（双筒望远镜）双筒望远镜工作原理、特性、用途应用范围

导读：

双筒望远镜(以下简称“双筒镜”)具有成像清晰明亮，视场大、携带方便、价格便宜等优点，很适于天文爱好者用来巡天和观测星云、星团、彗星等面状天体。
怎样选择
市场上有五花八门的双筒望远镜，它们的外观、大小、价格和用途各不相同，有的用于观赏风景、体育比赛和文艺演出，有的用于观察鸟类和其他动物，有的用来进行定点监视（如森林、电业、公安部门等），也有人用来欣赏夜空中神奇美丽的天体……如果你想选购一架适合于自己的双筒望远镜，那么必须知道下面的知识：?
发明
17世纪初的一天，荷兰密特尔堡镇一家眼镜店的主人汉斯·利比斯赫，他为检查磨制出来的透镜质量，把一块凸透镜和一块凹镜排成一条线，通过透镜看过去，他发现远处的教堂的塔好像变大而且拉近了，于是在无意中发现了望远镜原理。1608年他为自己制作的望远镜申请专利，并遵从当局的要求，造了一个双筒望远镜。据说密特尔堡镇好几十个眼镜匠都声称发明了望远镜，不过一般都认为利比赫是望远镜的发明者。 望远镜发明的消息很快在欧洲各国流传开了，意大利科学家伽利略得知这个消息之后，就自制了一个。第一架望远镜只能把物体放大3倍。一个月之后，他制作的第二架望远镜可以放大8倍，第三架望远镜可以放大到20倍。1609年10月他作出了能放大30倍的望远镜。 伽利略用自制的望远镜观察夜空，第一次发现了月球表面高低不平，覆盖着山脉并有火山口的裂痕。此后又发现了木星的4个卫星、太阳的黑子运动，并作出了太阳在转动的结论。 几乎同时，德国的天文学家开普勒也开始研究望远镜，他在《屈光学》里提出了另一种天文望远镜，这种望远镜由两个凸透镜组成，与伽利略的望远镜不同，比伽利略望远镜视野宽阔。但开普勒没有制造他所介绍的望远镜。沙伊纳于1613年—1617年间首次制作出了这种望远镜，他还遵照开普勒的建议制造了有第三个凸透镜的望远镜，把二个凸透镜做的望远镜的倒像变成了正像。沙伊纳做了8台望远镜，一台一台地云观察太阳，无论哪一台都能看到相同形状的太阳黑子。因此，他打消了不少人认为黑子可能是透镜上的尘埃引起的错觉，证明了黑子确实是观察到的真实存在。在观察太阳时沙伊纳装上特殊遮光玻璃，伽利略则没有加此保护装置，结果伤了眼睛，最后几乎失明。 荷兰的惠更斯为了提高望远镜的精度在1665年做了一台筒长近6米的望远镜，来探查土星的光环，后来又做了一台将近41米长的望远镜。 使用物镜和目镜的望远镜称为折射望远镜，即使加长镜筒，精密加工透镜，也不能消除色象差，1668年英国科学家发明了反射式望远镜，斛决了色象差的问题。第一台反望远镜非常小，望远镜内的反射镜口径只有2.5厘米，但是已经能清楚地看到木星的卫星、金星的盈亏等。1672年牛顿做了一台更大的反射望远镜，送给了英国皇家学会，至今还保存在皇家学会的图书馆里。 牛顿曾认为折色象差不可救药，后来，证明过分悲观。1733年英国人哈尔制成一台消色差折射望远镜。1758年伦敦的宝兰德也制成同样的望远镜，他采用了折光原则不同的玻璃分别制造凸透镜和凹透镜，把各自形成的有色边缘相互抵消。 反射式望远镜存在天文观测中发展很快，1793年英国赫瑟尔制做了反射式望远镜，反射镜直径为1.30米，用铜锡合金制成，重达1吨。1845年英国的洛斯制造的反射望远镜，反射镜直径为1.82米。1913年在威尔逊山天文台反望远镜，直径为2.54米。1950年在帕洛玛山上安装了一台直径5.08米反射镜的反射式望远镜。1969年在苏联高加索北部的帕斯土霍夫山上装设了直径为6米的反射镜，现在大型天文台大都使用反射式望远镜。 目前世界上最大的望远镜 马普学会发表新闻公报说，安装在美国亚利桑那州海拔3190米高的格雷厄姆山上的大型双筒望远镜（LBT）经过了8年的计划和建造 ，于2004年10月16日正式落成。这个天文望远镜建成后将成为世界上最大的单个天文望远镜，整个项目共耗资1.2亿美元。格雷厄姆山远离大城市的灯光，水汽或尘埃也很少，在天文学家眼里是理想的观测地点。 光学望远镜用于聚光的镜面大小至关重要，镜面面积越大，观测到微弱物体的能力越强。LBT两个凹镜直径分别达8.4米，总面积加起来可达110平方米。两面凹镜片的表面加工精度非常高，它们安装在一个整体上，可以同时对准要观察的目标天体，借助光线干涉原理，所获图像的清晰度可与23米直径的镜片相当。它是一个单一整体，因此称为世界最大的单个望远镜。有些庞大的射电望远镜是由许多台小望远镜组成的阵列，并非单个望远镜。
其他
供勘察和测距用的双筒镜中都装有分划板（十字丝）。天文观测中除了观测月亮以外，由于背景太暗，根本无法看到十字丝，所以分划板对于一般的天文观测来说用处不大，它对光的反射和吸收会使双筒镜成像的亮度降低，还会增加造价，所以天文爱好者选用没有分划板的双筒镜为好。 最后，谈一下双筒镜常用的两种附件--支架和滤光片。在白天我们可以用手举着双筒镜欣赏风景，但是，用手举着双简镜进行天文观测是不合适的，即使肘部有支撑也是不好的。用于天文观测的双筒镜应该有一个稳固的支架，通常做成地平式的就可以了，口径小于6厘米的小双筒镜重量较轻，一般的照相机三角架完全能支撑住它，只需动动脑筋。自己做一个双筒镜与三角架的连接装置就可以了。无论是白天在强烈的阳光下观看风景还是晚上欣赏夜空中的美景，滤光片都是一种很有用的附件，你的双筒镜买来时如果没有滤光片，可以和滤光片的生产厂家联系。还要提醒一句，如果搞不到能加在物镜前面而且透光量足够小的滤光片，千万不要用双筒镜直接看太阳，因为这时目镜后面的温度往往高到能够使滤光片炸裂的程度。
调焦方式
折射望远镜常用的调焦方式有外调焦和内调焦两种，让目镜沿光轴方向相对于物镜运动，称为外调焦，外调焦的优点是简单，像质较好；但是仪器的外型尺寸较大，密封性也较差，折射天文望远镜经常采用的就是外调焦。内调焦是通过移动物镜组中的一块或一组透镜来得到清晰物像的。它的优点是结构尺寸小，携带方便，而且物镜的焦平面对任何距离处的景物都是不变的，这一点对于安装分划板十分介便，所以大地测量仪器一般采用内调焦。它的另一优点是使仪器有较好的密封性，这有利于保持仪器内部的清洁。目前，大部分双筒镜采用的是外调焦，少数高级品采用内调焦。 很多双筒镜（标有CF）使用一个中心调焦旋钮同时调节两个镜筒的焦距。另一些双简镜（标有IF），多为防水型双筒镜，每个镜简上设有单独的调焦装置，CF双筒镜使用方便。IF双筒镜机械结构简单。 不少制造商现在生产一种没有调焦装置的双筒镜，有的名字听起来让你相信它是自动调焦的．事实上它们根本无法调焦。除非你的视力极好并且不打算观察距离很近的物体。否则不要买这种双筒镜。
棱镜系统
开普勒式双筒镜一般靠转像棱镜得到正像，常用的如下两种：   普罗棱镜（PorroPrism）最常用的一种棱镜。用普罗棱镜的双筒镜较宽，两块物镜的间距大于目镜的间距，这样在观察近处物体时立体感强。有些紧凑的双筒镜采用倒置的普罗棱镜，物镜的间距小于目镜间距，立体感也就减弱了。普罗棱镜易于制造，比同等光学质量的屋脊棱镜便宜。 屋脊棱镜（RoofPrism）体积较小而且可以使物镜和目镜位于一条直线上，因此常用于极紧凑的双筒镜。与普罗棱镜相比，屋脊棱镜有两个主要的缺点，一是光线的损失多，成像较暗；二是对装配精度要求高，难于制造，价格也较贵，制造精良的屋脊棱镜在性能方面可以赶上但不会超过普罗棱镜。 可用于制造棱镜的光学玻璃型号很多。廉价的双筒镜常用BK-7玻璃。较高级的用Bak一4玻璃。对着明亮的背景（如天空）观察双筒镜的出瞳，如果像的四周被“切掉”了，它用的就是BK-7玻璃；Bak-4棱镜可以看到边缘清晰而明亮的圆形。
增透膜
 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。双筒镜每个镜筒的物镜、棱镜和目镜加在一起，一般有10～16个与空气接触的表面。如果这些表面未经任何处理，那么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。单层增透膜只对一种特定波长的光有最佳增透效果，对其他波长的光增透效果稍差，它可使每个表面光的反射减至1.5%，如用于双筒镜的所有表面，光的透过率可超过80%。好的多层膜每个表面光的反射率只有约0.25%，如用于双筒镜的所有表面，光的透过率可达90～95%。 一般情况下，目视望远镜的单层增透膜对5500埃的黄绿光增透效果最佳，因为人眼对这种光最敏感。远离这一波长的蓝光和红光的反射就多一些，因此我们看镀了单层膜的镜片是蓝紫色或红色的。镀多层膜的镜片呈淡淡的绿色或暗紫色，太厚的单层膜看起来也会呈现出绿色，已经发现国外有的制造商以此来充作多层膜，不过它反射出的光线比真正的多层膜要强得多。 有人会觉得大口径的双筒镜即使镀膜质量差一些也没关系，它的口径可以弥补光线的损失。其实不然，双筒镜内部各表面的反射光会形成杂散光，降低景物的反差，使像变得模糊不清，在日光下观察阴影中的物体时，这种现象尤为明显。在镀膜质量差的双筒镜中消失在眩目的光辉里的目标，用镀膜质量好的双筒镜就很容易看到。 根据质量不同，增透膜可分为以下几种，它们一般都标在镜身明显的位置上。 CoatedOptics（镀膜）：因为没有一家正规的制造商出售完全不镀膜的双筒镜，所以这实际是一种最低级的增透膜。它只表示至少在一个表面上镀有单层增透膜，通常是在两个物镜和两个目镜的外表面镀膜，而内部的镜片和棱镜都没有镀膜。 FullyCoated（全表面镀膜）：所有的镜片和棱镜表面都镀了单层膜，但如在目镜中使用了光学塑料镜片，则可能并未镀膜。 Multi-Coated（多层镀膜）：至少在一个表面上镀有多层膜，其他表面可能镀了单层膜，也可能根本没镀膜，通常只在物镜和目镜的外表面镀多层膜。 FullyMulti-Coated（多层全表面镀膜）：所有的表面部镀有增透膜，一些制造商在所有的表面都镀了多层膜，而另外一些只在部分表面镀多层膜，其他表面仍镀单层膜。 增透膜质量的好坏与双筒镜的成像质量关系甚大。在选购时要认真加以鉴别。
原理
双筒镜采用的是折射系统，可分为伽利略式和开普勒式两种。伽利略式双筒镜结构简单，光能损失小、镜筒较短、价格也较低，但是，它的放大率一般不能超过6倍，放大率再增加，视场就会迅速减小，视场边缘变暗。成像质量也会下降，所以这种双筒镜用得较少。现在常见的是开普勒式双筒镜，它的视场比伽利略式的大，而且成像更加清晰，但开普勒式双筒镜成的是倒立的像，为了得到正像，在它的光路中加有转像棱镜或转像透镜，这些转像装置在地面观测中是必不可少的。但像的倒正对天文观测来说无关紧要，不过正像望远镜可以给初学者找星带来方便。
特点
对初学者，它是进入天文观测之门的门票。双筒望远镜并不贵，你只须花个数百块钱就可以买到一副不错的双筒望远镜了。 每副双筒望远镜都标有一组数字如 7x50之类。双筒望远镜规格上的第一个数字 "7" 就是「倍率」，第二个数字 "50" 就是指镜头直径。七倍的机型是一种畅销机型，会让观看的每一样物品拉近七倍。你还可以选购 10x、16x， 可能你认为天文用途上高倍率是必要的，其实不然。一付 7x 双筒望远镜就够好了，而且接下来我们还会论及 7x 所拥有的优点超过大部份的高倍率机型。
简介
如果你过去一直使用高倍率、长焦距的天文望远镜，也许还没有意识到自己已经失掉了很多观测的乐趣，那么请试用一下双筒镜，你一定会被视场中平时未曾欣赏过的美景深深的陶醉。由于双筒镜有着广泛的用途，所以在市场上它的品种繁多，性能也相差很大。 双筒望远镜是一样很有用的天文观察工具。你可以用它来观看一场球赛、演唱会或是天上的飞鸟。你也可以用它来欣赏两百万光年之遥的银河、月球上的环形山、围绕木星的几个卫星、星系及星云等。 许多人都错以为双筒望远镜在天文观察上没有作为。事实上，它是很多资深的天文观测者喜爱的工具。

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