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光学望远镜的基本知识

(2010-04-16 11:26:17)
标签:

棱镜

增透膜

双筒望远镜

光学望远镜

杂谈

分类: 技术文章


    光学望远镜的基本知识-棱镜结构
  棱镜结构:
  从双筒望远镜外观上,我们可以直接区分出 Roof(屋脊)棱镜系统和 Porro(保罗)棱镜系统。Roof棱镜系统和Porro 棱镜系统在双筒望远镜外观上就有明显的不同。属 Roof棱镜系统 的双筒望远镜,其外观是直筒型;属 Porro 棱镜系统 的双筒望远镜,外观看起来像是N字型或Ζ字形,并且两物镜间的距离比两接目镜间的距离远。
  一般常看到的组合棱镜是 Porro系列。由于这系列较容易制造,因此价格上也比较便宜,不过重量比较重。而Roof系列,由于两个棱镜必须相当靠近,让通过物镜和目镜的光路呈一直线,所以精密度的要求比较高,比较难制造。相对的价格也比较高。不过设计的好的Roof系列光学成像只和Porro 系列一样,也没有比较好,但是Roof的棱镜结构较 为密实,重量比较轻。
  不论是 Porro系列或是Roof系列,望远镜的这一组合棱镜,其最终目的就是将光线做一连串的折射,让最后从目镜出去的光线形成为正立像。
  至于棱镜的材质,如果不是采用硅酸硼玻璃( borosilicate glass ,或称BK-7 glass),就是采用冕牌钡化玻璃(barium crown glass,或称BaK-4 glass)。BaK-4的质地较细,得到的影像较为明亮,周边的成像较为清晰。相对地,价钱也比较贵。我们如何判别我们所使用的双筒 望远镜的棱镜的材质呢?
  我们将双筒望远镜朝向亮处,让目镜距离眼睛 30公分左右,拿正后看其出射光瞳的形状。因为BaK-4会产生圆的形状 ,而如果影像的四周切掉了,就是用BK-7玻璃做的。
  光学望远镜的基本知识-镀膜的用途
  镀膜的用途
  当光线由空气进入玻璃或由玻璃进入空气时,大约有 5%被反射掉。双筒镜每个镜片的物镜、棱镜和目镜加在一起,一般有10 ~ 16个与空气接触的光学面。如果这些光学表面未经任何处理,那么总入射光线因反射就要损失50%左右。
  为减少这种有害的反射,现代的折射望远镜在各光学表面都镀有单层或多层增透膜。多层增透膜的材料是氟化镁。单层增透膜只对特定一种波长有最佳增透效果,对其他波长增透效果较差,它可使每个表面的光反射减至 1.5% ,如于双筒镜的所有表面镀单层膜,光的增透率可超过80% 。好的多层膜每个表面的光反射只有约0.25% ,如双筒镜的所有表面都镀多层膜,光的增透率可达90~ 95% 。
  一般情况下,目视望远镜的单层增透膜设计对波长 5500埃的黄绿光增透效果最佳,因为人眼对于此一波段光最敏感。所以其对蓝红光的反射就多一些,因此我们看镀了单层膜的镜片往往是蓝紫色或是红色的(即市售所谓红眼望远镜 )。镀多层膜的镜片呈淡淡的绿色或暗紫色,如相机镜头的镀膜 。
  镀得太厚的单层膜看起来会呈现绿色,有些不肖厂商以此来充作多层膜, 选购时须留心。有些人觉得大口径的双筒镜即使镀膜差一点也无所谓,口径大可以弥补光线的损失;其实,由于镜筒内部的各光学表面的反射形成杂散光,降低景物反差,使得影像变得模糊不清,在日光下观察阴影中的物体时,目标会消失在炫目的光辉中,在镀膜差的望远镜中这种现象尤其明显。
  光学望远镜的基本知识-镀膜种类
  镀膜有几种?
  通常双筒镜上会有镜片 镀膜的标示 ,表示这双筒镜的光学品质。其镀膜的种类如下:
  Coated Optics ( 镀膜 ) :是一种最低级的增透膜。它只表示至少在一个光学面上镀有单层增透膜,通常是在两个物镜和目镜的外表面上镀膜,而内部的镜片和棱镜都没有镀膜。
  Fully Coated ( 全表面镀膜 ) :所有的镜片和棱镜都镀了单层膜,但如在目镜中使用了光学塑料镜片,则此塑料镜片可能并未镀膜。
  Multi-Coated ( 多层镀膜 ) :至少在一个光学面上镀有多层增透膜,其它光学面可能镀了单层膜,也可能根本没镀膜;通常只在两个物镜和目镜的外表面上镀多层膜。
  Fully Multi-Coated ( 多层全光学面镀膜 ) :所有的镜片和棱镜都镀有增透膜,一些厂商在所有的光学面都镀了多层膜,「而另外一些只在部份光学 面镀多层膜,其它表面仍镀单层膜」。
    光学望远镜的基本知识-双筒望远镜都标有一组数字如 7x50或8x42,这是什么意思呢?
双筒望远镜都标有一组数字如 7x50或8x42,这是什么意思呢?
    双筒望远镜上标明的的这组数字,比如 7x50,第一个数字 "7"指的是这支望远镜的倍率,也就是会让观看的每一样对象拉近7倍的距离。 例如用这支双筒望远镜看远在3500公尺的目标,其大小就好象我们用肉眼看500公尺前的目标一样。第二个数字"50"指的是这支望远镜的口物镜(直 径),以毫米(mm)为单位。口径越大,不但搜集的星光越多,还会提高解析能力。而天文用途的望远镜其口径应该至少要40mm。
  你可能认为天文用途的双筒望远镜高倍率是必要的,其实不然。适合手持的望远镜通常介于 7倍和10倍之间。相同口径的望远镜,倍率较低的机型手持时影像较少晃动,通常也有较广的视野。倍率较高的机型虽然景物变大,但由于视场变小的缘故,星空的背景看起会稍暗一些。不过相对地用来看月表及星团时亮度会高一些,而且对暗星体的观测也有助益 。
  此外,倍率高,手持不易,造成影像晃动厉害,也许会削弱搜寻目标成像的清晰度。此时最好使用三角架固定。倍率太高除了上述的情形外,还要考虑 出射光瞳的直径(瞳径) 的问题。而且高倍率的机型 良视距 也较短 ,会造成戴眼镜进行观测的不便。通常,7x50的机型一直被认为是天文用 最佳的双筒望远镜。

 

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