中国科学技术大学：《实测天体物理学基础》课程教学资源（课件讲稿）第4章 天文光学观测设备

第4章天文光学观测设备 4.1 天文光学望远镜 4.2 辐射探测器 4.3 主动光学系统与自适应光学系统 44大视场多光纤的多目标观测系统 4.5 未来光学望远镜展望

第4章 天文光学观测设备 4.1 天文光学望远镜 4.2 辐射探测器 4.3 主动光学系统与自适应光学系统 4.4 大视场多光纤的多目标观测系统 4.5 未来光学望远镜展望

第4章天文光学观测设备 本章只讲述天文光学观测设备，对 于其它波段观测设备，在第八章以后讲 述其它波段观测时再讲

第4章 天文光学观测设备 本章只讲述天文光学观测设备，对 于其它波段观测设备，在第八章以后讲 述其它波段观测时再讲

4.1天文光学望远镜 十七世纪初望远镜发明以前，只能用肉眼 观测，所谓观测也只是对天体视位置的测量。 与肉眼相比，天文光学望远镜的优势在于： 具有大得多的口径（人眼只有2一8mm) 故可收集更多的辐射，从而看到大量人眼看不 到的暗弱天体； 具有高得多的分辨本领，从而可以看清天 体的表面细节； 可以方便地追踪天体的周日视运动，从而 可长时间爆光。因此天文光学望远镜已成为研 究天体、探索宇宙的重要工具

4.1 天文光学望远镜 十七世纪初望远镜发明以前，只能用肉眼 观测，所谓观测也只是对天体视位置的测量。 与肉眼相比，天文光学望远镜的优势在于：  具有大得多的口径（人眼只有2－8mm）， 故可收集更多的辐射，从而看到大量人眼看不 到的暗弱天体； 1. 具有高得多的分辨本领，从而可以看清天 体的表面细节； 2. 可以方便地追踪天体的周日视运动，从而 可长时间爆光。因此天文光学望远镜已成为研 究天体、探索宇宙的重要工具

4.1.1表征望远镜光学性能的物理量 表征天文光学望远镜的物 理量有六个，即口径、7 相对口 径、放大率、视场、贯穿本领 和分辨角

4.1.1 表征望远镜光学性能的物理量 表征天文光学望远镜的物 理量有六个，即口径、相对口 径、放大率、视场、贯穿本领 和分辨角

1.1.口径 口径指物镜的有效口径，即未被 镜框挡住的那部分物镜的直径，用D表 示。口径确定了望远镜所收集的光量： 光通量o∝D2 口径愈大，就能看到愈暗弱的天 体；所能看到的天体愈多；所需爆光 时间愈短

1.1. 口径 口径指物镜的有效口径，即未被 镜框挡住的那部分物镜的直径，用D表 示。口径确定了望远镜所收集的光量： 口径愈大，就能看到愈暗弱的天 体；所能看到的天体愈多；所需爆光 时间愈短。 2 光通量 D

2.相对口径 相对口径是物镜的口径D和其焦 距f的比值，常用A表示： D A= f 相对口径的倒数称为焦比

2. 相对口径 相对口径是物镜的口径D和其焦 距f的比值，常用A表示： 相对口径的倒数称为焦比。 f D A 

r f F L' L 0

f r’ O F r L L ꞌ

上图是一个面源（延伸天体，如月球、太 阳、星云、星系、彗星等)通过透镜成像的光 路图。透镜焦点是F点，焦距为，天体物距为L, 像距为L”,根据高斯成像公式，很容易得到关 系式 1+ L元 L>I 再由简单的几何关系，当天体的大小、 距离固 定，从上式即有： r'ocf 因而天体成像后的视面积的大小正比于

上图是一个面源（延伸天体，如月球、太 阳、星云、星系、彗星等）通过透镜成像的光 路图。透镜焦点是F点，焦距为f，天体物距为L， 像距为L’ ，根据高斯成像公式，很容易得到关 系式 再由简单的几何关系，当天体的大小、距离固 定，从上式即有： 因而天体成像后的视面积的大小正比于 。 r' r r' f 2 f r' f 2 f 1+ L L f L L L L f             ； ∵ ≫ ∴

由于像的亮度与光量成正比，而前文已述，光量与D2成 正比，于是亮度也正比于D2；同时亮度又与视面积成反 比，即亮度正比于， 所以延伸天体在望远镜中的亮 度正比于 即正比于 所以，相对口径A越大，就越能看到更暗弱的延伸天体。 虽然说A越大越好，但实际的A值往往受到像差的限制而 不能随意地大。 折射望远镜的相对口径可达 11 -5 反射望远镜达 而折反射望远镜则可以大于 甚至大于1。 8 2

由于像的亮度与光量成正比，而前文已述，光量与D 2成 正比，于是亮度也正比于D 2 ；同时亮度又与视面积成反 比，即亮度正比于 ，所以延伸天体在望远镜中的亮 度正比于 ，即正比于 。 所以，相对口径A越大，就越能看到更暗弱的延伸天体。 虽然说A越大越好，但实际的A值往往受到像差的限制而 不能随意地大。 折射望远镜的相对口径可达 ；反射望远镜达 ; 而折反射望远镜则可以大于 ，甚至大于1。 2 1 f 5 1 ~ 7 1 3 1 ~ 5 1 2 1 ~ 3 1 2 2 f D 2 A

3.放大率和底片比例尺 目视望远镜（以人眼作为辐射探 测器的天文望远镜，由物镜系统和目 镜系统组成)的放大率指的是角放大 率，而照相机望远镜（照相机作为探 测器)中指的是底片比例尺

3. 放大率和底片比例尺 目视望远镜（以人眼作为辐射探 测器的天文望远镜，由物镜系统和目 镜系统组成）的放大率指的是角放大 率，而照相机望远镜（照相机作为探 测器）中指的是底片比例尺