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望远镜的分辨率:波长与直径

常驻编辑 网络热点 2022-09-24 波长   望远镜   直径   惠更斯   分辨率   表面张力   动能   面上   间隔   能量

分辨率是指,分辨从不同角度射来的光的能力,所以望远镜的分辨率其实是角分辨率。假如我们在地球观测天空中相近的两颗星星,如果用肉眼观察,也许只能看到一颗星星, 因为人眼角分辨率不足,但用合适的望远镜你可以观测到两个物体。简而言之,分辨率就是小视场角下分辨物体的能力,能观察到的分离角越小, 分辨率也就越高。Qim拜客生活常识网

过去的先贤已经总结了这个分离角以及观测时的光的波长还有望远镜直径之间的关系,可以用一条简单公式来描述这种关系:θ=kλ/D ,最小间隔角度 (θ) 等于一个常数乘以光的波长, 再除以望远镜直径。公式中的常数决定于能接受两个物体之间光照强度下降多少,一个广为接受的标准是瑞利极限。这个极限下,强度衰减约为26%。如果采用瑞利极限作标准, 常数K就等于1.22。我们尝试进行一个计算,如果望远镜直径 200mm,而且观测的是可见光谱, 波长就大概是0.5 μm,那么分离角大概是 3x10^-6 弧度,这真的非常小。Qim拜客生活常识网

明白了这个理论,我们再来看看它的实际应用:接下来会比较几个星体在不同望远镜下的观测结果。第一台是1000mm直径的小观测站的望远镜,然后 200mm直径的业余爱好望远镜,第三个是24mm微型望远镜。它们都会看向距离2角秒的足够远的两个星体,1000mm望远镜下看起来就是两个小点,200mm望远镜也差不多,但是点变大了不少,最后24mm望远镜只能观测到一个模糊的大白点,根本没法看出来这其实是两颗星星。Qim拜客生活常识网

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观测太阳系中不同星球的表面也会受到同样的影响。比如,24mm微型望远镜下观测木星,木星的卫星已经消失而且木星的大红斑也不怎么看得清。土星也一样,不管放大多少倍小望远镜只能看到一团糊。如果不是知道土星有环,你大概还在猜测它到底是什么形状。总结一下, 对于望远镜来说,直径确实重要,大望远镜不仅通光量更足能看到暗物体,而且理论上角分辨率比小望远镜好得多。Qim拜客生活常识网

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为什么会出现这种现象?一个通常解释是光是一种波,以惠更斯-菲涅耳原理传播,就是解释衍射现象的那个原理。惠更斯原理指出,对于波的传播,波面上的每一点都是新的次级波面的波源。但惠更斯原理只描述了波的行为,却完全没有说明为什么会这样。

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