望遠鏡與觀測天文學

反射望遠鏡

與其讓光線穿過鏡片彎折,不如讓它從一面彎曲的鏡子上反彈回來?這正是反射望遠鏡的構想,由牛頓於 1668 年首次製造,也是當今幾乎所有大型天文台的設計基礎——從山頂上的巨鏡,到哈伯和詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。

反射鏡在鏡筒底部使用一面巨大的凹形主鏡,形狀像一隻淺碗。光落到鏡面上,被反射回來匯聚到焦點。通常還有一面小副鏡把這束匯聚的光導到方便的位置——導向側面(牛頓式設計),或穿過主鏡上的孔導回後方(卡塞格林式設計)——相機或探測器就安放在那裡。由於鏡面是從正面反射光,所有顏色都以相同方式反彈,因此完全沒有色差。

出於純粹的工程原因,大型望遠鏡必用鏡面:鏡子可以從整個背面支撐,不會像邊緣支撐的鏡片那樣下垂,而且只需把一個表面磨製得完美。這使鏡面能造得極大。最大的單塊鏡面口徑約 8.4 米,而把許多六邊形拼合的拼接式設計——如韋伯的 6.5 米鏡面,或規劃中的 39 米超大望遠鏡——更是遠遠超越。過去一個世紀的每一台科研望遠鏡都是反射鏡。

哈伯太空望遠鏡的 2.4 米主鏡磨製得極為完美,在一次著名的瑕疵於軌道上得到矯正後,其圖像銳利到繞射極限——遠勝同時代任何地基觀測。

正因有鏡面,望遠鏡才能造得巨大。

反射鏡並不會因吸收而「耗盡」光線;現代鍍膜可反射超過 90% 的可見光。中央的小副鏡及其支架只造成微小損失,並不會在圖像中留下空洞。

又稱
reflector反射镜反射鏡NewtonianCassegrain