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相關人物

牛(niu)頓(dun)（Isaac Newton,1642-1727）是(shi)英(ying)國偉大的科(ke)(ke)(ke)學(xue)家,其研究(jiu)領域包括了(le)物理學(xue)、數學(xue)、天文學(xue)、自(zi)然哲學(xue)、煉(lian)金術和神學(xue)。牛(niu)頓(dun)發(fa)明了(le)微積(ji)分,發(fa)現了(le)萬有引(yin)力(li)定(ding)律,創建了(le)經典力(li)學(xue),設計并(bing)制(zhi)造了(le)第一架反射式望遠(yuan)鏡等,被(bei)譽為人(ren)類歷史上(shang)最有影響力(li)的科(ke)(ke)(ke)學(xue)家。正如恩格斯(si)所說："牛(niu)頓(dun)由于發(fa)明了(le)萬有引(yin)力(li)定(ding)律而創立(li)了(le)科(ke)(ke)(ke)學(xue)的天文學(xue)。

工作原理

牛(niu)(niu)頓在(zai)經過多次研制(zhi)非球(qiu)面的(de)(de)(de)透鏡(jing)(jing)(jing)都不成(cheng)功后，才決(jue)定(ding)用球(qiu)面反(fan)射(she)(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)作為(wei)望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)(jing)主鏡(jing)(jing)(jing)。他把(ba)2.5厘(li)米直徑的(de)(de)(de)金屬磨(mo)制(zhi)成(cheng)一(yi)個(ge)凹面反(fan)射(she)(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)，并在(zai)主鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)焦點(dian)前放了(le)(le)一(yi)個(ge)與主鏡(jing)(jing)(jing)成(cheng)45度角的(de)(de)(de)反(fan)射(she)(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)，使經主鏡(jing)(jing)(jing)反(fan)射(she)(she)(she)后的(de)(de)(de)會聚光經反(fan)射(she)(she)(she)鏡(jing)(jing)(jing)后以90度角反(fan)射(she)(she)(she)出鏡(jing)(jing)(jing)筒后到達目(mu)鏡(jing)(jing)(jing)。所有的(de)(de)(de)巨型望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)(jing)大多屬于反(fan)射(she)(she)(she)望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)(jing)，牛(niu)(niu)頓望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)(jing)為(wei)反(fan)射(she)(she)(she)望遠(yuan)(yuan)鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)(de)發展輔平了(le)(le)道(dao)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，然后折回開口處的(de)(de)(de)第二反(fan)射鏡(jing)(jing)(jing)（平(ping)面的(de)(de)(de)對角反(fan)射鏡(jing)(jing)(jing)），再次改(gai)變方(fang)向(xiang)進入目(mu)鏡(jing)(jing)(jing)焦平(ping)面。目(mu)鏡(jing)(jing)(jing)為便于觀察，被(bei)安置靠近望遠鏡(jing)(jing)(jing)鏡(jing)(jing)(jing)筒頂部的(de)(de)(de)側(ce)方(fang)。牛頓反(fan)射望遠鏡(jing)(jing)(jing)用平(ping)面鏡(jing)(jing)(jing)替(ti)換(huan)昂貴笨重的(de)(de)(de)透鏡(jing)(jing)(jing)收集(ji)和聚焦光線(xian)，從而使您的(de)(de)(de)每一分錢(qian)提供更(geng)加多的(de)(de)(de)光線(xian)會集(ji)的(de)(de)(de)力量。

牛(niu)(niu)頓反射(she)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)系統使您能擁有(you)焦距長達(da)1000mm而(er)仍然(ran)相對地緊湊和便攜的(de)(de)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)。因為主(zhu)鏡(jing)被暴(bao)露在空氣和塵土中，牛(niu)(niu)頓反射(she)器望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)要求更多維護與(yu)保(bao)養。然(ran)而(er)，這(zhe)(zhe)個小(xiao)缺點不阻(zu)礙這(zhe)(zhe)個類(lei)型望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)的(de)(de)大眾化，對于那些想要一(yi)(yi)臺(tai)價格經濟，但仍然(ran)可以解決觀(guan)測微弱，遙遠(yuan)(yuan)的(de)(de)目標的(de)(de)用戶來說，牛(niu)(niu)頓反射(she)望(wang)(wang)遠(yuan)(yuan)鏡(jing)是一(yi)(yi)個理想的(de)(de)選擇。

由(you)于(yu)光學(xue)系統(tong)的(de)原理(li)，牛(niu)(niu)頓望遠鏡(jing)的(de)成像(xiang)(xiang)是一個倒像(xiang)(xiang)，倒像(xiang)(xiang)并(bing)不影(ying)響天文觀測，因此牛(niu)(niu)頓反射望遠鏡(jing)是天文學(xue)使用的(de)最佳選擇(ze)。通過(guo)正像(xiang)(xiang)鏡(jing)等附(fu)加(jia)鏡(jing)頭(tou)，可(ke)以將圖像(xiang)(xiang)校正過(guo)來，但會降低成像(xiang)(xiang)質(zhi)量。

牛(niu)頓(dun)望(wang)遠鏡的光學設計結合了施密(mi)特攝星儀和牛(niu)頓(dun)式反(fan)(fan)射(she)望(wang)遠鏡的元素。這個系(xi)統將牛(niu)頓(dun)式反(fan)(fan)射(she)望(wang)遠鏡的拋物(wu)面(mian)鏡換成球(qiu)(qiu)面(mian)鏡，因而產(chan)生了球(qiu)(qiu)面(mian)像差。但就像施密(mi)特-卡(ka)塞格林望(wang)遠鏡一樣，使用施密(mi)特修正(zheng)板予(yu)以(yi)修正(zheng)。次鏡則(ze)承襲牛(niu)頓(dun)式反(fan)(fan)射(she)望(wang)遠鏡采用橢圓形(xing)的平(ping)面(mian)斜鏡。

優缺點

優點

1、和(he)折射和(he)折反望遠鏡(jing)(jing)，同樣口徑(jing)成本最(zui)低，因(yin)為大口徑(jing)的(de)(de)反射鏡(jing)(jing)比(bi)透鏡(jing)(jing)的(de)(de)生產成本低很多(duo)。

2、緊湊(cou)合理，便攜性(xing)好，焦距(ju)可達1000mm以(yi)上。

3、由(you)于焦比普遍較(jiao)短(f/4到f/8)，更容易的(de)獲得較(jiao)大(da)的(de)視野，具(ju)有較(jiao)好的(de)微弱深空天體觀測性能，例如(ru)遙遠的(de)星(xing)系、星(xing)云和星(xing)團(但(dan)不(bu)是很方便，難(nan)度大(da)于折反(fan)望(wang)遠鏡)。

4、長焦距(ju)的牛頓式望遠鏡(jing)可(ke)以(yi)獲(huo)得卓越的行星(xing)外觀，具有較好的月球和行星(xing)的觀測性能。

5、由于采用反射鏡(jing)作為主(zhu)鏡(jing)，無色差。

6、由于光線無須穿透物鏡(jing)（它只從鏡(jing)子的(de)表(biao)面(mian)反射），所以不需(xu)要特別的(de)玻璃(li)材料，只需(xu)要能掌握(wo)住正確的(de)反射面(mian)形(xing)狀，且只需(xu)要處理(li)(li)一個表(biao)面(mian)（折(zhe)射鏡(jing)通常需(xu)要處理(li)(li)四個表(biao)面(mian)），因(yin)此(ci)非(fei)常適合非(fei)專業人(ren)士自制(zhi)DIY。

7、目鏡(jing)的位(wei)置在望遠鏡(jing)筒前端，與短焦比結(jie)合可以使用(yong)短而緊湊的架臺系統，減少費用(yong)和增加便(bian)利(li)性。

缺點

1、一(yi)般不適合(he)地(di)面(mian)應用。

2、容易產生彗(hui)形像差，造成影樣偏離軸心(xin)擴散的(de)變(bian)形現(xian)象。這種擴散在光軸上為零，隨著鏡子的(de)視域呈(cheng)線(xian)性的(de)增加，也與焦(jiao)距除以口徑的(de)商（焦(jiao)比）的(de)平方反比來擴散。

通常在(zai)焦比大于f/6的(de)(de)系(xi)統，彗形像差已經可(ke)以忽略掉，不會影響目視或攝影的(de)(de)結果。

焦比小于f/4的系(xi)統，雖然不能(neng)忽視(shi)(shi)彗(hui)形像(xiang)差，但(dan)可(ke)以(yi)借由廣視(shi)(shi)野和低(di)倍率(lv)成像(xiang)來(lai)避(bi)免(mian)。

透鏡也可以用在修正牛(niu)頓主鏡的(de)(de)彗(hui)形像差上(shang)，讓影像恢復原有的(de)(de)明銳（所謂的(de)(de)“施密(mi)特-牛(niu)頓式”）。

3、副鏡(jing)(jing)(jing)在光(guang)路(lu)的(de)(de)中間，會遮擋部分光(guang)線(xian)，反射(she)鏡(jing)(jing)(jing)的(de)(de)支(zhi)(zhi)撐(cheng)結(jie)構(gou)還會使(shi)星(xing)像形成衍射(she)星(xing)芒(mang)，并且降低銳度(du)和(he)反差。使(shi)用二(er)或三(san)個支(zhi)(zhi)架的(de)(de)支(zhi)(zhi)撐(cheng)結(jie)構(gou)可以減(jian)少(shao)視覺上的(de)(de)星(xing)芒(mang)，減(jian)少(shao)衍射(she)的(de)(de)峰值強度(du)提高星(xing)像的(de)(de)反差。彌散斑(ban)狀的(de)(de)星(xing)像通常是由(you)于(yu)支(zhi)(zhi)撐(cheng)結(jie)構(gou)的(de)(de)不(bu)(bu)穩定和(he)鏡(jing)(jing)(jing)筒內不(bu)(bu)規則(ze)流(liu)動的(de)(de)空氣使(shi)星(xing)光(guang)不(bu)(bu)能(neng)匯(hui)聚形成尖(jian)銳的(de)(de)星(xing)點。雖然十字(zi)支(zhi)(zhi)撐(cheng)結(jie)構(gou)能(neng)比三(san)支(zhi)(zhi)架支(zhi)(zhi)撐(cheng)結(jie)構(gou)更有效的(de)(de)消除(chu)衍射(she)星(xing)芒(mang)，但(dan)三(san)支(zhi)(zhi)架結(jie)構(gou)形成的(de)(de)六線(xian)星(xing)芒(mang)會給人一種(zhong)審美上的(de)(de)良好觀(guan)感。

4、牛頓反射望(wang)遠(yuan)鏡的校(xiao)準是(shi)個問題。主(zhu)鏡和副鏡的準直(zhi)性(xing)會因為(wei)運輸(shu)和操作時的震動而偏(pian)離，這意味著望(wang)遠(yuan)鏡可(ke)能在每次使用前都(dou)需要校(xiao)準。

應用特性

應用共路外差干涉法(fa)分析了牛(niu)頓(dun)(dun)望遠鏡(jing)的(de)偏(pian)(pian)(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)特性(xing)。根據(ju)菲涅耳(er)定律求出(chu)了入射(she)光S-偏(pian)(pian)(pian)光和(he)P-偏(pian)(pian)(pian)光入射(she)到望遠鏡(jing)各點的(de)反(fan)射(she)率公式(shi)。給(gei)出(chu)了共路外差干涉法(fa)測量牛(niu)頓(dun)(dun)望遠鏡(jing)偏(pian)(pian)(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)特性(xing)的(de)實驗裝置(zhi)原理圖。采用632.8nm的(de)外差光源，分析了牛(niu)頓(dun)(dun)望遠鏡(jing)對(dui)S-偏(pian)(pian)(pian)光和(he)P-偏(pian)(pian)(pian)光反(fan)射(she)系(xi)(xi)數(shu)、相位(wei)差以及(ji)對(dui)入射(she)光偏(pian)(pian)(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)度的(de)影響，根據(ju)入射(she)角度的(de)不(bu)同(tong)繪制了相應的(de)變化曲線。結果表明：鍍有鋁膜的(de)牛(niu)頓(dun)(dun)望遠鏡(jing)對(dui)入射(she)光偏(pian)(pian)(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)特性(xing)影響較(jiao)小，S-偏(pian)(pian)(pian)光和(he)P-偏(pian)(pian)(pian)光反(fan)射(she)系(xi)(xi)數(shu)相差不(bu)到0．01，偏(pian)(pian)(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)度變化不(bu)超過0．07，適用于激光遙感偏(pian)(pian)(pian)振(zhen)(zhen)(zhen)成像的(de)接(jie)收系(xi)(xi)統(tong)。