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12. 折射望远镜
中世纪时的英国， 有一位著名的科学家， 他的名字叫罗杰・培根。这个培根与后来的弗・培根不是一个人， 后者的名言是“知识就是力量”。
培根与他的老师一起研究透镜系统。他们不知道光通过透镜的变化， 但是用( 凸) 透镜放大物体是透镜的一个重要用途。培根建议用透镜来增强视力。他死后不久， 意大利威尼斯人制造出了眼镜。后来， 荷兰人的眼镜业很发达。
单个双凸透镜可放大物体， 那么把两个透镜组合起来会怎么样， 是不是能将物体放得更大？ 对于使用者来说， 当然放得更大是更好的。
最初， 两位英国科学家研究了透镜组合问题， 以图增加放大的效果， 但未成功。
荷兰眼镜商汉斯・里帕席偶然获得了成功。据说， 里帕席的一个徒弟摆弄透镜。当他把两个透镜一远一近地放在眼前时， 远处的风标变得又大又近了。当里帕斯回来时， 徒弟很激动地告诉里帕席这个新发现。当然， 里帕席对这个“摆弄的结果”的重要意义十分清楚。
让一个人总是固定地握住两个镜片是不可能的。里帕席找来了一根金属管， 把透镜安置在适当的位置上， 这就成了一个“窥器”( 里帕席是这样称呼的) 。后来人们为它起了许多名字， 如“视管”、“视镜”、“透视镜”等。1612 年， 意大利的一名数学家建议用“望远镜”这个名称。
里帕席把他的发明献给了荷兰政府， 以支持荷兰人反抗西班牙的独立战争。荷兰与西班牙之战的主战场在海上， 望远镜使荷兰海军早在敌舰看到荷兰人之前就发现了敌舰， 这为荷军赢得了时间， 荷兰人掌握主动。
里帕席为此获得政府的奖励， 同时， 政府要求他研制双筒望远镜。政府还力图保秘密， 但望远镜构造如此简单， 仿造它并不难。1608 年， 法国国王亨利四世也获得了望远镜，但他只用于娱乐。
1609 年， 意大利科学家伽利略访问威尼斯， 他听说荷兰人的新发明， 回到帕多瓦后， 伽利略只用了一天就制造了一架望远镜。
伽利略的望远镜是一块平凸透镜( 物镜) 和一块平凹透镜( 目镜) 组合而成。望远镜直径为4. 2 厘米， 放大倍数为3 倍。
新望远镜有什么用处呢？ 伽利略首先想到的是用于军事。他把望远镜带到威尼斯， 长官们拿着望远镜轮流试看。
效果不错， 伽利略因此加了一倍薪俸。
回到帕多瓦， 伽利略又制造出放大倍数为33 倍的望远镜。这一回， 他留作自用。伽利略把望远镜指向天空， 这使他看到了许多新景象， 使人类对宇宙的认识发生了很大的变化， 最终确立了哥白尼的日心说。
听到伽利略的新发现， 伽利略的好友开普勒也从朋友那里得到一架望远镜。然而， 开普勒并不急于成为一个观测者， 而是想从理论上对它研究一番。
开普勒最先认识到凸透镜对光线的汇聚特点， 同时他还发现了“像差”和“球差”。他从他的光学原理出发， 研究了“伽利略望远镜”的透镜系统， 并解释它是怎样放大物像的。开普勒也设计出新的望远镜， 他把目镜改成了凸透镜，这种望远镜称做“开普勒望远镜”。这种望远镜的实用价值更大， 特别是提高放大倍率时或制作天文望远镜都采用开普勒望远镜。
伽利略望远镜形成的是正立像， 开普勒望远镜形成的是倒立像。如果让后者也成正立像， 就要加一组附加透镜。1645 年， 波希米亚的天文学家谢尔勒提出了这样的设想。天文望远镜通常不加它们， 因为天体的正像和倒像区别不大， 加上附件还会使图像变模糊。
17 世纪30 年代开始， 开普勒望远镜被普遍使用。伽利略望远镜完成了它的“革命”作用后便“退役”了。
考虑到要尽量减小“像差”， 望远镜透镜表面的弯曲程度要很小， 困此焦距就很大。望远镜的镜身就很长了。如果说伽利略望远镜只有1. 4 米长， 几十年后， 波兰天文学家赫韦吕斯的望远镜就长至3. 6 米( 放大50 倍) 。
荷兰科学家惠更斯兄弟也研究透镜成像质量的改进问题， 他们发现， 透镜表面弯曲程度要尽量小。为了观测土星， 惠更斯不断改进望远镜， 他制造了一架长37 米的望远镜。功夫不负有心人， 1659 年， 惠更斯首先看清楚了土星的光环。
惠更斯的成就激励了赫韦吕斯， 1673 年， 他造出了一架长46 米的望远镜。如此重的金属筒身， 操作很难。1722 年， 英国天文学家布拉德雷使用的望远镜长达65 米。一位法国天文学家甚至梦想制造更长的望远镜， 筒长竟达305 米， 借此来观测月球的动物。
折射望远镜太笨重了， 然而， 它还有一个致命的弱点是不能消除色差。牛顿甚至断言， 色差是不能消除的， 因此， 他转而研制反射望远镜了。
牛顿放弃了消色差问题的研究， 由于他的声望， 许多人也放弃了此项研究。然而， 毕竟有人不死心。英国律师霍尔注意到一个事实： 人的眼睛中的透镜( 晶状体) 是无色差的。
当时， 英国的玻璃制造业很发达。玻璃分火石玻璃和冕牌玻璃， 火石玻璃较为耐用， 且透明度高， 冕牌玻璃是窗户上用的普通玻璃。霍尔发现， 火石玻璃色散较大， 冕牌玻璃色散较小。他用火石玻璃做凹透镜， 冕牌玻璃做凸透镜， 而凹透镜的色散大， 凸透镜的色散小。如果设计得使这两块透镜组合起来， 可使光汇聚到焦点， 而颜色不会分散开。这样的透镜组合就叫做“消色差透镜”。
像反射望远镜一样， 消色差望远镜并不需要很长的筒身， 它几乎同反射望远镜一样长。霍尔的发现很重要， 他想保密。1733 年，他将冕牌玻璃的凸透镜和火石玻璃的凹透镜分别交给两个厂家， 但是两个厂家都没有时间磨制。巧得很， 两家把订单转给了同一个人――巴斯。
巴斯发现， 这是一个人的两张订单， 并发现两块透镜可以组成一个双凸透镜。他明白这是一个消色差透镜。借助双凸透镜， 霍尔制造了一架直径6. 5 厘米、长50 厘米的望远镜。
有一位名叫多洛德的光学仪器制造商从巴斯那里听到消色差透镜的消息。起初， 他坚信牛顿的断言， 认为消色差是不可能的。经仔细研究， 他建立了消色差透镜的理论， 并于1757 年用冕牌玻璃和火石玻璃制造了一个消色差透镜。
从这里可以看出， 霍尔最早发现了消色差透镜， 但从理论上进行论证的功劳却是多洛德作出的。多洛德取得了消色差透镜的专利权。
消色差望远镜的出现， 使长镜身的望远镜不见了。在今天， 研究天体发光时， 天文学家通常是用折射望远镜， 而不用反射望远镜。
19 世纪中叶， 美国画家克拉克迷恋于光学透镜的磨制，并且达到了很高的水平。1862 年， 他为密西西比大学的折射望远镜磨出两块直径47 厘米的镜片。测试这架望远镜时，克拉克的儿子发现了天狼星的暗伴星。为此克拉克获得了法国科学院的奖章。
1874 年， 美国金融家里克捐助70 万美元用于专门建造一架最大最好的折射望远镜。1888 年， 克拉克父子把它建在美国加利福尼亚州的汉密尔顿山上。遗憾的是， 老克拉克已先于几个月前去世了。
里克望远镜建成后， 南加利福尼亚大学决定要建一架直径为1 米的折射望远镜。由于钱不够， 克拉克的工作半途而废了。不过， 一位年轻的天文学家海耳向金融家叶凯士筹划了34. 9 万美元。1897 年5 月21 日望远镜启用， 三周后(6月9 日) 小克拉克去世了。
克拉克父子去世后， 大型折射望远镜的建造也划了句号。安装在叶凯士天文台和里克天文台的折射望远镜仍是世界第一和第二。这是为什么呢？
到现在为止， 大型折射望远镜用的完美无缺的大块玻璃很难找到。另外， 透镜越大就越重。由于支承它只能在边缘上， 中央部分会发生凹陷， 整个透镜也会变形。幸好直径为1 米的透镜还未能使中部凹陷而丧光失明锐的中点， 再大一些就不行了。克拉克却很乐观， 在建设1 米望远镜时， 他就计划建造1. 5 米望远镜。随着他的去世， 别人也许也没有他那样的娴熟技巧和耐心， 再也没有提出更宏大的计划了。
培根与他的老师一起研究透镜系统。他们不知道光通过透镜的变化， 但是用( 凸) 透镜放大物体是透镜的一个重要用途。培根建议用透镜来增强视力。他死后不久， 意大利威尼斯人制造出了眼镜。后来， 荷兰人的眼镜业很发达。
单个双凸透镜可放大物体， 那么把两个透镜组合起来会怎么样， 是不是能将物体放得更大？ 对于使用者来说， 当然放得更大是更好的。
最初， 两位英国科学家研究了透镜组合问题， 以图增加放大的效果， 但未成功。
荷兰眼镜商汉斯・里帕席偶然获得了成功。据说， 里帕席的一个徒弟摆弄透镜。当他把两个透镜一远一近地放在眼前时， 远处的风标变得又大又近了。当里帕斯回来时， 徒弟很激动地告诉里帕席这个新发现。当然， 里帕席对这个“摆弄的结果”的重要意义十分清楚。
让一个人总是固定地握住两个镜片是不可能的。里帕席找来了一根金属管， 把透镜安置在适当的位置上， 这就成了一个“窥器”( 里帕席是这样称呼的) 。后来人们为它起了许多名字， 如“视管”、“视镜”、“透视镜”等。1612 年， 意大利的一名数学家建议用“望远镜”这个名称。
里帕席把他的发明献给了荷兰政府， 以支持荷兰人反抗西班牙的独立战争。荷兰与西班牙之战的主战场在海上， 望远镜使荷兰海军早在敌舰看到荷兰人之前就发现了敌舰， 这为荷军赢得了时间， 荷兰人掌握主动。
里帕席为此获得政府的奖励， 同时， 政府要求他研制双筒望远镜。政府还力图保秘密， 但望远镜构造如此简单， 仿造它并不难。1608 年， 法国国王亨利四世也获得了望远镜，但他只用于娱乐。
1609 年， 意大利科学家伽利略访问威尼斯， 他听说荷兰人的新发明， 回到帕多瓦后， 伽利略只用了一天就制造了一架望远镜。
伽利略的望远镜是一块平凸透镜( 物镜) 和一块平凹透镜( 目镜) 组合而成。望远镜直径为4. 2 厘米， 放大倍数为3 倍。
新望远镜有什么用处呢？ 伽利略首先想到的是用于军事。他把望远镜带到威尼斯， 长官们拿着望远镜轮流试看。
效果不错， 伽利略因此加了一倍薪俸。
回到帕多瓦， 伽利略又制造出放大倍数为33 倍的望远镜。这一回， 他留作自用。伽利略把望远镜指向天空， 这使他看到了许多新景象， 使人类对宇宙的认识发生了很大的变化， 最终确立了哥白尼的日心说。
听到伽利略的新发现， 伽利略的好友开普勒也从朋友那里得到一架望远镜。然而， 开普勒并不急于成为一个观测者， 而是想从理论上对它研究一番。
开普勒最先认识到凸透镜对光线的汇聚特点， 同时他还发现了“像差”和“球差”。他从他的光学原理出发， 研究了“伽利略望远镜”的透镜系统， 并解释它是怎样放大物像的。开普勒也设计出新的望远镜， 他把目镜改成了凸透镜，这种望远镜称做“开普勒望远镜”。这种望远镜的实用价值更大， 特别是提高放大倍率时或制作天文望远镜都采用开普勒望远镜。
伽利略望远镜形成的是正立像， 开普勒望远镜形成的是倒立像。如果让后者也成正立像， 就要加一组附加透镜。1645 年， 波希米亚的天文学家谢尔勒提出了这样的设想。天文望远镜通常不加它们， 因为天体的正像和倒像区别不大， 加上附件还会使图像变模糊。
17 世纪30 年代开始， 开普勒望远镜被普遍使用。伽利略望远镜完成了它的“革命”作用后便“退役”了。
考虑到要尽量减小“像差”， 望远镜透镜表面的弯曲程度要很小， 困此焦距就很大。望远镜的镜身就很长了。如果说伽利略望远镜只有1. 4 米长， 几十年后， 波兰天文学家赫韦吕斯的望远镜就长至3. 6 米( 放大50 倍) 。
荷兰科学家惠更斯兄弟也研究透镜成像质量的改进问题， 他们发现， 透镜表面弯曲程度要尽量小。为了观测土星， 惠更斯不断改进望远镜， 他制造了一架长37 米的望远镜。功夫不负有心人， 1659 年， 惠更斯首先看清楚了土星的光环。
惠更斯的成就激励了赫韦吕斯， 1673 年， 他造出了一架长46 米的望远镜。如此重的金属筒身， 操作很难。1722 年， 英国天文学家布拉德雷使用的望远镜长达65 米。一位法国天文学家甚至梦想制造更长的望远镜， 筒长竟达305 米， 借此来观测月球的动物。
折射望远镜太笨重了， 然而， 它还有一个致命的弱点是不能消除色差。牛顿甚至断言， 色差是不能消除的， 因此， 他转而研制反射望远镜了。
牛顿放弃了消色差问题的研究， 由于他的声望， 许多人也放弃了此项研究。然而， 毕竟有人不死心。英国律师霍尔注意到一个事实： 人的眼睛中的透镜( 晶状体) 是无色差的。
当时， 英国的玻璃制造业很发达。玻璃分火石玻璃和冕牌玻璃， 火石玻璃较为耐用， 且透明度高， 冕牌玻璃是窗户上用的普通玻璃。霍尔发现， 火石玻璃色散较大， 冕牌玻璃色散较小。他用火石玻璃做凹透镜， 冕牌玻璃做凸透镜， 而凹透镜的色散大， 凸透镜的色散小。如果设计得使这两块透镜组合起来， 可使光汇聚到焦点， 而颜色不会分散开。这样的透镜组合就叫做“消色差透镜”。
像反射望远镜一样， 消色差望远镜并不需要很长的筒身， 它几乎同反射望远镜一样长。霍尔的发现很重要， 他想保密。1733 年，他将冕牌玻璃的凸透镜和火石玻璃的凹透镜分别交给两个厂家， 但是两个厂家都没有时间磨制。巧得很， 两家把订单转给了同一个人――巴斯。
巴斯发现， 这是一个人的两张订单， 并发现两块透镜可以组成一个双凸透镜。他明白这是一个消色差透镜。借助双凸透镜， 霍尔制造了一架直径6. 5 厘米、长50 厘米的望远镜。
有一位名叫多洛德的光学仪器制造商从巴斯那里听到消色差透镜的消息。起初， 他坚信牛顿的断言， 认为消色差是不可能的。经仔细研究， 他建立了消色差透镜的理论， 并于1757 年用冕牌玻璃和火石玻璃制造了一个消色差透镜。
从这里可以看出， 霍尔最早发现了消色差透镜， 但从理论上进行论证的功劳却是多洛德作出的。多洛德取得了消色差透镜的专利权。
消色差望远镜的出现， 使长镜身的望远镜不见了。在今天， 研究天体发光时， 天文学家通常是用折射望远镜， 而不用反射望远镜。
19 世纪中叶， 美国画家克拉克迷恋于光学透镜的磨制，并且达到了很高的水平。1862 年， 他为密西西比大学的折射望远镜磨出两块直径47 厘米的镜片。测试这架望远镜时，克拉克的儿子发现了天狼星的暗伴星。为此克拉克获得了法国科学院的奖章。
1874 年， 美国金融家里克捐助70 万美元用于专门建造一架最大最好的折射望远镜。1888 年， 克拉克父子把它建在美国加利福尼亚州的汉密尔顿山上。遗憾的是， 老克拉克已先于几个月前去世了。
里克望远镜建成后， 南加利福尼亚大学决定要建一架直径为1 米的折射望远镜。由于钱不够， 克拉克的工作半途而废了。不过， 一位年轻的天文学家海耳向金融家叶凯士筹划了34. 9 万美元。1897 年5 月21 日望远镜启用， 三周后(6月9 日) 小克拉克去世了。
克拉克父子去世后， 大型折射望远镜的建造也划了句号。安装在叶凯士天文台和里克天文台的折射望远镜仍是世界第一和第二。这是为什么呢？
到现在为止， 大型折射望远镜用的完美无缺的大块玻璃很难找到。另外， 透镜越大就越重。由于支承它只能在边缘上， 中央部分会发生凹陷， 整个透镜也会变形。幸好直径为1 米的透镜还未能使中部凹陷而丧光失明锐的中点， 再大一些就不行了。克拉克却很乐观， 在建设1 米望远镜时， 他就计划建造1. 5 米望远镜。随着他的去世， 别人也许也没有他那样的娴熟技巧和耐心， 再也没有提出更宏大的计划了。
