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天文望远镜像差的种类
发布时间 2009-03-06 |
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为了方便说明像差的成因，我们仅以平行的入射光来探讨他们在几何光学上的差异。其实天文观测的目标都是遥远的星体，基本上也符合平行光的假设。
球面像差（对称的像差）：当沿着光轴的平行入射光不能完全聚焦时，我们称为「球面像差」。
透镜的球面像差
反射镜的球面像差
彗形像差（不对称的像差）：倾斜于光轴的平行入射光无法完全聚焦的情况，我们称为「彗形像差」。
色像差：若是不同的颜色光线有不同的聚焦点，我们称为「色像差」。通常红色光的焦距比蓝光大一些。
弯曲的像场：即使光学系统能完美地聚焦，但是却常发生它们的聚焦平面与我们希望的成像平面不一致。因此透镜会有bending的设计。
Astigmatism：因为物体经由透镜成像时，常会发生X轴与Y轴的聚焦点不一致。
变形：基本上变形的发生不能看似完全的像差。它并不是因为影像的聚焦不良所致，相反的它是清晰的成像，但是却发生与原来的物体的外型不一致。
最完美的成像：抛物面镜
数学上的定义： y2＝ 4 F．x F：镜面焦距长度
镜面特色：平行光轴的入射光线可以完美聚焦于焦点。同时因为是反射面成像，所以没有任何色像差。若是采用抛物面来作为天文望远镜的主镜是一个非常好的选择。不但能兼顾光学系统的重量与成像品质。很可惜的，若是非平行的入射光沿着主轴进来，会有对称的「球面像差」。若是平行入射光倾斜于主轴，会有不对称的「彗形像差」产生。因此抛物面镜最适合于长焦距的天文望远镜，而不适合于地面景物的观测。
不过抛物面的镜面不易制造，必须藉由许多球面镜的研磨方式逐渐逼近抛物面的曲度，因此价格自然也较为高昂。以一个口径8吋、 F/4镜面而言，中间的镜面与球面镜差距其实是非常微小的，只有数个波长之差。虽然这只是微小的差别，却可以改善影像的品质甚多。
为了获得高精度的抛物面，必须透过多次球面研磨。
由于抛物面镜是经过多次球面镜的研磨而成，因此抛物面镜可以看成是多个球面镜所构成。利用这个光学特性，可以成为检测抛物面镜的一个简易的方法，我们称为「刀口测试」。
结语：反射镜的制作成本比折射镜低廉非常多，因此大口镜的望远镜几乎都采用抛物面镜。若是用途仅止于天文摄影，采购该型望远镜算是不错的选择。尤其在星团与星云的拍摄，超大口径的抛物面镜几乎是唯一的选择。
没有彗形像差：球面镜
数学上的定义： y2＝ 4 F2－ x2 F：镜面焦距长度（R＝2F）
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