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伽利略望遠鏡

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伽利略望遠鏡(Galileo telescope)是指物鏡是會聚透鏡而目鏡是發散透鏡的望遠鏡。

1簡介

據《科學美國人》網站報道, 義大利天文學家、物理學家伽利略1609年發明了人類歷史上第一台天文望遠鏡。他先觀測到了月球的高地和環形山投下的陰影,接著又發現了太陽黑子,此外還發現了木星的4個最大的衛星。 自那以後,科學技術已經獲得了長足進步,光學技術的騰飛促使科學儀器不斷更新。當今最先進的地面望遠鏡具有龐大的結構,直徑達10米的靈活轉動鏡片。然而,現代高級的天文望遠鏡都是在前人基礎上發展起來的。
1609年的秋天,身兼帕多瓦大學數學、科學和天文學教授的伽,製作出了一個放大倍數為32倍的望遠鏡。伽利略將鏡頭首次對準了月球,這是人類首次對月面進行科學觀測。
1610年1月7日,伽利略發現了木星的四顆衛星,為哥白尼學說找到了確鑿的證據,標誌著哥白尼學說開始走向勝利。藉助於望遠鏡,伽利略還先後發現了土星光環、太陽黑子、太陽的自轉、金星和水星的盈虧現象、月球的周日和周月天平動,以及銀河是由無數恆星組成等等。這些發現開闢了天文學的新時代,近代天文學的大門被打開了。
伽利略望遠鏡

2原理

伽利略望遠鏡
物鏡是會聚透鏡而目鏡是發散透鏡的望遠鏡。光線經過物鏡折射所成的實像在目鏡的後方(靠近人目的後方)焦點上,這像對目鏡是一個虛像,因此經它折射后成一放大的正立虛像。伽利略望遠鏡的放大率等於物鏡焦距與目鏡焦距的比值。其優點是鏡筒短而能成正像,但它的視野比較小。把兩個放大倍數不高的伽利略望遠鏡並列一起、中間用一個螺栓鈕可以同時調節其清晰程度的裝置,稱為「觀劇鏡」;因攜帶方便,常用以觀看錶演等。伽利略發明的望遠鏡在人類認識自然的歷史中佔有重要地位。它由一個凹透鏡(目鏡)和一個凸透鏡(物鏡)構成。其優點是結構簡單,能直接成正像。
義大利天文學家伽利略

  義大利天文學家伽利略

你可以用很低的費用製作一架伽利略式望遠鏡。從文化用品商店買一塊直徑、焦距大一些的眼鏡片作為物鏡和一塊焦距、直徑較小的透鏡作為目鏡。用膠水和小槽把兩塊鏡片裝在硬紙筒內,再做一個簡單的台座,於是一架能夠看到月亮上的群山、銀河中的繁星和木星的衛星的望遠鏡便製成了。想想看,伽利略就是用這個發現的。但是切記,不要通過望遠鏡直接觀察太陽,以免高溫灼傷眼睛!伽利略的折射望遠鏡有一個令人討厭的缺點,就是在明亮物體周圍產生「假色」。「假色」產生的癥結在於通常所謂的「白光」根本不是白顏色的光,而是由組成彩虹的從紅到紫的所有色光混合而成的。當光束進入物鏡並被折射時,各種色光的折射程度不同,因此成像的焦點也不同,模糊就產生了。

3歷史

1609年5月,正在威尼斯作學術訪問的伽利略偶然間聽到一則消息:荷蘭有人發明了一種能望見遠景的「幻鏡」,這使他怦然心動,他很快找了個借口匆匆結束行程,回到大學,一頭鑽進了實驗室……
不到3個月的時間,這位45歲的教授已經仿造出了兩架儀器,更不同尋常的是,他不光是把它們當作文人墨客、富商巨賈們尋歡作樂的玩具,只是看看遠山風景,而是把它指向了星空!
伽利略 手繪的月面圖

  伽利略 手繪的月面圖

8月,他首先用它觀察了月球。不想,人們眼中的那個千嬌百媚的銀盤,在他的望遠鏡中卻成了一張千瘡百孔、醜陋不堪的「大麻臉」!於是他把那些四周邊緣高聳突出的圓狀命名為「環形山」,而管較平坦的暗黑區域稱之為「海」。更重要的是,他由此知道,月球並非是上帝創造的尤物,天堂中的東西也不一定是盡善盡美的,他相信月球和地球一樣,是個有著實地的世界,說不定,在那些山洞內還可能棲息著神秘的「月球人」呢。
接著,伽利略又把目標指向了燦爛的星星,儘管在望遠鏡內「星星還是那個星星」,但明顯地變得更加明亮了,而且還出現了眾多原先肉眼無法見到的小星,由此他也成為世界上最早識破漫漫銀河奧秘的人——這不是「牛奶路」,而是無數星體交織在一起的光輝!這一切也使他相信,哥白尼所說的「恆星離我們極其遙遠」可能是句至理名言,不然為什麼望遠鏡無法把它們放大呢。
伽利略望遠鏡原理

  伽利略望遠鏡原理

從那年年底起,伽利略的目光又投向了行星。1月7日,他已見到了木星那淡黃色的小小圓面,這說明行星確實比恆星近得多。同時他馬上又發現木星旁邊始終有4個更小的光點,它們幾乎排成一條直線,連續幾個月的跟蹤使他確信,像月亮繞地球那樣,它們都在繞木星轉動,應當是木星的衛星。這說明,不是所有天體都在繞地球!所以也就成為哥白尼日心說的第一個觀測依據。
為了紀念伽利略這個發現,後人還把這4個比較大的木星衛星稱為「伽利略衛星」。除了木衛二略小於月球外,其他3顆都比月亮還大,而木衛二則是天文學家的掌上明珠,因為它上面有著真正的水的海洋,許多跡象表明,木衛二上很可能是太陽系中第二個存在生命的星球!所以當年野蠻審訊伽利略的教皇後來發出「只要木星的光芒還在天空中閃耀,人們就不會忘記伽利略」的哀嘆,成了對他最好的評價。
1610年8月,伽利略對金星的興趣大增,因為他在望遠鏡內見到了它呈彎月般的形狀,為了探明究竟,做進一步的研究,但他又怕被別人搶先發表出來,所以他把觀測結果的那句話,重新排列成一組字謎公開(當時這也是一種保護髮明權的時尚做法)。
「Hace immature a me iam frustra leguntur, O.Y.」直譯的意思是「枉然,這些東西被我今天不成熟地收穫了。」這35個字母的古怪句子究竟意味著什麼?伽利略到底「收穫」了什麼?局外人是很難從中猜出端倪的。直到當年12月,伽利略才公布了他的謎底:
「Cynthiae figures aemulatur mater amorum.」——「愛神的母親仿效黛安娜的位相」。熟悉希臘神話的人都知道,愛神的母親正是維納斯,也就是金星,而黛安娜又正是月神的羅馬名。
為什麼金星會如月球那樣有位相變化?這隻能說明,金星不是在繞地球運動,只有它在繞太陽運轉,而且距太陽比地球更近才能解釋這一奇怪的天象。
此外他還發現了太陽表面上的黑子,證明太陽本身在自轉著……
伽利略望遠鏡
這一切,都為埋葬「地心說」奠定了基礎。而當時人們盛行的話是:「哥倫布發現了新大陸,伽利略發現了新宇宙。」
伽利略使用的這種望遠鏡比較簡單,屬於折射望遠鏡,管子兩端放置兩個透鏡。伽利略在1609年秋天首次使用它來觀測月球,然後觀察木星的衛星以及太陽的黑子等。隨後,伽利略將他的發現寫成24頁的《星座信使》(Sidereus Nuncius),並公之於眾,但當時並未被迅速接受,因為當時望遠鏡的原理尚未明確,伽利略也無法詳細說明自己的科研成果。一部分學者和教會人士認為望遠鏡里的景象不過是光影上的幻覺,是望遠鏡的瑕疵造成的。到了1611年,德國天文學家開普勒出版了《天文光學》,闡述瞭望遠鏡的原理,「幻覺說」才漸漸消失。伽利略的發現也得到了證實。

4望遠鏡

望遠鏡是一種利用凹透鏡和凸透鏡觀測遙遠物體的光學儀器。利用通過透鏡的光線折射或光線被凹鏡反射使之進入小孔並會聚成像,再經過一個放大目鏡而被看到,又稱「千里鏡」。

伽利略望遠鏡:人類歷史上第一台天文望遠鏡,由義大利天文學家、物理學家伽利略1609年發明
伽利略望遠鏡
牛頓望遠鏡:誕生於1668年,用2.5cm直徑的金屬,磨製成一塊凹面反射鏡,並在主鏡的焦點前面放置了一個與主鏡成45度角的反射鏡,使經主鏡反射后的會聚光經反射鏡以90度角反射出鏡筒後到達目鏡,這種系統稱為牛頓式反射望遠鏡。
牛頓望遠鏡
赫歇爾望遠鏡:誕生於18世紀晚期,由德國音樂師和天文學家威廉-赫歇爾製造。
赫歇爾望遠鏡
耶基斯折射望遠鏡:坐落於美國威斯康星州的耶基斯天文台,主透鏡建成於1895年,是當時世界上最大望遠鏡。
耶基斯折射望遠鏡
威爾遜山望遠鏡:1908年,美國天文學家喬治-埃勒里-海耳主持建成了口徑60英寸的反射望遠鏡,安裝於威爾遜山。
威爾遜山望遠鏡
胡克望遠鏡:在富商約翰-胡克的贊助下,口徑為100英寸的反射望遠鏡於1917年在威爾遜山天文台建成。
胡克望遠鏡
海爾望遠鏡:望遠鏡在1948年完成,直到1980年代初期,BTA-6望遠鏡能夠運作之前,海爾望遠鏡一直是世界最大的望遠鏡。
海爾望遠鏡
甚大陣射電望遠鏡:甚大陣射電望遠鏡坐落於美國新墨西哥州索科洛,於1980年建成並投入使用。
甚大陣射電望遠鏡
哈勃太空望遠鏡:是以天文學家哈勃為名,在軌道上環繞著地球的望遠鏡,於1990年發射。
哈勃太空望遠鏡
凱克望遠鏡:凱克望遠鏡有兩台,分別建造於1991年和1996年,像足球那樣的圓頂有11層樓高,凱克是以它的出資建造者來命名的。
凱克望遠鏡
斯隆望遠鏡:「斯隆數字天空勘測計劃」的2.5米望遠鏡位於美國新墨西哥州阿柏角天文台。該望遠鏡擁有一個相當複雜的數字相機,望遠鏡內部是30個電荷耦合器件(CCD)探測器。
斯隆望遠鏡
開普勒望遠鏡:由德國科學家約翰內斯·開普勒(Johannes Kepler)於1611年發明。
開普勒望遠鏡
阿雷西博望遠鏡:世界上最大的單面口徑射電望遠鏡,直徑達305米,后擴建為350米,由康奈爾大學管理。
阿雷西博望遠鏡
卡塞格林望遠鏡:由兩塊反射鏡組成的一種反射望遠鏡,1672年為卡塞格林所發明。

牛頓望遠鏡

  牛頓望遠鏡

伽利略望遠鏡

  伽利略望遠鏡

赫歇爾望遠鏡

  赫歇爾望遠鏡

耶基斯折射望遠鏡

  耶基斯折射望遠鏡

威爾遜山望遠鏡

  威爾遜山望遠鏡

胡克望遠鏡

  胡克望遠鏡

海爾望遠鏡

  海爾望遠鏡

甚大陣射電望遠鏡

  甚大陣射電望遠鏡

哈勃太空望遠鏡

  哈勃太空望遠鏡

凱克望遠鏡

  凱克望遠鏡

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