光学课程设计望远镜系统结构参数设计

光学课程设计望远镜系统结构参数设

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2020年4月19日

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光学课程设计

——望远镜系统结构参数设计

一设计背景：在现在科学技术中，以典型精密仪器透镜、反射

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镜、棱镜等及其组合为关键部分的大口径光电系统的应用越来越广泛。

如：天文、空间望远镜；地基空间目标探测与识别；激光大气传输、惯性约束聚变装置等等……

二设计目的及意义

（1）、熟悉光学系统的设计原理及方法；

（2）、综合应用所学的光学知识，对基本外形尺寸计算，主要考虑像质或相差；

（3）、了解和熟悉开普勒望远镜和伽利略望远镜的基本结构及原理，根据所学的光学知识（高斯公式、牛顿公式等）对望远镜的外型尺寸进行基本计算；

（4）、经过本次光学课程设计，认识和学习各种光学仪器（显微镜、潜望镜等）的基本测试步骤；

三设计任务

在运用光学知识，了解望远镜工作原理的基础上，完成望远镜的外形尺寸、物镜组、目镜组及转像系统的简易或原理设计。并介绍光学设计中的PW法基本原理。同时对光学系统中存在的像差进行分析。

四望远镜的介绍

1．望远镜系统：望远镜是一种利用凹透镜和凸透镜观测遥远物体的光学仪器。利用经过透镜的光线折射或光线被凹镜反射使之进入小孔并会聚成像，再经过一个放大目镜而被看到。又称“千里

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镜”。望远镜的第一个作用是放大远处物体的张角，使人眼能看清角距更小的细节。望远镜第二个作用是把物镜收集到的比瞳孔直径（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼,使观测者能看到原来看不到的暗弱物体。

2．望远镜的一般特性

望远镜的光学系统简称望远系统，是由物镜和目镜组成。当用在观测无限远物体时，

物镜的像方焦点和目镜的物方焦点重合，光学间隔d＝o。当月在观测有限距离的物体时，

两系统的光学问隔是一个不为零的小数量。作为一般的研究，能够认为望远镜是由光学问

隔为零的物镜和目镜组成的无焦系统。这样平行光射入望远系统后，仍以平行光射出。图

9—9表示了一种常见的望远系统的光路图。为了方便，图中的物镜和目镜均用单透镜表

示。这种望远系统没有专门设置孔径光阑，物镜框就是孔径光阑，也是入射光瞳，出射光

瞳位于目镜像方焦点之外，观察者就在此处观察物体的成伤情况。系统的视场光阑设在物

镜的像平面处，入射窗和出射窗分别位于系统的物方和像方的无限远处，各与物平面和像平面合。

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三望远镜的分类

广义上的望远镜不但仅包括工作在可见光波段的光学望远镜，还包括射电，红外，紫外，X射线，甚至γ射线望远镜。我们探讨的只限于光学望远镜。

16 ，伽利略制造出第一架望远镜，至今已有近四百年的历史，其间经历了重大的飞跃，根据物镜的种类能够分为三种：

1，折射望远镜

折射望远镜的物镜由透镜或透镜组组成。早期物镜为单片结构，色差和球差严重，使得观看到的天体带有彩色的光斑。为了减少色差，人们拼命增大物镜的焦距，1673年，J.Hevelius制造了一架长达46米的望远镜，整个镜筒被吊装在一根30米高的桅杆上，需要多人用绳子拉着转动升降。惠更斯干脆将物镜和目镜分开，将物镜吊在百尺高杆上。直到19世纪末，人们创造了由两块折射率不同的玻璃分别制成凸透镜和凹透镜，再组合起来的复合消色差物镜，才使得这场长度竞赛得到终止。

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