望遠鏡有些什么趣事?

2024-01-27 14:15投诉举报

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匿名用户2024-01-27 18:58

17世紀初,在荷蘭的米德爾堡小城,眼鏡匠利珀希幾乎整日在忙碌著為顧客磨鏡片。在他開設(shè)的店鋪里各種各樣的透鏡琳瑯滿目,以供客戶配眼鏡時選用。當然,丟棄的廢鏡片也不少,被堆放在角落里的廢鏡片成了利珀希三個兒子的玩具。

一天,三個孩子在陽臺上玩耍,小弟弟雙手各拿一塊鏡片靠在欄桿旁前后比劃著看前方的景物,突然發(fā)現(xiàn)遠處教堂尖頂上的風(fēng)向標變得又大又近,他欣喜若狂地叫了起來,兩個小哥哥爭先恐后地奪下弟弟手中的鏡片觀看房上的瓦片、門窗、飛鳥……它們都很清晰,仿佛是近在眼前。利珀希對孩子們的敘述感到不可思議,他半信半疑地按照兒子說的那樣試驗,手持一塊凹透鏡放在眼前,把凸透鏡放在前面,手持鏡片輕緩平移距離,當他把兩塊鏡片對準遠處景物時,利珀希驚奇地發(fā)現(xiàn)遠處的視物被放大了,似乎就在眼前,觸手可及。

這一有趣的現(xiàn)象被鄰居們知道了,觀看后也頗感驚異。此消息一傳開,米德爾堡的市民們紛紛來到店鋪要求一飽眼福,不少人愿出一副眼鏡的代價買下可觀看物景變近的鏡片,買回去后當做“玩具”獨自享用,結(jié)果廢鏡片成了寶貝。受此啟示,具有市場經(jīng)濟頭腦的利珀希意識到這是一樁有利可圖的買賣,于是向荷蘭國會提出發(fā)明專利申請。

1608年10月12日,國會審議了利珀希的申請專利后給予了回復(fù),受理的官員指著樣品對發(fā)明人提出改進要求:能夠同時用兩只眼睛進行觀看?!巴婢摺笔谴箢?,申請專利的這個玩具應(yīng)有具體的名稱,利珀希很快照辦了。接著他又在一個套筒上裝上鏡片,并把兩個套筒聯(lián)結(jié),滿足了人們雙眼觀看的要求,又經(jīng)過冥思苦想將這個玩具取名為“窺視鏡”。這一年的12月5日,經(jīng)改進后的雙筒“窺視鏡”發(fā)明專利獲得政府批準,國會發(fā)給他一筆獎金以示鼓勵。

望遠鏡發(fā)明的消息很快在歐洲各國流傳開了,意大利科學(xué)家伽利略得知這個消息之后,就自制了一個。第一架望遠鏡只能把物體放大3倍。一個月之后,他制作的第二架望遠鏡可以放大8倍,第三架望遠鏡可以放大到20倍。1609年10月他做出了能放大30倍的望遠鏡。伽利略用自制的望遠鏡觀察夜空,第一次發(fā)現(xiàn)了月球表面高低不平,覆蓋著山脈并有火山口的裂痕。此后又發(fā)現(xiàn)了木星的4個衛(wèi)星、太陽的黑子運動,并作出了太陽在轉(zhuǎn)動的結(jié)論。

幾乎同時,德國的天文學(xué)家開普勒也開始研究望遠鏡,他在《屈光學(xué)》里提出了另一種天文望遠鏡,這種望遠鏡由兩個凸透鏡組成,與伽利略的望遠鏡不同,比伽利略望遠鏡視野寬闊。但開普勒沒有制造他所介紹的望遠鏡。

伽利略的天文望遠鏡與荷蘭利珀希發(fā)明的望遠鏡一樣,都是由凹凸兩透鏡組成的,包括開普勒望遠鏡,均被稱為“折射式望遠鏡”。由于鏡片的色散作用,“折射式望遠鏡”看到的景物都帶有彩色的邊緣,如何消除透鏡的“色差”這一缺陷呢?英國科學(xué)家牛頓試圖解決這個難題。

牛頓用棱鏡片做科學(xué)實驗,觀察發(fā)現(xiàn)棱鏡片能把白光分解成七色,這意味著鏡片可以把不同顏色的光聚集到不同的點,從而產(chǎn)生一種模糊而帶色的影像。牛頓在研究光的折射課題后,提出了“反射現(xiàn)象”的思路來設(shè)計望遠鏡。他認為光本身是一種折射率不同的復(fù)雜混合物,它是有規(guī)律的,一旦光線的反射角等于它們的入射角的時候,假如以反射現(xiàn)象為媒介,而且只要能夠找到一種反射材料,就可避免“色差”的缺陷。

1668年,牛頓把這個設(shè)想變成了現(xiàn)實,制成了世界上第一臺反射式望遠鏡,這臺輕巧的望遠鏡鏡筒直徑約有25毫米,全長約為150毫米。

超大天文望遠鏡不久,牛頓又對望遠鏡進行改進,1672年,牛頓做了一臺更大的反射望遠鏡,送給了英國皇家學(xué)會,這臺望遠鏡至今還保存在皇家學(xué)會的圖書館里。1733年英國人哈爾制成第一臺消色差折射望遠鏡。1758年倫敦的寶蘭德也制成同樣的望遠鏡,他采用了折射率不同的玻璃分別制造凸透鏡和凹透鏡,把各自形成的有色邊緣相互抵消。但是要制造很大透鏡不容易,目前世界上最大的一臺折射式望遠鏡直徑為102厘米,安裝在雅弟斯天文臺。1793年英國人赫瑟爾制作了反射式望遠鏡,反射鏡直徑為130厘米,用銅錫合金制成,重達1噸。1845年英國的帕森制造的反射望遠鏡,反射鏡直徑為1.82米。1917年,胡克望遠鏡在美國加利福尼亞的威爾遜山天文臺建成。它的主反射鏡口徑為100英寸(1英寸約為2.54厘米)。正是使用這座望遠鏡,哈勃發(fā)現(xiàn)了宇宙正在膨脹的驚人事實。

1930年,德國人施密特將折射望遠鏡和反射望遠鏡的優(yōu)點(折射望遠鏡像差小但有色差而且尺寸越大越昂貴,反射望遠鏡沒有色差、造價低廉且反射鏡可以造得很大,但存在像差)結(jié)合起來,制成了第一臺折反射望遠鏡。

第二次世界大戰(zhàn)之后,反射式望遠鏡在天文觀測中發(fā)展很快,1950年在帕洛瑪山上安裝了一臺直徑5.08米的海爾反射式望遠鏡。1969年在前蘇聯(lián)高加索北部的帕斯土霍夫山上安裝了直徑6米的反射鏡。1990年,NASA將哈勃太空望遠鏡送入軌道,然而,由于鏡面故障,直到1993年宇航員完成太空修復(fù)并更換了透鏡后,哈勃望遠鏡才開始全面發(fā)揮作用。

由于可以不受地球大氣的干擾,哈勃望遠鏡的圖像清晰度是地球上同類望遠鏡拍下圖像的10倍。1993年,美國在夏威夷莫納克亞山上建成了口徑10米的“凱克望遠鏡”,其鏡面由36塊1.8米的反射鏡拼合而成。

2001設(shè)在智利的歐洲南方天文臺研制完成了“超大望遠鏡”,它由4架口徑8米的望遠鏡組成,其聚光能力與一架16米的反射望遠鏡相當?,F(xiàn)在,一批正在籌建中的望遠鏡又開始對莫納克亞山上的白色巨人兄弟發(fā)起了沖擊。這些新的競爭參與者包括30米口徑的“加利福尼亞極大望遠鏡”,20米口徑的大麥哲倫望遠鏡和100米口徑的絕大望遠鏡。它們的倡議者指出,這些新的望遠鏡不僅可以提供像質(zhì)遠勝于哈勃望遠鏡照片的太空圖片,而且能收集到更多的光,對100億年前星系形成時初態(tài)恒星和宇宙氣體的情況有更多的了解,并看清楚遙遠的恒星周圍的行星。

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