牛顿望远镜

相关人物

牛顿（Isaac Newton,1642-1727）是英国伟大的科学家,其研究领域包括了物理学、数学、天文学、自然哲学、炼金术和神学。牛顿发明了微积分,发现了万有引力定律,创建了经典力学,设计并制造了第一架反射式望远镜等,被誉为人类历史上最有影响力的科学家。正如恩格斯所说："牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学。

工作原理

牛顿在经过多次研制非球面的透镜都不成功后，才决定用球面反射镜作为望远镜主镜。他把2.5厘米直径的金属磨制成一个凹面反射镜，并在主镜的焦点前放了一个与主镜成45度角的反射镜，使经主镜反射后的会聚光经反射镜后以90度角反射出镜筒后到达目镜。所有的巨型望远镜大多属于反射望远镜，牛顿望远镜为反射望远镜的发展辅平了道路。

牛顿反射望远镜采用抛物面镜作为主镜，光进入镜筒的底端，然后折回开口处的第二反射镜（平面的对角反射镜），再次改变方向进入目镜焦平面。目镜为便于观察，被安置靠近望远镜镜筒顶部的侧方。牛顿反射望远镜用平面镜替换昂贵笨重的透镜收集和聚焦光线，从而使您的每一分钱提供更加多的光线会集的力量。

牛顿反射望远镜系统使您能拥有焦距长达1000mm而仍然相对地紧凑和便携的望远镜。因为主镜被暴露在空气和尘土中，牛顿反射器望远镜要求更多维护与保养。然而，这个小缺点不阻碍这个类型望远镜的大众化，对于那些想要一台价格经济，但仍然可以解决观测微弱，遥远的目标的用户来说，牛顿反射望远镜是一个理想的选择。

由于光学系统的原理，牛顿望远镜的成像是一个倒像，倒像并不影响天文观测，因此牛顿反射望远镜是天文学使用的最佳选择。通过正像镜等附加镜头，可以将图像校正过来，但会降低成像质量。

牛顿望远镜的光学设计结合了施密特摄星仪和牛顿式反射望远镜的元素。这个系统将牛顿式反射望远镜的抛物面镜换成球面镜，因而产生了球面像差。但就像施密特-卡塞格林望远镜一样，使用施密特修正板予以修正。次镜则承袭牛顿式反射望远镜采用椭圆形的平面斜镜。

优缺点

优点

1、和折射和折反望远镜，同样口径成本最低，因为大口径的反射镜比透镜的生产成本低很多。

2、紧凑合理，便携性好，焦距可达1000mm以上。

3、由于焦比普遍较短(f/4到f/8)，更容易的获得较大的视野，具有较好的微弱深空天体观测性能，例如遥远的星系、星云和星团(但不是很方便，难度大于折反望远镜)。

4、长焦距的牛顿式望远镜可以获得卓越的行星外观，具有较好的月球和行星的观测性能。

5、由于采用反射镜作为主镜，无色差。

6、由于光线无须穿透物镜（它只从镜子的表面反射），所以不需要特别的玻璃材料，只需要能掌握住正确的反射面形状，且只需要处理一个表面（折射镜通常需要处理四个表面），因此非常适合非专业人士自制DIY。

7、目镜的位置在望远镜筒前端，与短焦比结合可以使用短而紧凑的架台系统，减少费用和增加便利性。

缺点

1、一般不适合地面应用。

2、容易产生彗形像差，造成影样偏离轴心扩散的变形现象。这种扩散在光轴上为零，随着镜子的视域呈线性的增加，也与焦距除以口径的商（焦比）的平方反比来扩散。

通常在焦比大于f/6的系统，彗形像差已经可以忽略掉，不会影响目视或摄影的结果。

焦比小于f/4的系统，虽然不能忽视彗形像差，但可以借由广视野和低倍率成像来避免。

透镜也可以用在修正牛顿主镜的彗形像差上，让影像恢复原有的明锐（所谓的“施密特-牛顿式”）。

3、副镜在光路的中间，会遮挡部分光线，反射镜的支撑结构还会使星像形成衍射星芒，并且降低锐度和反差。使用二或三个支架的支撑结构可以减少视觉上的星芒，减少衍射的峰值强度提高星像的反差。弥散斑状的星像通常是由于支撑结构的不稳定和镜筒内不规则流动的空气使星光不能汇聚形成尖锐的星点。虽然十字支撑结构能比三支架支撑结构更有效的消除衍射星芒，但三支架结构形成的六线星芒会给人一种审美上的良好观感。

4、牛顿反射望远镜的校准是个问题。主镜和副镜的准直性会因为运输和操作时的震动而偏离，这意味着望远镜可能在每次使用前都需要校准。

应用特性

应用共路外差干涉法分析了牛顿望远镜的偏振特性。根据菲涅耳定律求出了入射光S-偏光和P-偏光入射到望远镜各点的反射率公式。给出了共路外差干涉法测量牛顿望远镜偏振特性的实验装置原理图。采用632.8nm的外差光源，分析了牛顿望远镜对S-偏光和P-偏光反射系数、相位差以及对入射光偏振度的影响，根据入射角度的不同绘制了相应的变化曲线。结果表明：镀有铝膜的牛顿望远镜对入射光偏振特性影响较小，S-偏光和P-偏光反射系数相差不到0．01，偏振度变化不超过0．07，适用于激光遥感偏振成像的接收系统。