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牛頓（Isaac Newton,1642-1727）是英國(guo)偉大的(de)科學(xue)家,其研(yan)究領域包括了(le)(le)物理學(xue)、數學(xue)、天文學(xue)、自然哲(zhe)學(xue)、煉金(jin)術和神學(xue)。牛頓發(fa)明了(le)(le)微積分(fen),發(fa)現了(le)(le)萬有(you)引(yin)力定律(lv),創建了(le)(le)經典力學(xue),設計(ji)并制造了(le)(le)第一(yi)架(jia)反射(she)式望遠鏡等,被譽(yu)為人(ren)類(lei)歷史上最有(you)影響力的(de)科學(xue)家。正如恩(en)格斯所說："牛頓由于發(fa)明了(le)(le)萬有(you)引(yin)力定律(lv)而創立了(le)(le)科學(xue)的(de)天文學(xue)。

工作原理

牛(niu)頓在(zai)經(jing)過多(duo)次研制非球面的(de)(de)透鏡(jing)(jing)(jing)(jing)都不成功后(hou)，才決定用(yong)球面反射(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)作(zuo)為望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)(jing)主鏡(jing)(jing)(jing)(jing)。他把2.5厘米直徑的(de)(de)金屬磨制成一個凹面反射(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)，并在(zai)主鏡(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)焦點前放了一個與主鏡(jing)(jing)(jing)(jing)成45度角的(de)(de)反射(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)，使(shi)經(jing)主鏡(jing)(jing)(jing)(jing)反射(she)(she)后(hou)的(de)(de)會聚光經(jing)反射(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)(jing)后(hou)以90度角反射(she)(she)出鏡(jing)(jing)(jing)(jing)筒后(hou)到達目鏡(jing)(jing)(jing)(jing)。所有的(de)(de)巨型望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)(jing)大多(duo)屬于反射(she)(she)望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)(jing)，牛(niu)頓望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)(jing)為反射(she)(she)望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)(jing)的(de)(de)發(fa)展(zhan)輔平(ping)了道路(lu)。

牛頓反射望遠鏡采用拋物面鏡作為主鏡，光進入鏡筒的底端，然后折回開(kai)口處的(de)第二反(fan)射鏡(jing)（平面的(de)對角反(fan)射鏡(jing)），再次改(gai)變方向進(jin)入目鏡(jing)焦平面。目鏡(jing)為(wei)便于觀察，被安置靠近望遠鏡(jing)鏡(jing)筒頂部的(de)側方。牛頓(dun)反(fan)射望遠鏡(jing)用平面鏡(jing)替換昂貴笨重的(de)透(tou)鏡(jing)收(shou)集(ji)和聚焦光(guang)(guang)線(xian)(xian)，從而(er)使您的(de)每一(yi)分錢(qian)提供更加(jia)多(duo)的(de)光(guang)(guang)線(xian)(xian)會(hui)集(ji)的(de)力量(liang)。

牛(niu)頓反射望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)系統(tong)使您能擁(yong)有焦距(ju)長(chang)達1000mm而仍然(ran)相對(dui)地緊湊和(he)(he)便攜的望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)。因(yin)為主鏡(jing)被暴露(lu)在空氣和(he)(he)塵土(tu)中，牛(niu)頓反射器望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)要求更多維護與保養。然(ran)而，這個(ge)(ge)小(xiao)缺點不阻礙(ai)這個(ge)(ge)類型望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)的大眾化，對(dui)于(yu)那些想要一臺價格經(jing)濟(ji)，但仍然(ran)可(ke)以解決觀測微(wei)弱(ruo)，遙遠(yuan)的目標的用(yong)戶來說，牛(niu)頓反射望(wang)(wang)遠(yuan)鏡(jing)是一個(ge)(ge)理想的選擇。

由于光學系統的(de)原(yuan)理，牛(niu)頓(dun)望(wang)遠鏡的(de)成像是(shi)一個倒像，倒像并(bing)不影響天(tian)文觀測，因此牛(niu)頓(dun)反射(she)望(wang)遠鏡是(shi)天(tian)文學使用的(de)最佳選擇。通過(guo)正像鏡等附加鏡頭，可以將圖像校正過(guo)來，但會(hui)降低成像質(zhi)量。

牛頓(dun)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)光學設計結合了施密(mi)特攝(she)星儀(yi)和牛頓(dun)式反射(she)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)元(yuan)素。這(zhe)個系統(tong)將(jiang)牛頓(dun)式反射(she)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)的(de)拋物面鏡(jing)換成球面鏡(jing)，因(yin)而產生(sheng)了球面像(xiang)差。但就像(xiang)施密(mi)特-卡塞格林望(wang)遠(yuan)鏡(jing)一樣，使用施密(mi)特修正板予以(yi)修正。次(ci)鏡(jing)則承襲牛頓(dun)式反射(she)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)采(cai)用橢圓形的(de)平面斜鏡(jing)。

優缺點

優點

1、和折射和折反(fan)(fan)望遠鏡，同樣口徑(jing)成(cheng)本最低，因為大口徑(jing)的反(fan)(fan)射鏡比透鏡的生(sheng)產(chan)成(cheng)本低很多。

2、緊(jin)湊合理(li)，便(bian)攜(xie)性好(hao)，焦距可達1000mm以上。

3、由(you)于焦比普遍較短(duan)(f/4到f/8)，更容易(yi)的(de)獲得較大(da)的(de)視野，具有(you)較好的(de)微弱(ruo)深(shen)空天體(ti)觀測性能，例如遙遠(yuan)的(de)星(xing)系(xi)、星(xing)云和星(xing)團(但不是很方(fang)便，難度大(da)于折反望遠(yuan)鏡)。

4、長焦距的(de)牛(niu)頓式望(wang)遠(yuan)鏡(jing)可以獲得卓越的(de)行(xing)星(xing)外觀，具有較好(hao)的(de)月球和(he)行(xing)星(xing)的(de)觀測性能。

5、由于采用反射鏡作為主鏡，無色差。

6、由于光線無須穿透物鏡(jing)（它只(zhi)從鏡(jing)子的(de)(de)表面(mian)(mian)反(fan)射(she)），所(suo)以不需(xu)(xu)要特別的(de)(de)玻(bo)璃材料，只(zhi)需(xu)(xu)要能掌握住正確的(de)(de)反(fan)射(she)面(mian)(mian)形狀，且只(zhi)需(xu)(xu)要處(chu)理(li)一個表面(mian)(mian)（折射(she)鏡(jing)通常需(xu)(xu)要處(chu)理(li)四個表面(mian)(mian)），因此非常適合非專業人(ren)士自制DIY。

7、目鏡(jing)的位(wei)置在望(wang)遠鏡(jing)筒前(qian)端(duan)，與短(duan)焦比結(jie)合可以(yi)使(shi)用短(duan)而緊湊的架(jia)臺系(xi)統，減少費用和(he)增加便利性(xing)。

缺點

1、一(yi)般不適合地面應用(yong)。

2、容易產生彗形像差，造成影樣(yang)偏離(li)軸(zhou)心擴散的變形現(xian)象。這種擴散在光軸(zhou)上為零，隨著鏡子的視域(yu)呈線(xian)性的增加(jia)，也與焦(jiao)距除以口徑的商（焦(jiao)比(bi)）的平方(fang)反比(bi)來(lai)擴散。

通常在焦比大(da)于f/6的系(xi)統，彗形像(xiang)差已經(jing)可以忽略掉(diao)，不會(hui)影響目視或攝影的結果。

焦比小于f/4的系統，雖然不能忽視彗形像(xiang)差(cha)，但可(ke)以借由廣視野和低倍率成像(xiang)來避免。

透鏡(jing)也可(ke)以用在修正牛(niu)頓主鏡(jing)的(de)彗(hui)形像差上(shang)，讓(rang)影像恢復(fu)原有(you)的(de)明銳(rui)（所謂的(de)“施密特-牛(niu)頓式”）。

3、副鏡(jing)在光(guang)(guang)路的(de)(de)中間，會遮擋部分光(guang)(guang)線，反射(she)(she)鏡(jing)的(de)(de)支(zhi)(zhi)撐(cheng)(cheng)結(jie)(jie)(jie)構還會使(shi)星(xing)像形(xing)成衍(yan)射(she)(she)星(xing)芒，并且(qie)降低銳度(du)和反差(cha)。使(shi)用二(er)或三個支(zhi)(zhi)架(jia)的(de)(de)支(zhi)(zhi)撐(cheng)(cheng)結(jie)(jie)(jie)構可以(yi)減(jian)少視(shi)覺上(shang)的(de)(de)星(xing)芒，減(jian)少衍(yan)射(she)(she)的(de)(de)峰值強度(du)提高星(xing)像的(de)(de)反差(cha)。彌散斑狀的(de)(de)星(xing)像通常是(shi)由(you)于支(zhi)(zhi)撐(cheng)(cheng)結(jie)(jie)(jie)構的(de)(de)不穩(wen)定(ding)和鏡(jing)筒內不規則流動的(de)(de)空氣使(shi)星(xing)光(guang)(guang)不能匯聚形(xing)成尖銳的(de)(de)星(xing)點。雖然十字支(zhi)(zhi)撐(cheng)(cheng)結(jie)(jie)(jie)構能比(bi)三支(zhi)(zhi)架(jia)支(zhi)(zhi)撐(cheng)(cheng)結(jie)(jie)(jie)構更有效的(de)(de)消除衍(yan)射(she)(she)星(xing)芒，但三支(zhi)(zhi)架(jia)結(jie)(jie)(jie)構形(xing)成的(de)(de)六線星(xing)芒會給人一(yi)種審美上(shang)的(de)(de)良好觀感(gan)。

4、牛頓反射望(wang)遠鏡(jing)(jing)的校準(zhun)是個問題。主鏡(jing)(jing)和副(fu)鏡(jing)(jing)的準(zhun)直性會因為運輸和操作(zuo)時(shi)的震(zhen)動而偏離，這意味著望(wang)遠鏡(jing)(jing)可能在每次(ci)使用前都需(xu)要校準(zhun)。

應用特性

應(ying)用共(gong)路外差(cha)(cha)干涉(she)法分析了(le)牛(niu)頓(dun)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)的(de)(de)偏(pian)(pian)振(zhen)特(te)性(xing)(xing)。根據菲涅(nie)耳定律求出(chu)了(le)入(ru)射(she)光(guang)(guang)(guang)S-偏(pian)(pian)光(guang)(guang)(guang)和(he)(he)P-偏(pian)(pian)光(guang)(guang)(guang)入(ru)射(she)到(dao)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)各點(dian)的(de)(de)反(fan)射(she)率公(gong)式。給出(chu)了(le)共(gong)路外差(cha)(cha)干涉(she)法測量牛(niu)頓(dun)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)偏(pian)(pian)振(zhen)特(te)性(xing)(xing)的(de)(de)實(shi)驗裝(zhuang)置原理圖。采用632.8nm的(de)(de)外差(cha)(cha)光(guang)(guang)(guang)源，分析了(le)牛(niu)頓(dun)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)對S-偏(pian)(pian)光(guang)(guang)(guang)和(he)(he)P-偏(pian)(pian)光(guang)(guang)(guang)反(fan)射(she)系(xi)數(shu)、相(xiang)位差(cha)(cha)以及對入(ru)射(she)光(guang)(guang)(guang)偏(pian)(pian)振(zhen)度的(de)(de)影響，根據入(ru)射(she)角(jiao)度的(de)(de)不(bu)同繪制(zhi)了(le)相(xiang)應(ying)的(de)(de)變化曲線。結果表明：鍍有鋁膜的(de)(de)牛(niu)頓(dun)望遠(yuan)鏡(jing)(jing)對入(ru)射(she)光(guang)(guang)(guang)偏(pian)(pian)振(zhen)特(te)性(xing)(xing)影響較小，S-偏(pian)(pian)光(guang)(guang)(guang)和(he)(he)P-偏(pian)(pian)光(guang)(guang)(guang)反(fan)射(she)系(xi)數(shu)相(xiang)差(cha)(cha)不(bu)到(dao)0．01，偏(pian)(pian)振(zhen)度變化不(bu)超過0．07，適用于激光(guang)(guang)(guang)遙感偏(pian)(pian)振(zhen)成像的(de)(de)接收(shou)系(xi)統。