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牛頓（Isaac Newton,1642-1727）是英國偉大的科(ke)學(xue)(xue)(xue)家,其研究領域包括了(le)(le)(le)物理學(xue)(xue)(xue)、數學(xue)(xue)(xue)、天文學(xue)(xue)(xue)、自(zi)然哲學(xue)(xue)(xue)、煉(lian)金術和(he)神學(xue)(xue)(xue)。牛頓發(fa)明(ming)了(le)(le)(le)微積分,發(fa)現了(le)(le)(le)萬(wan)有引力定律,創建(jian)了(le)(le)(le)經典力學(xue)(xue)(xue),設計(ji)并制(zhi)造了(le)(le)(le)第一架反(fan)射式望遠鏡等,被譽為人(ren)類歷史(shi)上最有影(ying)響力的科(ke)學(xue)(xue)(xue)家。正如恩(en)格斯所說："牛頓由于發(fa)明(ming)了(le)(le)(le)萬(wan)有引力定律而創立了(le)(le)(le)科(ke)學(xue)(xue)(xue)的天文學(xue)(xue)(xue)。

工作原理

牛頓在(zai)經過(guo)多次(ci)研制非球(qiu)面(mian)的(de)(de)(de)透鏡(jing)(jing)(jing)都不(bu)成功(gong)后(hou)，才決定(ding)用球(qiu)面(mian)反(fan)射(she)(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)作為望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)主(zhu)鏡(jing)(jing)(jing)。他把2.5厘米直(zhi)徑的(de)(de)(de)金屬(shu)磨制成一(yi)個凹面(mian)反(fan)射(she)(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)，并在(zai)主(zhu)鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)焦點前放了一(yi)個與主(zhu)鏡(jing)(jing)(jing)成45度角的(de)(de)(de)反(fan)射(she)(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)，使經主(zhu)鏡(jing)(jing)(jing)反(fan)射(she)(she)(she)后(hou)的(de)(de)(de)會聚光(guang)經反(fan)射(she)(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)后(hou)以90度角反(fan)射(she)(she)(she)出鏡(jing)(jing)(jing)筒后(hou)到達目鏡(jing)(jing)(jing)。所有的(de)(de)(de)巨(ju)型望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)大多屬(shu)于反(fan)射(she)(she)(she)望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)，牛頓望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)為反(fan)射(she)(she)(she)望(wang)遠鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)發展(zhan)輔平了道路。

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(di)二(er)反射鏡(jing)(jing)（平面的(de)對角反射鏡(jing)(jing)），再次改變方(fang)向進入目(mu)鏡(jing)(jing)焦平面。目(mu)鏡(jing)(jing)為便于觀(guan)察(cha)，被安置靠近望遠(yuan)鏡(jing)(jing)鏡(jing)(jing)筒頂部的(de)側方(fang)。牛頓反射望遠(yuan)鏡(jing)(jing)用平面鏡(jing)(jing)替換昂貴笨重(zhong)的(de)透鏡(jing)(jing)收集和(he)聚焦光線，從而使您的(de)每(mei)一分錢提供更加(jia)多的(de)光線會集的(de)力量。

牛頓反(fan)射望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)系(xi)統使您能擁有焦距長達(da)1000mm而仍然相對地緊(jin)湊(cou)和(he)便(bian)攜的(de)望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)。因為主鏡(jing)(jing)被暴露在(zai)空氣和(he)塵土中，牛頓反(fan)射器望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)要求(qiu)更(geng)多維護與保(bao)養(yang)。然而，這個小(xiao)缺點(dian)不阻礙這個類型望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)的(de)大眾化，對于(yu)那(nei)些想(xiang)要一(yi)臺價格經濟，但仍然可以(yi)解決觀(guan)測微(wei)弱，遙遠(yuan)(yuan)的(de)目標的(de)用戶來說，牛頓反(fan)射望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)是一(yi)個理想(xiang)的(de)選(xuan)擇。

由于光學系統的(de)原理，牛頓(dun)望遠(yuan)鏡的(de)成(cheng)像是(shi)一(yi)個倒像，倒像并不影響天文觀測(ce)，因此牛頓(dun)反(fan)射(she)望遠(yuan)鏡是(shi)天文學使(shi)用的(de)最(zui)佳選擇(ze)。通過正像鏡等附加鏡頭(tou)，可以(yi)將圖像校(xiao)正過來，但會(hui)降低成(cheng)像質量(liang)。

牛頓望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)的(de)(de)光學設計結合了(le)施密特攝星(xing)儀和(he)牛頓式反射(she)(she)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)的(de)(de)元素。這個(ge)系統將牛頓式反射(she)(she)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)的(de)(de)拋物(wu)面鏡(jing)(jing)換成球(qiu)面鏡(jing)(jing)，因而產生(sheng)了(le)球(qiu)面像差。但就(jiu)像施密特-卡塞(sai)格林望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)一(yi)樣(yang)，使(shi)用施密特修(xiu)正板予以修(xiu)正。次鏡(jing)(jing)則承襲牛頓式反射(she)(she)望(wang)遠(yuan)鏡(jing)(jing)采用橢圓形(xing)的(de)(de)平面斜鏡(jing)(jing)。

優缺點

優點

1、和(he)折(zhe)(zhe)射和(he)折(zhe)(zhe)反望遠鏡，同(tong)樣口(kou)徑成(cheng)本(ben)最低，因(yin)為(wei)大口(kou)徑的反射鏡比透鏡的生產成(cheng)本(ben)低很多(duo)。

2、緊湊合理，便(bian)攜(xie)性好，焦距可達1000mm以上。

3、由于(yu)焦比普(pu)遍較(jiao)短(f/4到f/8)，更容(rong)易的獲得較(jiao)大的視野，具(ju)有較(jiao)好(hao)的微(wei)弱深空天體觀測性(xing)能，例如遙遠(yuan)的星(xing)系(xi)、星(xing)云和星(xing)團(tuan)(但不是(shi)很(hen)方便(bian)，難度大于(yu)折反(fan)望遠(yuan)鏡)。

4、長焦(jiao)距的牛(niu)頓式望遠鏡可以獲得卓越的行星(xing)外觀(guan)，具(ju)有較好的月球和行星(xing)的觀(guan)測性(xing)能(neng)。

5、由于采用(yong)反射鏡作為主鏡，無色差(cha)。

6、由(you)于光線無須穿透物鏡（它只從鏡子的表面反射(she)(she)），所(suo)以不需要(yao)(yao)特(te)別的玻璃材料，只需要(yao)(yao)能(neng)掌握(wo)住正確的反射(she)(she)面形狀，且只需要(yao)(yao)處理(li)一個(ge)表面（折射(she)(she)鏡通常需要(yao)(yao)處理(li)四個(ge)表面），因(yin)此非常適合非專業人(ren)士自制DIY。

7、目鏡(jing)的位置在望遠鏡(jing)筒前端(duan)，與短焦比結合可以使(shi)用(yong)短而緊湊的架臺系統，減(jian)少費(fei)用(yong)和(he)增加便(bian)利(li)性。

缺點

1、一般不(bu)適(shi)合地面應用。

2、容易產生彗形(xing)像差，造成影樣偏離軸(zhou)心擴散(san)的變形(xing)現象。這種擴散(san)在(zai)光軸(zhou)上為零，隨著鏡子的視域呈線性的增(zeng)加，也與焦(jiao)距除以口(kou)徑(jing)的商(shang)（焦(jiao)比）的平方反比來擴散(san)。

通常在焦比大于f/6的系統(tong)，彗形像(xiang)差已(yi)經(jing)可(ke)以忽略掉，不會影(ying)響目視(shi)或攝(she)影(ying)的結(jie)果。

焦比(bi)小于f/4的系統(tong)，雖然(ran)不能忽視彗形(xing)像差，但可以借(jie)由廣視野和低倍率成像來避免。

透(tou)鏡(jing)也可(ke)以用在修正牛(niu)頓(dun)(dun)主鏡(jing)的(de)彗形像差上，讓影像恢復原有的(de)明銳(rui)（所謂的(de)“施密特-牛(niu)頓(dun)(dun)式”）。

3、副鏡在光路的(de)(de)(de)中間，會遮擋部分(fen)光線(xian)，反(fan)(fan)射(she)(she)(she)鏡的(de)(de)(de)支(zhi)(zhi)撐結構(gou)還(huan)會使(shi)星(xing)像形成(cheng)衍射(she)(she)(she)星(xing)芒，并且降(jiang)低銳度(du)和反(fan)(fan)差。使(shi)用二(er)或三個支(zhi)(zhi)架的(de)(de)(de)支(zhi)(zhi)撐結構(gou)可以減少視(shi)覺上的(de)(de)(de)星(xing)芒，減少衍射(she)(she)(she)的(de)(de)(de)峰值強度(du)提高星(xing)像的(de)(de)(de)反(fan)(fan)差。彌散斑(ban)狀的(de)(de)(de)星(xing)像通常是由(you)于支(zhi)(zhi)撐結構(gou)的(de)(de)(de)不穩定和鏡筒內不規則(ze)流動的(de)(de)(de)空氣使(shi)星(xing)光不能匯聚形成(cheng)尖銳的(de)(de)(de)星(xing)點。雖(sui)然十字(zi)支(zhi)(zhi)撐結構(gou)能比(bi)三支(zhi)(zhi)架支(zhi)(zhi)撐結構(gou)更(geng)有效的(de)(de)(de)消除衍射(she)(she)(she)星(xing)芒，但三支(zhi)(zhi)架結構(gou)形成(cheng)的(de)(de)(de)六線(xian)星(xing)芒會給人一種審美(mei)上的(de)(de)(de)良好觀(guan)感。

4、牛(niu)頓(dun)反射望遠鏡(jing)的校準(zhun)是(shi)個問題。主鏡(jing)和(he)副(fu)鏡(jing)的準(zhun)直性(xing)會因(yin)為運輸和(he)操(cao)作時的震動而偏離，這意味著望遠鏡(jing)可(ke)能在每次使用前都需(xu)要校準(zhun)。

應用特性

應用共路外(wai)(wai)差干涉(she)法分(fen)析了(le)牛頓(dun)(dun)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡的(de)(de)偏(pian)振(zhen)特(te)(te)性(xing)(xing)。根(gen)據(ju)菲(fei)涅耳定律求出(chu)了(le)入(ru)射(she)(she)(she)光(guang)(guang)(guang)S-偏(pian)光(guang)(guang)(guang)和P-偏(pian)光(guang)(guang)(guang)入(ru)射(she)(she)(she)到望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡各點(dian)的(de)(de)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)率公式。給出(chu)了(le)共路外(wai)(wai)差干涉(she)法測量牛頓(dun)(dun)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡偏(pian)振(zhen)特(te)(te)性(xing)(xing)的(de)(de)實驗裝置原理圖。采用632.8nm的(de)(de)外(wai)(wai)差光(guang)(guang)(guang)源，分(fen)析了(le)牛頓(dun)(dun)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡對(dui)(dui)S-偏(pian)光(guang)(guang)(guang)和P-偏(pian)光(guang)(guang)(guang)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)系數、相位(wei)差以(yi)及對(dui)(dui)入(ru)射(she)(she)(she)光(guang)(guang)(guang)偏(pian)振(zhen)度(du)(du)的(de)(de)影響，根(gen)據(ju)入(ru)射(she)(she)(she)角(jiao)度(du)(du)的(de)(de)不同繪制了(le)相應的(de)(de)變(bian)化曲線。結(jie)果表明：鍍有鋁膜的(de)(de)牛頓(dun)(dun)望(wang)遠(yuan)(yuan)鏡對(dui)(dui)入(ru)射(she)(she)(she)光(guang)(guang)(guang)偏(pian)振(zhen)特(te)(te)性(xing)(xing)影響較小，S-偏(pian)光(guang)(guang)(guang)和P-偏(pian)光(guang)(guang)(guang)反(fan)(fan)射(she)(she)(she)系數相差不到0．01，偏(pian)振(zhen)度(du)(du)變(bian)化不超(chao)過(guo)0．07，適用于(yu)激(ji)光(guang)(guang)(guang)遙感偏(pian)振(zhen)成像的(de)(de)接(jie)收系統。