(2.4.1)--伽利略望远镜.pdf

千里眼千里眼-伽利略望远镜伽利略望远镜 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。利用通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，又称千里镜。伽利略望远镜是人类历史上第一台天文望远镜，由意大利天文学家、物理学家伽利略 1609 年发明的。1 1、历史过程历史过程 1609 年 5 月，正在威尼斯作学术访问的伽利略偶然间听到一则消息，:荷兰有人发明了一种能望见远景的幻镜，这使他怦然心动，他很快找了个借口匆匆结束行程，回到大学，一头钻进了实验室进行实验尝试。不到 3 个月的时间，这位 45 岁的教授已经仿造出了两架仪器，更不同寻常的是，他不光是把它们当作文人墨客、富商巨贾们寻欢作乐的玩具，只是看看远山风景，而是把它指向了星空！同年 8 月，他首先用它观察了月球。惊奇的发现人们眼中的那个千娇百媚的银盘，在他的望远镜中却成了一张千疮百孔、丑陋不堪的大麻脸！于是他把那些四周边缘高耸突出的圆状命名为环形山，而管较平坦的暗黑区域称之为海。更重要的是，他由此知道，月球并非是上帝创造的尤物，天堂中的东西也不一定是尽善尽美的，他相信月球和地球一样，是个有着实地的世界，说不定，在那些山洞内还可能栖息着神秘的月球人呢。接着，伽利略又把目标指向了灿烂的星星，尽管在望远镜内星星还是那个星星，但明显地变得更加明亮了，而且还出现了众多原先肉眼无法见到的小星，由此他也成为世界上最早识破漫漫银河奥秘的人-这不是牛奶路，而是无数星体交织在一起的光辉！这一切也使他相信，哥白尼所说的恒星离我们极其遥远可能是句至理名言，不然为什么望远镜无法把它们放大呢。从那年年底起，伽利略的目光又投向了行星。1 月 7 日，他已见到了木星那淡黄色的小小圆面，这说明行星确实比恒星近得多。同时他马上又发现木星旁边始终有 4 个更小的光点，它们几乎排成一条直线，连续几个月的跟踪使他确信，像月亮绕地球那样，它们都在绕木星转动，应当是木星的卫星。这说明，不是所有天体都在绕地球。所以也就成为哥白尼日心说的第一个观测依据。为了纪念伽利略这个发现，后人还把这 4 个比较大的木星卫星称为伽利略卫星。除了木卫二略小于月球外，其他 3 颗都比月亮还大，而木卫二则是天文学家的掌上明珠，因为它上面有着真正的水的海洋，许多迹象表明，木卫二上很可能是太阳系中第二个存在生命的星球！所以当年野蛮审讯伽利略的教皇后来发出只要木星的光芒还在天空中闪耀，人们就不会忘记伽利略的哀叹，成了对他最好的评价。1610 年 8 月，伽利略对金星的兴趣大增，因为他在望远镜内见到了它呈弯月般的形状，为了探明究竟，做进一步的研究，但他又怕被别人抢先发表出来，所以他把观测结果的那句话，重新排列成一组字谜公开(当时这也是一种保护发明权的时尚做法)。Hace immature a me iam frustra leguntur,O.Y.直译的意思是枉然，这些东西被我今天不成熟地收获了。这 35 个字母的古怪句子究竟意味着什么?伽利略到底收获了什么?局外人是很难从中猜出端倪的。直到当年 12 月，伽利略才公布了他的谜底：Cynthiae figures aemulatur mater amorum.-爱神的母亲仿效狄安娜的位相。熟悉希腊神话的人都知道，爱神的母亲正是维纳斯，也就是金星，而狄安娜又正是月神的罗马名。为什么金星会如月球那样有位相变化？这只能说明，金星不是在绕地球运动，只有它在绕太阳运转，而且距太阳比地球更近才能解释这一奇怪的天象。此外他还发现了太阳表面上的黑子，证明太阳本身在自转着 这一切，都为埋葬地心说“奠定了基础”。而当时人们盛行的话是：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙。”伽利略使用的这种望远镜比较简单，属于折射望远镜，管子两端放置两个透镜。伽利略在 1609 年秋天首次使用它来观测月球，然后观察木星的卫星以及太阳的黑子等。随后，伽利略将他的发现写成 24 页的星座信使(Sidereus Nuncius)，并公之于众，但当时并未被迅速接受，因为当时望远镜的原理尚未明确，伽利略也无法详细说明自己的科研成果。一部分学者和教会人士认为望远镜里的景象不过是光影上的幻觉，是望远镜的瑕疵造成的。到了 1611 年，德国天文学家开普勒出版了天文光学，阐述了望远镜的原理，“幻觉说”才渐渐消失。伽利略的发现也得到了证实。2、原理 伽利略望远镜(Galileo telescope)是指物镜是会聚透镜，而目镜是发散透镜的望远镜。光线经过物镜折射所成的实像在目镜的后方(靠近人目的后方)焦点上，这像对目镜是一个虚像，因此经它折射后成一放大的正立虚像。伽利略望远镜的放大率等于物镜焦距与目镜焦距的比值。其优点是镜筒短而能成正像，但它的视野比较小。把两个放大倍数不高的伽利略望远镜并列一起、中间用一个螺栓钮可以同时调节其清晰程度的装置，称为观剧镜，因携带方便，常用以观看表演等。伽利略发明的望远镜优点是结构简单，能直接成正像。可以用很低的费用制作一架伽利略式望远镜。从文化用品商店买一块直径、焦距大一些的眼镜片作为物镜和一块焦距、直径较小的透镜作为目镜。用胶水和小槽把两块镜片装在硬纸筒内，再做一个简单的台座，于是一架能够看到月亮上的群山、银河中的繁星和木星的卫星的望远镜便制成了。想想看，伽利略就是用这个发现的。但是切记，不要通过望远镜直接观察太阳，以免高温灼伤眼睛!伽利略的折射望远镜有一个令人讨厌的缺点，就是在明亮物体周围产生假色。假色产生的症结在于通常所谓的白光根本不是白颜色的光，而是由组成彩虹的从红到紫的所有色光混合而成的。当光束进入物镜并被折射时，各种色光的折射程度不同，因此成像的焦点也不同，模糊就产生了。3、观测成果 伽利略先观测到了月球的高地和环形山投下的阴影，接着又发现了太阳黑子，此外还发现了木星的 4 个最大的卫星。自那以后，科学技术已经获得了长足进步，光学技术的腾飞促使科学仪器不断更新。当今最先进的地面望远镜具有庞大的结构，直径达 10 米的灵活转动镜片。然而，现代高级的天文望远镜都是在前伽利略望远镜的基础上发展起来的。这些发现开辟了天文学的新时代，近代天文学的大门被打开了。