【閱前提示】本篇出自『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』，此版叢書是“數(shù)理化自學(xué)叢書編委會”于1963-1966年陸續(xù)出版，并于1977年正式再版的基礎(chǔ)自學(xué)教材，本系列叢書共包含17本，層次大致相當(dāng)于如今的初高中水平，其最大特點(diǎn)就是可用于“自學(xué)”。當(dāng)然由于本書是大半個世紀(jì)前的教材，很多概念已經(jīng)與如今迥異，因此不建議零基礎(chǔ)學(xué)生直接拿來自學(xué)。不過這套叢書卻很適合像我這樣已接受過基礎(chǔ)教育但卻很不扎實(shí)的學(xué)酥重新自修以查漏補(bǔ)缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我寫的注解。

【山話嵓語】『數(shù)理化自學(xué)叢書』其實(shí)還有新版，即80年代的改開版，改開版內(nèi)容較新而且還又增添了25本大學(xué)基礎(chǔ)自學(xué)內(nèi)容，直接搞出了一套從初中到大學(xué)的一條龍數(shù)理化自學(xué)教材大系列。不過我依然選擇6677版，首先是因?yàn)?677版保留了很多古早知識，讓我終于搞明白了和老工程師交流時(shí)遇到的奇特專業(yè)術(shù)語和計(jì)算模式的來由。另外就是6677版的版權(quán)風(fēng)險(xiǎn)極小，即使出版社再版也只會再版80年代改開版。我認(rèn)為6677版不失為一套不錯的自學(xué)教材，不該被埋沒在故紙堆中，是故才打算利用業(yè)余時(shí)間，將『數(shù)理化自學(xué)叢書6677版』上傳成文字版。?

第四章光學(xué)儀器

【山話||? 本系列專欄中的力單位達(dá)因等于10??牛頓；功的單位爾格等于10??焦耳；熱量的單位卡路里等于4.186焦耳；電荷的單位靜庫（1庫倫=3×10?靜庫）；電勢的單位靜伏等于300伏特。另外這套老教材中力的單位常用公斤、克等，但如今是不允許的，力是不能使用質(zhì)量單位的?！?

§4-7望遠(yuǎn)鏡

【01】觀察遠(yuǎn)處的物體，要用望遠(yuǎn)鏡來增大視角。望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡相似，也是由物鏡和目鏡兩個透鏡組構(gòu)成的，它的物鏡焦距比較長，目鏡焦距比較短，這是和顯微鏡不同的地方。望遠(yuǎn)鏡的物鏡一般總是凸透鏡，而目鏡卻可以是凸透鏡，也可以是凹透鏡。物鏡和目鏡同是凸透鏡的望遠(yuǎn)鏡叫做開普勒望遠(yuǎn)鏡；物鏡是凸透鏡，目鏡是凹透鏡的望遠(yuǎn)鏡叫做伽利略望遠(yuǎn)鏡。

1、開普勒望遠(yuǎn)鏡

【02】開普勒望遠(yuǎn)鏡又稱做天文望遠(yuǎn)鏡，或稱做倒象望遠(yuǎn)鏡，是天文學(xué)家開普勒在1611年發(fā)明的。它的構(gòu)造是：物鏡和目鏡都是凸透鏡，物鏡跟目鏡的距離（望遠(yuǎn)鏡筒的長），等于這兩個透鏡焦距的和，也就是物鏡的后焦點(diǎn)跟目鏡的前焦點(diǎn)重合（如圖4·22所示）。望遠(yuǎn)鏡對著天體或遠(yuǎn)方的物體，這時(shí)物體對物鏡 O? 所張的視角為 a，自它一端射來一束光線，（因?yàn)橄嗑嗪苓h(yuǎn)，作圖時(shí)可以近似看成是平行光束）經(jīng)過物鏡折射以后，在它的后焦平面上形成一個倒立的實(shí)象，這個象既是成在物鏡的焦平面上，也是在目鏡的焦平面上（因?yàn)檫@兩個焦平面是重合的），所以它再經(jīng)過目鏡折射以后，從目鏡射出的光線又是近似的平行光束，但是這時(shí)候視角 b，比沒有經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡以前的視角 a，有了顯著的增大。這就是開普勒望遠(yuǎn)鏡增大視角的原理。

【03】實(shí)際上，天體離開望遠(yuǎn)鏡并不是無限遠(yuǎn)，從天體射來的光束也不是嚴(yán)格的平行光束，從而經(jīng)過物鏡成的倒立實(shí)象也不在焦平面上，而是在焦平面外面一些，是屬于 u > 2f，2f > v > f 的情況。第一次成的實(shí)象既然在物鏡的焦平面以外，也就是在目鏡的焦平面以內(nèi)，所以它再經(jīng)過目鏡折射以后，成的象一定是放大的、對實(shí)象說來是正立的（從而對天體說來是倒立的）虛象?？梢灾?，這時(shí)從目鏡射出的光束嚴(yán)格說來也不是平行的而是發(fā)散的光束。這些發(fā)散光束的延長線的會聚點(diǎn)就集合成遠(yuǎn)方天體或物體的虛象。

【04】如圖4·22所示，天體原來對人眼的視角為 a（），經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡折射以后的視角為 b（）；所以開普勒望遠(yuǎn)鏡的放大率為?? 。

【05】可以看出，物鏡的焦距 f? 越大，目鏡的焦距 f? 越短，望遠(yuǎn)鏡的放大率也就越大。天文望遠(yuǎn)鏡可以使視角增大幾十倍甚至幾百倍。

例2.有一天文望遠(yuǎn)鏡，物鏡的焦距為 2 米，目鏡的放大率為 10 倍，求望遠(yuǎn)鏡的放大率。

【解】

????????已知望遠(yuǎn)鏡物鏡的焦距 f?＝200厘米，目鏡的放大率 m目＝10倍。

????????因?yàn)樘煳耐h(yuǎn)鏡的目鏡是一個放大鏡，根據(jù)放大鏡的放大率公式 ，則?，厘米。望遠(yuǎn)鏡的放大率?倍。

【06】因?yàn)樘煳耐h(yuǎn)鏡成的象是倒象，用它來觀察地面上的物體是很不方便的；但是天文望遠(yuǎn)鏡有一個很大的優(yōu)點(diǎn)，就是物體通過物鏡后在鏡筒中成一實(shí)象，于是我們可以在鏡筒中成實(shí)象的地方裝一個透明的刻度尺，作定量的觀測，或者在成實(shí)象的地方安裝攝影裝置，把遠(yuǎn)方的物體或天體的照片拍攝下來。如果在開普勒望遠(yuǎn)鏡的鏡筒上，裝上一組回轉(zhuǎn)棱鏡，那么就可以形成物體正立的虛象，用來了望地面的情況。這種望遠(yuǎn)鏡稱做棱鏡望遠(yuǎn)鏡。圖4·23就是一個雙筒棱鏡望遠(yuǎn)鏡。

2、伽利略望遠(yuǎn)鏡

【07】這種望遠(yuǎn)鏡是物理學(xué)家伽利略在1609年發(fā)明的。它的構(gòu)造是：物鏡是凸透鏡，目鏡是凹透鏡，物鏡跟目鏡的距離（望遠(yuǎn)鏡簡的長），等于這兩個透鏡焦距的差，也就是物鏡的后焦點(diǎn)跟目鏡的后焦點(diǎn)是重合的，如圖4·24所示。望遠(yuǎn)鏡對著遠(yuǎn)方的物體 AB，這時(shí)物體對物鏡 O? 所張的視角為 a，從物體的一端射來的光束，（因?yàn)槲矬w相距很遠(yuǎn)，所以光束是近似平行的）經(jīng)過物鏡折射以后，本來應(yīng)當(dāng)會聚在它的后焦平面附近，形成物體倒立的實(shí)象；但是在光束沒有會聚成象以前，就已經(jīng)遇到目鏡，目鏡是個凹透鏡，本來會聚的光束，經(jīng)過它折射以后又變成發(fā)散光束，這些發(fā)散光束的延長線的會聚點(diǎn)就集合成物體正立的虛象，這個虛象對眼晴所張的視角為 b，與沒有經(jīng)過望遠(yuǎn)鏡時(shí)的視角 a 相比，顯然是增大了。當(dāng)然，這個視角被增大了的虛象，只有當(dāng)眼睛對著目鏡觀察的時(shí)候才能看見。

【08】從圖4·24中也可以得出伽利略望遠(yuǎn)鏡放大率的公式?，? 。

【09】伽利略望遠(yuǎn)鏡最后形成的虛象，對于物體來說是正立的，所以適用于地面了望，常用的雙筒望遠(yuǎn)鏡，就是由兩個伽利略望遠(yuǎn)鏡組成的。

3、反射望遠(yuǎn)鏡

【10】還有一種目鏡是凸透鏡、物鏡是凹面鏡的望遠(yuǎn)鏡，叫做反射望遠(yuǎn)鏡，這種望遠(yuǎn)鏡常用于天體研究方面，它的物鏡凹面直徑可以做得很大，圖4·25是我國自制的反射望遠(yuǎn)鏡。圖4·26是反射望遠(yuǎn)鏡的光路圖。