天文望远镜的改进——折射望远镜和反射望远镜
望远镜的发展历史。
继伽利略发明天文望远镜用于天文研究以后，望远镜开始逐渐走进科学家的视野，成为天文学家进行天文观测必不可少的工具。为了使天文观测的结果更加精确，更加清晰，许多科学家投入到天文望远镜这一窥天利器的改进中。每一次改进都使仪器越来越精细，同时，每一次也都带来令人振奋的新发现。下面我们就来看一下望远镜的发展历史。
在伽利略制成第一架天文望远镜以后，1611年德国的天文学家约翰尼斯·开普勒(Johanns Kepler，1571—1630)根据利珀希望远镜的原理，也制造出一架天文望远镜，并首称发现太阳黑子。开普勒天文望远镜是由两个凸透镜组成的，前端凸镜为物镜，用来收集光线，后面的凸镜为目镜，再次将景物放大。它比伽利略望远镜的视野更加开阔，但是通过它只可以看到放大物体的倒像。也有资料显示，实际上，开普勒并没有真正制造出这种望远镜，只是在《屈光学》中介绍过，真正的制造者是沙伊纳。沙伊纳于1613—1617年间首次制作出了这种望远镜，并且遵照开普勒的建议制造了有第3个凸透镜的望远镜，把两个凸透镜做的望远镜的倒像变成了正像。据说，沙伊纳共做了8台望远镜用于观察太阳，他发现无论哪一台都能看到相同形状的太阳黑子。因此，他推翻了不少人认为黑子可能是透镜上的尘埃引起的错觉的说法，证明了黑子确实是观察到的真实存在。
沙伊纳还为了在观察太阳时保护眼睛，为望远镜装上特殊遮光玻璃，据说伽利略就是因为没有加此保护装置，才导致最后伤了眼睛，几乎失明。1665年荷兰的惠更斯用自己磨制的更好的透镜做了一台筒长近6m的望远镜，这台望远镜不仅清晰度和放大倍数更高，而且可以有效地减少折射望远镜的色差。据说，后来他又做了一台将近41m长的望远镜。
在牛顿之前，所有的望远镜都属于折射望远镜，这些望远镜的特点是都使用透镜作为物镜，虽然可以通过加长镜筒和精密加工透镜来减少色差，但是一直不能完全消除色差。牛顿在对望远镜进行研究后，根据自己的光学知识得出结论，用透镜是不可能做出优质的望远镜的。因为单层透镜均会产生牛顿反射望远镜色散，但是，后来事实证明，他过于悲观了。1688年(有些资料显示是1668年)牛顿制成了世界上第一架反射式望远镜，成功地消除了透镜的折射式望远镜的色差问题。牛顿的望远镜虽然长度很小，不到一英尺，但可以放大40倍，能够清楚地看到木星的卫星、金星的盈亏等，而且易于维护。牛顿望远镜的制造原理是: 利用凹面反射镜和平面反射镜为物体成像，再通过一个凸透镜(目镜)从侧面进行观察。后来，牛顿做了一台更大的反射望远镜，送给了英国皇家学会，至今还保存在皇家学会的图书馆里。
牛顿反射望远镜
赫歇尔(William Herschel)是制作反射式望远镜的大师。他从1773年开始磨制望远镜，一生中制作的望远镜达数百架。1793年，他制造出了直径130cm的反射式望远镜，用铜锡合金制成，重达1吨。1917年，胡克望远镜(Hooker Telescope)在美国加利福尼亚的威尔逊山天文台建成。它的主反射镜口径为100英寸(约254cm)。正是使用这座望远镜，哈勃(Edwin Hubble)发现了宇宙正在膨胀的惊人事实。1992年，安装在美国夏威夷的开基望远镜的物镜由36个六边形凹面镜组成，每一个直径是1.8m，综合起来相当于直径10m的凹面镜物镜的效果。2001年，设在智利的欧洲南方天文台研制完成了“甚大望远镜”(VLT)，它由4架口径8m的望远镜组成，其聚光能力与一架16m的反射望远镜相当。2014年，智利夷平了赛罗亚马逊(Cerro Amazones)山的山顶，用以安置世界上功率最大的望远镜“欧洲特大天文望远镜”(EELT)。赛罗亚马逊山位于阿塔卡马(Atacama)沙漠，海拔3000m。EELT又称“世界最大的天空之眼”，直径达42m，其亮度比现存的VLT望远镜高15倍，清晰度是哈勃望远镜的16倍，计划于2022年正式投入使用。
天文望远镜打开了宇宙的大门，从此，无数的天文爱好者都投入到宇宙奥秘的探究中来。因而，在天文学、物理学方面涌现出了无数的优秀科学家，他们都深深地被神奇的宇宙所吸引，无法自拔地一头扎进浩瀚宇宙中，他们致力于层层揭开宇宙神秘的面纱，每一个新的发现都会激起一层浪花。正是因为他们不懈地观察、思考和研究，人们才渐渐地走出误区，崭新的世界重新呈现在人们面前。在这些优秀的科学家之中，不得不提到下面几位，他们就是伽利略、开普勒、牛顿。伽利略发现了新宇宙，开普勒发现了行星运动三大定律，牛顿发现了万有引力定律而闻名于世。
摘自《科技史与方法论》清华出版社授权登载
