天文望遠(yuǎn)鏡是觀測(cè)太空的必備物品，也是天文愛好者的主要裝備。一般來說,望遠(yuǎn)鏡可分為折射望遠(yuǎn)鏡、反射望遠(yuǎn)鏡及折反射望遠(yuǎn)鏡三大類。那么應(yīng)該怎么選擇適合自己的望遠(yuǎn)鏡呢？

折射式望遠(yuǎn)鏡 (Refractor)

一般折射望遠(yuǎn)鏡的物鏡,是由兩塊不同折光率的玻璃鏡片組成,以減少色差,使紅藍(lán)兩色的影像聚在同一焦點(diǎn)上,這類鏡頭稱為消色差鏡頭(Achromatic lens)。嚴(yán)格來說,這類鏡頭影像外圍仍有一個(gè)很淡紫色的光暈。

a. 藍(lán)光焦點(diǎn) 。

b. 黃光焦點(diǎn) 。

c. 紅光焦點(diǎn) 。

折射望遠(yuǎn)鏡的紅、綠、藍(lán)三色的色差 。

為了減少鏡頭的球面差(Spherical aberration),彗形像差(Coma)及像散(Astigmatism),一般可將焦比值增大,因此一般折射望遠(yuǎn)鏡的口徑與焦距比(焦比)起碼在f10至f16之間。

較高級(jí)的鏡頭,是由三塊不同折光率的玻璃鏡片組成或采用較低色散的玻璃(ED)或甚至采用螢石晶體來制造,可消除紅、綠、藍(lán)三色的色差。這些鏡頭稱為復(fù)消色差鏡頭(Apochromat)。它們的口徑與焦距比可以達(dá)到f5。使到望遠(yuǎn)鏡的長(zhǎng)度縮短及重量較輕,使用較為方便,但售價(jià)十分昂貴。

由于折射望遠(yuǎn)鏡筒可以密封,所以維修保養(yǎng)方面較為方便,更適宜于搬往野外使用,同時(shí)亦不受鏡筒內(nèi)氣流的影響。

由于鏡頭起碼由兩塊玻璃組成,所以成本(要磨制四塊鏡面)較同口徑的反射望遠(yuǎn)鏡昂貴。市面上一般售賣的小型天文望遠(yuǎn)鏡,多屬折射望遠(yuǎn)鏡。

反射望遠(yuǎn)鏡 (Reflector)

反射望遠(yuǎn)鏡是利用一塊鍍了金屬(通常是鋁)的凹面玻璃聚焦,由于焦點(diǎn)在鏡前,所以必須在物鏡焦點(diǎn)之前用另一塊鏡將影像反射出鏡筒外,再用目鏡放大。

反射望遠(yuǎn)鏡沒有色差(因不用透過玻璃故無色散),但有其它各類的像差。如將反射凹面磨成物線形(Parabolic),則可消除球面差,但受彗形像差的影響嚴(yán)重,故邊緣部份仍覺松散。

現(xiàn)時(shí)一般中小型的反射望遠(yuǎn)鏡有下列二種型式:

牛頓式 (Newtonian)

利用一塊與光軸成45度平面鏡(Flat or diagonal)作為副鏡(Secondary)將影像反射至鏡筒前側(cè)。這種結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單,影像反差較高,亦最多人選用,通常焦比在f4至f8之間。

卡賽格林式或簡(jiǎn)稱卡式 (Cassegrain)

利用一塊雙曲面凸鏡(Convex hyperboloid)作為副鏡,在主鏡焦點(diǎn)前將光線聚集,穿過主鏡一個(gè)圓孔而聚焦在主鏡之后。因?yàn)榻?jīng)過一次反射,所以鏡筒可以縮短,但視場(chǎng)較窄,像散較牛頓式嚴(yán)重,同時(shí)有少許場(chǎng)曲(Curvature of field)。

由于反射式望遠(yuǎn)鏡只要磨制一個(gè)光學(xué)面,所以以同一口徑而論,價(jià)錢較折射鏡為廉。普通天文愛好者,擁有150mm、200mm口徑的為數(shù)不少,反射式望遠(yuǎn)鏡同時(shí)可以自己磨制。

因?yàn)殓R筒不可能密封,所以主鏡很易受煙塵影響,故難于保養(yǎng),同時(shí)受氣溫與鏡筒內(nèi)氣流的影響較大,搬運(yùn)時(shí)又很易移動(dòng)了主鏡與副鏡的位置,而校正光軸亦相當(dāng)繁復(fù),帶起來不甚方便。此外副鏡座的衍射作用會(huì)使較光恒星的星像出現(xiàn)十字或星形的衍射紋,亦使影像反差降低。

折反射望遠(yuǎn)鏡 (Catadioptric telescope)

這是一類同時(shí)利用折射與反射原理的望遠(yuǎn)鏡，是1930 年由施密特(Schmidt)發(fā)明用作天文攝影。主要是利用一球面凹鏡作為主鏡以消除彗形像差，同時(shí)利用一非球面透鏡(Aspheric Iens)放于主鏡前適當(dāng)位置作為矯正鏡(Corrector)以矯正主鏡的球面差。這樣可以得出一個(gè)闊角(可達(dá)40一50度)的視場(chǎng)而沒有一般反射鏡常有的球面差與彗形像差，只有矯正鏡做成的輕微色差而已。攝影用的施密特望遠(yuǎn)鏡，焦比方面可以做到很小(通常在f1至f3間,最小可達(dá)0.6)，因此很適宜于星野及星云攝影。不過唯一的缺點(diǎn)是有一定的場(chǎng)曲，因此底片必須同樣變曲來適應(yīng)(用特別的底片座承接)，同時(shí)底片是放在望遠(yuǎn)鏡筒內(nèi)，故此只能逐張放入。

一般天文愛好者用的是施密特卡式折反射望遠(yuǎn)鏡(Schmidt- cassegrain)，利用一塊凸鏡作為副鏡，在主鏡焦點(diǎn)前將光線聚集，穿過主鏡一個(gè)圓孔而聚焦在主鏡之后。因?yàn)榻?jīng)過一次反射，所以鏡筒可以縮短，通常焦比在f6.4至f10之間。

除了施密特卡式(Schmidt- cassegrain)外及還有馬克蘇托夫(Maksutov)設(shè)計(jì)都是利用矯正鏡及利用一塊凸鏡作為副鏡，在主鏡焦點(diǎn)前將光線聚集，穿過主鏡一個(gè)圓孔而聚焦在主鏡之后。近年十分流行的折反射望遠(yuǎn)鏡如"Celestron”及“Meade”都是利用施密特卡式(Schmidt-cassegrain)原理構(gòu)成，而"Questar"、“Meade”的ETX 系列及"Intes"則利用馬克蘇托夫式原理。

折反射望遠(yuǎn)鏡的鏡身短、焦距長(zhǎng)、焦點(diǎn)在主鏡后,視場(chǎng)亦相當(dāng)平坦,鏡前由矯正鏡密封,故不論使用或保養(yǎng)都十分方便,質(zhì)素方面不錯(cuò)(但不及牛頓式,尤以反差方面)。