky-watcher 305Dobsonian。
小黑给人的感觉是做工还可以,口径比较大,精度也够用。下半身是EQ3-D。有一定升级空间。用来入门,是一个比较高端和舒适的选择。
小小黑,在支架上没有使用赤道仪,使用了电动的经纬仪,但主镜也是抛物面的,成像锐利。
信达小黑普通版可以跟尼康和佳能的全线单反合焦,小小黑不可以。个人不推荐小小黑摄影版,200/800的光轴调节略复杂,因为副镜是偏轴设计。至于那个12寸道布森,我只能说,简直是瞎了我的猫眼。在亮度,分辨率,和精度三项指标上,这个12寸巨炮显然是占足了风头。我只记得当年用它看木星:在一个绝佳的视宁度600倍下,红斑以及周围的巨大风暴清晰可见,让人难忘。

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博冠:博冠的牛反,我只想用“坑爹”形容,博冠的全线牛反都是球面镜,而且都是短焦比球面。不过以后我再也不会买博冠的东西了。

我的第一台望远镜是博冠的150/750 -EM8。这是一台比较坑爹的望远镜。第一眼看上去比较大气比较威武,但用的时间长了,坑爹之处就表现出来了。首先这个牛反是f/5的球面镜,球差仅仅是可以忍受而已。
做工来讲,太马虎了,根本不像一具严肃的光学仪器,更像一个大玩具。调焦座是全塑料的..(真能省啊),居然带有一些毛刺,没有调焦锁紧螺丝,目镜是PL25 PL10和3x巴洛镜,这个巴洛镜内部不做任何消光处理。调节光轴时,只能调节副镜,不能调节主镜。调好光轴非常麻烦。
下半身基本属于残废..EM8载这个150牛反已经是晃晃悠悠了,又何况EM8的回程误差有30度之多

鉴于我的“受骗”经历,我建议大家不要购买博冠的牛反产品,因为厂家根本不重视牛反。况且博冠的牛反,价格普遍虚高。

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星特朗:星特朗的牛反,可以用“纠结”两个字来形容。为什么是纠结?我把Celestron的反射镜分为两部分:玩具级和仪器级,
先说玩具级的牛反,最典型的就是Astromaster-130EQ 114EQ 和Powerseeker 127EQ。
130EQ用的人不少,但130EQ比起博冠150/750来讲更加坑爹。球面反射镜,f/5,支架虽然换成了不锈钢,但由于赤道仪本体不稳固,依旧是无风晃三天。那个塑料的红点寻星镜基本不能用。
127EQ则比130EQ还要坑爹。没有最坑,只有更坑。127EQ用了80EQ的CG-1支架,极其不稳定,主镜依旧是短焦球面,比130eq还要短焦,内部安装了2x劣质巴洛镜。观测效果.....哭去吧

星特朗的低端望远镜给人的感觉是从来不用心做。所以星特朗牛镜很牛,狗镜很狗,有点像佳能。而sky-watcher给人的感觉是,不做坑爹镜,有点像宾得-----宾得无狗头啊

贴Celestron标的牛反还有几支,是Omni-150XLT,C8-NGT,C10-NGT
这三只牛反,是地地道道的精品。


150xlt的主镜是单速调焦版,调焦手感的空程问题我还真没感觉到,但是挂的负载要远低于目前使用的2.5寸双速有齿。至于彗差镜的问题应该没有,这个牛反是可以挂mpcc的。

150XLT的赤道仪使用Omni CG-4。这个赤道仪我也在用,觉得在轻便赤道仪中,这个的精度算不错的了(vixen GP2除外)。手拧时无可感空程,钢腿,加上信达的GOTO组件,有导星时,可以维持在±5角秒内。这个比eq3-d具有更大的升级空间。

在这里,游戏猫想吐槽一点: 别给cg4配那么长的钢腿行不行啊?!铝腿足矣!赤道仪的稳定性看的是本体而不是脚架。钢腿是个大鸡肋。

补注:eq3d的制造实际上跟cg4一样,但不同的是,eq3d这个赤道仪,出厂调试不到位,用过两支eq3d,有明显的赤经赤纬回程。cg4的出厂调试略紧,阻尼感很重,但比较均匀,没有可感回程。

除此之外,比起小黑使用的几十块钱的PL目镜,150XLT的目镜更好。总之这个镜子给人的感觉跟130EQ之流完全不一样,外观上白色和蓝色的搭配,精致美观,光学上,做工上也很过硬。

C8-NGT的主镜的规格是203口径,1000焦距,抛物面反射镜。佳能/尼康单反均可合焦。这支主镜是个拍摄星系的利器,203口径,保证了f/5的快焦比,1000mm的焦距也能使拍摄出的星系具有很丰富的细节。【参考牧夫论坛上C8-NGT和尼康D5100拍的M81/82】
以前听说C8-NGT的赤道仪CG-5有BUG,不知道现在星特朗有没有除掉此BUG。

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晶华大观的牛反没用过,周围的人也没碰过,所以不敢妄加评论。凤凰的牛反请记住俩字“坑爹”即可。

百度天文吧第一神贴讲了这么一件事:东海仙翁2010想买一架天文望远镜,看上了凤凰203/800,结果遭到DC的炮轰。本游戏没用过此类神镜,但我在光学模拟软件abberator上模拟了f/3.9的球面反射镜,球差已经不可容忍,或者说根本不能成像了。至于一雄的牛反,只可能比博冠还烂。

振旺光电还是要说一下的。振旺光电的镜子出自一个江湖人称王师傅的人之手。由于我没用过振旺的牛反,所以不能瞎说。下面我只陈述事实:
1 振旺的主镜,都会标上估计精度。
2 振旺的主镜在牧夫的口碑挺好
3 振旺的支架牛反很轻便,广告上说153口径仅仅重2.5kg(这样的话我的CG-4都能扛得动),但有些小贵。
4 以文佳的行星摄影表现来看,出片锐度比较好

生产牛反的还有一些国外厂家:Vixen, Takahashi , ASA等。这些牛反加工精度一般都很高,属于顶级设备。

点评

可以说说我的大凤凰的经历了  详情 回复 发表于 2014-9-5 02:00
CEL为什么贵?贵在他的品牌价值。 贴Celestron标的牛反还有几支,是Omni-150XLT,C8-NGT,C10-NGT 这三只牛反,是地地道道的精品。XLT150调焦弱于信达P15075,C8N和SKYWATCHER P200F5为同样的镜,仅调焦不同,  详情 回复 发表于 2012-12-12 13:33
信达小黑普通版可以跟尼康和佳能的全线单反合焦,小小黑不可以。个人不推荐小小黑摄影版,200/800的光轴调节略复杂,因为副镜是偏轴设计。 130F5的双速调焦摄影版完全可以和任何的DSLR合焦并且原厂的2代彗差改正  详情 回复 发表于 2012-12-12 13:21
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 楼主| crazygame12345 发表于 2012-11-16 10:46 | 显示全部楼层 来自: 甘肃省兰州市 兰州大学
本帖最后由 crazygame12345 于 2013-6-27 08:28 编辑

马卡镜的选购

生产马卡镜的,主流的厂家有星特朗,博冠,信达。由于马卡镜的装配比较复杂,所以能够生产马卡的厂家一般属于大厂。

博冠:马卡共有90/1200,105/1400,150/1800,200/2400这四个,都是三片式。

90/1200 :这支马卡镜,已经被我列为坑爹镜列表里去了。除非你【没钱】.and.【极度便携】.and.【目视】,否则千万不要买这支镜子。这支镜子的锐度表现,说实话还不如80EQ。请注意,卡塞格林望远镜的口径做的太小,就是名副其实的坑爹。

MK105/1400,应该是双光路设计。据我所知,双光路就是有点像单反,棱镜下翻,光线被导入上面的光路;棱镜上抬,光线直接进入下面的光路,在路边天文时这是个很实用的功能,可以快速切换拍摄/目视。可惜据有些同学反应,这只马卡的反光板动作不利索....

MK150/1800:这是比较成熟,保有量较大的一支马卡镜。6寸口径提供了很高的分辨率,1800mm的焦距让它在行星/月面/日面的拍摄中占有优势

mk200/2400, 据某同好反应,200/2400的消光有问题。(我本身没有用过它)


信达:马卡有90/500,90/1200,127/1500,150/1800,180/2700这几种,都是两片式

首先,90/500这个型号,一看就是十足的坑爹! 为啥? 90口径本来就不大,500mm的短焦让遮挡变得奇大!请记住,选择马卡时务必选长焦(f/10以上),否则光是遮挡就会让你受不了。

90/1200,跟博冠90/1200基本一致,也是坑爹了。马卡镜不建议选择小口径的。

127/1500:5寸马卡,感觉有点高不成低不就,不过通过测试来看,这只马卡的分辨率比较满意,反差也合格。如果想买一支便携的马卡镜,可以选择它。镜筒要短得多。

150/1800:同博冠150/1800,行星小杀器一枚。信达的镜筒更短,遮挡小,调焦晃动控制也好不少(虽然还是晃)

最后是信达180/2700。成像够细腻,锐度也可以,适合目视行星,不过消光依旧是硬伤。



总结:如果想入手第一支马卡的话,建议6寸起。太小口径太短焦比的不建议买。卡塞格林镜是一项系统工程,想做好马卡,不仅要镜面精度高,更要装配精度高机械性能优良。

点评

请问,当观鸟用的话,信达127马卡和裕众102ED哪个比较好?  详情 回复 发表于 2013-4-24 20:35
学习中,精品文章啊!!  详情 回复 发表于 2013-1-9 20:05
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 楼主| crazygame12345 发表于 2012-11-16 10:54 | 显示全部楼层 来自: 甘肃省兰州市 兰州大学

这些东西是我一个字一个字敲上去的......没有任何复制粘贴的过程

早就说过,现在网上找得到的资料,都非常陈旧,有些在谈天文摄影的时候,还大谈特谈胶片的摄影,看了这样的帖子就想吐

胶片天文摄影或许有它的好处,但是并不适合一个入门者玩

知识需要与时俱进

点评

想吐?  详情 回复 发表于 2012-11-18 01:29
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大麦芽 发表于 2012-11-16 11:04 | 显示全部楼层 来自: 北京市 联通
收了,长知识,谢谢楼主
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ureayoung 发表于 2012-11-16 11:04 | 显示全部楼层 来自: 广东省广州市 电信
楼主辛苦了……文章挺好的,解决了菜鸟最关心的问题,算是我见过这方面最好的科普文了……
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fyjs 发表于 2012-11-16 11:09 | 显示全部楼层 来自: 山东省德州市 联通
收藏,学习。
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bambooforest 发表于 2012-11-16 11:23 | 显示全部楼层 来自: 河南省洛阳市 电信
好贴留名,可以加精了
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Sun1990 发表于 2012-11-16 11:32 | 显示全部楼层 来自: 上海市杨浦区 电信
看来我用的镜子都是没人用的。
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君临天下 发表于 2012-11-16 11:37 | 显示全部楼层 来自: 黑龙江省哈尔滨市 联通
先顶后看!
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litianliang999 发表于 2012-11-16 11:38 | 显示全部楼层 来自: 陕西省咸阳市 电信
不错,非常详细!!!楼主辛苦了哈!!!
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李灼 发表于 2012-11-16 11:45 | 显示全部楼层 来自: 辽宁省沈阳市 中移铁通
楼主辛苦了!
贴子已收藏了!以后学习一下!
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 楼主| crazygame12345 发表于 2012-11-16 11:49 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 甘肃省兰州市 兰州大学
君临天下 发表于 2012-11-16 11:37
先顶后看!

我倒是希望有人指正错误。
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征服天堂 发表于 2012-11-16 12:10 | 显示全部楼层 来自: 河北省石家庄市 联通
学习了,挺有用的
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alanbat 发表于 2012-11-16 13:18 | 显示全部楼层 来自: 北京市 歌华有线
非常好,谢谢了!
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激浊清扬 发表于 2012-11-16 13:22 | 显示全部楼层 来自: 上海市杨浦区 /虹口区电信
够详细,学习了
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梅西也天体 发表于 2012-11-16 13:29 | 显示全部楼层 来自: 山东省济宁市 移动
这都可以出书了,挣点稿费
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 楼主| crazygame12345 发表于 2012-11-16 14:21 来自手机 | 显示全部楼层 来自: 甘肃省兰州市 兰州大学
梅西也天体 发表于 2012-11-16 13:29
这都可以出书了,挣点稿费

确实是按照写书的格式写的,目的是让人看起来条理清晰
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vwuvwu 发表于 2012-11-16 14:36 | 显示全部楼层 来自: 广东省广州市 电信
非常有用,学习了,希望论坛能多些这类帖子
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