望远镜。发明和生产的历史

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望远镜是一种通过收集电磁辐射（例如可见光）来帮助观察远处物体的仪器。

现代望远镜

像眼镜一样，瞄准镜是由远离科学的人创造的。笛卡尔在他的《屈光度》中这样描述这项重要的发明：“让我们的科学史感到耻辱的是，这样一项了不起的发明最初是纯粹凭经验做出的，而且是偶然的。大约三十年前，雅各布·梅修斯， “一个没学过理科的人”，喜欢布置镜子和燃烧的眼镜，为此准备了各种形状的镜片，他决定通过凸面和凹面玻璃的组合来观察，然后成功地将它们安装在两个他很意外地收到了第一个瞄准镜的管道末端。他们说他是受到孩子们玩眼镜的启发。

因此，第一个瞄准镜出现在 1608 世纪初的荷兰。而且，它是除了墨修斯之外，由几个人同时独立发明的。他们都不是光学科学家，而是普通的工匠。其中一位来自米德尔堡的眼镜工匠约翰·莱珀希 (John Leppershey) 于 1610 年将他制作的小号呈献给了美国将军。意大利著名科学家伽利略·伽利莱听说了这个新奇事物，他在 XNUMX 年写道：“大约十个月前，我们听到了一个谣言，说某个比利时人建造了一个透视图（伽利略称之为望远镜），借助该透视图，可以看到远从眼睛看，变得清晰可辨，好像它们很近一样。”

伽利略不知道望远镜的工作原理，但他对光学定律了如指掌，很快就猜到了它的装置，自己设计了望远镜。

“首先，我做了一个铅管，”他写道，“在它的末端我放了两副眼镜，两边都是平的，另一方面，一个是凸球面的，另一个是凹面的。通过放置眼睛在凹面玻璃上，我看到了足够大和足够近的物体。确实，它们看起来比肉眼看到的近三倍，大十倍。之后，我开发了一个更精确的管子，它代表了放大了 XNUMX 多倍的物体在这之后，我不遗余力，不遗余力地成就了我自己打造的一个如此优秀的器官，以至于通过它看事物，比借助自然能力看的东西大一千倍，近似三十多倍.

伽利略是第一个意识到眼镜镜片和瞄准镜镜片的质量必须完全不同的人。十个眼镜中，只有一个适合在瞄准镜中使用。他将镜头技术完善到了前所未有的程度。这让他可以制作出放大三十倍的望远镜，而眼镜工匠的望远镜只能放大三倍。

伽利略望远镜

伽利略望远镜由两块眼镜组成，其中一个面向物体（物镜）是凸面的，即收集光线，另一面是面向眼睛（目镜）的凹面，散射玻璃。来自物体的光线在镜头中被折射，但在成像之前，它们落在目镜上，目镜将它们散射。有了这样的眼镜布置，光线并没有形成真实的图像，它已经由眼睛本身形成，在这里，它构成了管本身的光学部分。

镜头 O 在其焦点上给出了被观察物体的真实图像 ba（这个图像是相反的，可以通过将其放在屏幕上看到）。然而，安装在像和镜头之间的凹面目镜O1将来自镜头的光线散射，不允许它们交叉，从而阻止了实像ba的形成。发散透镜在A1和B1点形成了物体的虚像，处于最佳视距。结果，伽利略收到了一个想象的、放大的、直接的物体图像。

望远镜
伽利略管中的光线路径

望远镜的放大倍率等于物镜焦距与目镜焦距之比。似乎可以获得任意大的放大倍率。然而，技术上的可能性限制了强劲的增长：研磨大直径的玻璃非常困难。此外，对于太长的焦距，需要一个过长的镜筒，这是无法使用的。对保存在佛罗伦萨科学史博物馆的伽利略望远镜的研究表明，他的第一台望远镜的放大倍数为 14 倍，第二台为 19 倍，第三台为 5 倍。

伽利略虽然算不上望远镜的发明者，但毫无疑问他是第一个在科学基础上创造它的人，利用30世纪初光学所掌握的知识，把它变成了科学研究的有力工具. 他是第一个通过望远镜观察夜空的人。所以他看到了在他之前没有人看到的东西。首先，伽利略试图考虑月球。它的表面是山脉和山谷。山峰和马戏团在阳光的照耀下泛着银光，山谷里长长的影子变黑了。测量阴影的长度使伽利略能够计算出月球山脉的高度。在夜空中，他发现了许多新星。例如，在昴宿星星座中，有 80 多颗恒星，而之前只有 8 颗。在猎户座 - XNUMX 而不是 XNUMX。以前被认为是发光对的银河系在望远镜中破碎成大量单独的恒星。

令伽利略大吃一惊的是，望远镜中的恒星似乎比用肉眼观察时要小，因为它们失去了光环。另一方面，行星被表示为微小的圆盘，就像月球一样。将管道指向木星，伽利略注意到四个小发光体与行星一起在太空中移动，并改变了它们相对于它的位置。经过两个月的观察，伽利略猜测这些是木星的卫星，并提出木星的大小比地球大很多倍。考虑到金星，伽利略发现它的相位与月球的相位相似，因此必须围绕太阳旋转。最后，通过紫罗兰色玻璃观察太阳，他在其表面发现了斑点，并从它们的运动中确定了太阳围绕其轴旋转。

所有这些惊人的发现都是伽利略在相对较短的时间内完成的，这要归功于望远镜。他们给同时代人留下了深刻的印象。宇宙的神秘面纱似乎已经落下，它已经准备好向人类揭示它的最深处。当时对天文学的兴趣有多大，仅在意大利，伽利略就立即收到了他系统一百台仪器的订单。

最早欣赏伽利略发现的人之一是当时另一位杰出的天文学家约翰内斯·开普勒。 1610 年，开普勒提出了一种全新设计的瞄准镜，它由两个双凸透镜组成。次年，他发表了主要著作《屈光度》，详细研究了望远镜和光学仪器的一般理论。开普勒本人无法组装望远镜——为此他既没有能力也没有合格的助手。然而，在 1613 年，根据开普勒的计划，另一位天文学家 Scheiner 建造了他的望远镜。

开普勒望远镜的装置

许多科学家开始自己制造望远镜，比伽利略的更强大。有些设法实现了一百倍的增长，而管子的长度达到了 30、40 或更多米。显然，该记录属于天文学家奥兹，他在 1664 年设法建造了一个放大倍数为 600 倍的望远镜。管的长度为 98 米。很容易猜到奥兹在使用如此笨拙的设备进行观察时所承受的困难。 1672 年，艾萨克·牛顿设法部分解决了这个难题，他提出了一种新的望远镜设计（称为反射镜），其中的透镜是一个凹面金属镜。

牛顿望远镜装置

综上所述，很明显，望远镜的诞生标志着整个科学，特别是光学领域的一场真正的革命。精密光学作为一种了解世界的新手段进入了科学领域。

作者：Ryzhov K.V.

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