「」谁架起了我们与星空的桥梁？
文章来源：原理
文章图片
文章图片
艾萨克·牛顿的反射望远镜 。| 图片来源：Matt Brown/Flickr
1672年1月11日 ， 英国皇家学会会员观看了艾萨克·牛顿（Isaac Newton）的反射望远镜的演示 ， 这个望远镜使用的是镜面成像 ， 而不是自伽利略时代以来就一直使用的透镜成像 。后来 ， 英国皇家学会的会员认为牛顿是这一神奇的新仪器的发明者 ， 直到现在牛顿的名字还和这种望远镜联系在一起 。
然而 ， 这种线性的历史叙述掩盖了一段更有趣、更复杂的故事 。牛顿的说法立即遭到了另外两位竞争者詹姆斯·格雷戈里（James Gregory）和洛朗·卡塞格林（Laurent Cassegrain）的质疑 。更令人困惑的是 ， 最早使用曲面镜聚焦光线的概念比牛顿早了1500多年 ， 而人们最终制造出实用的反射望远镜的时间 ， 又比牛顿晚了半个多世纪 。
反射望远镜的光学原理可以追溯到亚历山大港的希罗（Hero of Alexandria）的反射光学 ， 希罗是公元一世纪的一位数学家、工程师和发明家 。他演示了一个弯曲的抛物面镜能够聚焦平行入射光线 ， 从而产生图像 。没有证据表明希罗真的建造了反射镜 。不过今天 ， 我们经常看到希罗的概念出现在建筑物的屋顶上 ， 也就是卫星电视天线 ， 它将无线电传输集中到一个紧密的信号焦点上 。
在中世纪伊斯兰光学仪器制造者的作品中 ， 再次出现了与曲面镜聚焦特性有关的知识 ， 最有名的是10世纪波斯学者伊本·萨赫勒（Ibn Sahl）的《论取火镜和镜片》（On Burning Mirrors and Lenses）中 。不幸的是 ， 伊本·萨赫勒的作品似乎没有造成什么影响 ， 直到20世纪才被重新发现 。希罗是意大利文艺复兴时期的艺术家工程师们最喜欢的作家 ， 因此反射望远镜的原理再次出现在列奥纳多·达芬奇（Leonardo da Vinci）未出版的手稿中丝毫不奇怪 。但达芬奇的兴趣仍然限于假想 ， 他并没有实际尝试建造这样一个望远镜 。
建造望远镜的“荣誉”属于意大利天文学家尼科洛·祖奇（Niccolò Zucchi） ， 他在《光学哲学》（Optica philosophia ， 1652）中表示 ， 他在1616年建造了一台带有曲面铜镜的望远镜 。由这面镜子在焦点处形成的图像需要放大才能看得见 。祖奇利用了为传统的（基于透镜的）折射望远镜所制作的目镜 ， 通过让光线穿过这种目镜来达到放大效果 ， 但是他发现最终的图像被扭曲得无法识别 。他意识到了反射望远镜的一个主要问题：磨削和抛光曲面的金属制望远镜反射镜是一项棘手的工作 ， 因为反射镜表面的任何误差都会导致畸变 ， 这种畸变程度是透镜中类似误差所产生的6倍 。（在透镜中 ， 光线的弯曲会减弱缺陷的影响 ， 而镜子则会放大缺陷的影响 。）
即使这个望远镜能正常工作 ， 祖奇的望远镜里所包含的也只是一面镜子而已 ， 所以它并不是一个完整的反射望远镜 。所有真正的反射望远镜都至少有两面反射镜：一个是形成图像的主镜 ， 另一个是将图像投影到望远镜外的副镜 。法国数学家和物理学家马林·梅森（Marin Mersenne）在《宇宙和谐》（Harmonie universelle ， 1636）中 ， 首次提出了双镜反射望远镜的设计方案 。不过他从未试图将他的设计变为现实 ， 可能是他意识到了制造抛物面镜会遇到许多艰巨的问题 。
文章图片
文章图片
○ 任意直线（L）、焦点（F）和顶点（V）的抛物线 。进入抛物面镜的平行光线聚焦在F点 。顶点为V ， 对称轴穿过V和F 。对于偏轴的反射望远镜（只有部分抛物面在P1点和P3点之间） ， 接收点仍放置在抛物面的焦点处 ， 但它不会投影到反射望远镜上 。| 图片来源：Wikipedia
推荐阅读
- 【光速火箭】中国收购马达西奇失败，我们缺的不是航发制造企业，而是领军人才
- 实体@带你一起读《智能社会》：序言前言如果我们允许“如果”后记
- 『冬季摄影』冬天摄影：怎么拍摄以花朵为主题的冬季照片？
- 「荣耀30」多方面解读荣耀30，硬核真实力
- 「年度」年度旗舰∶Oneplus 8 Pro
- 【】装电脑有了更快的固态硬盘我们还需要普通的机械硬盘吗，为什么
- 「地球」距离地球630光年的地方，下起了“铁雨”
- 『宋文龙』装电脑有了更快的固态硬盘我们还需要普通的机械硬盘吗，为什么
- 『栈外』人工智能一秒把照片转成油画，我们为什么还需要画家？
- 微信：怎样屏蔽QQ和微信外发文件，同时允许发送截图