宇宙地球人类三篇 第316章 世纪望远镜与几何模型

17世纪是望远镜发展史上的关键时期，这一时期见证了望远镜技术的重大改进及其在天文学中的革命性应用。以下是主要进展和事件：

1. 早期望远镜的诞生

1608年：荷兰眼镜商汉斯·利伯希（Hans Lippershey）通常被认为是望远镜的发明者（尽管可能存在争议）。他提交了折射望远镜的专利申请，由凸透镜（物镜）和凹透镜（目镜）组成。

伽利略的改进：1609年，意大利科学家伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）听闻这一发明后，自行制作了放大率约20倍的望远镜，并首次用于天文观测。

2. 伽利略的里程碑发现（）

月球表面：观测到月球凹凸不平的地形，否定了亚里士多德认为天体“完美无瑕”的观点。

木星卫星：发现了木星的四颗最大卫星（伽利略卫星），为日心说提供了证据。

银河系本质：揭示银河由无数恒星组成。

太阳黑子：观测到太阳黑子，进一步挑战传统宇宙观。

3. 开普勒望远镜的改进（1611）

约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）提出使用两个凸透镜的设计（开普勒式望远镜），虽然成倒像，但视野更大，为后续天文望远镜奠定基础。

4. 折射望远镜的局限与色差问题

早期折射望远镜存在严重的色差（不同颜色光聚焦位置不同），导致图像模糊。这一问题直到18世纪才通过消色差透镜得到缓解。

5. 反射望远镜的构想（1660s）

牛顿的突破：艾萨克·牛顿（Isaac Newton）在1668年发明了牛顿反射望远镜，使用抛物面镜代替透镜，避免了色差问题，为大型望远镜的发展铺平道路。

6. 其他重要贡献者

克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）：研制长焦距折射望远镜，发现了土星环（1655年）及其卫星泰坦。

乔瓦尼·卡西尼（Giovanni Cassini）：利用改进的望远镜发现土星的四颗卫星及土星环缝隙（卡西尼缝）。

7. 科学与社会影响

望远镜彻底改变了人类对宇宙的认知，支持哥白尼的日心说，推动科学革命。

教会与科学界的冲突（如伽利略受审）凸显了新技术对传统思想的冲击。

总结

17世纪望远镜从简陋的玩具发展为精密科学仪器，开启了现代天文学的新纪元。伽利略的观测和牛顿的设计是这一时期的巅峰成就，为后续几个世纪的天文探索奠定了基础。

望远镜：

在17世纪，望远镜的构造经历了从早期简单设计到逐步优化的过程，主要分为折射式望远镜和反射式望远镜两大类。以下是这一时期望远镜的典型构造及其演变：

一、折射式望远镜（Galilean & Keplerian）

折射望远镜利用透镜折射光线成像，17世纪主要有两种类型：

1. 伽利略式望远镜（Galilean Telescope）

发明时间：1609年（伽利略改进自荷兰原型）

构造：

物镜：一片凸透镜（汇聚光线）。

目镜：一片凹透镜（发散光线）。

光路原理：

光线通过物镜形成中间实像，凹透镜目镜将其转换为正立虚像。

特点：

成正像（适合地面观测）。

视野狭窄（成像范围小）。

放大率有限（通常不超过30倍）。

存在色差（透镜对不同颜色光的折射率不同，导致图像边缘出现彩色条纹）。

2. 开普勒式望远镜（Keplerian Telescope, 1611年）

改进者：约翰内斯·开普勒（Johannes Kepler）

构造：

物镜：凸透镜。

目镜：另一片凸透镜（与物镜焦距不同）。

光路原理：

物镜形成倒立实像，目镜进一步放大为倒立虚像。

特点：

成倒像（需外加棱镜修正，但当时未普及）。

视野更宽（比伽利略式更适合天文观测）。

可搭配测微器（用于精确测量天体位置）。

色差问题更严重（因光线通过更多透镜）。

二、反射式望远镜（Newtonian, 1668年）

为克服折射望远镜的色差问题，牛顿发明了反射望远镜：

牛顿式反射望远镜（Newtonian Reflector）

发明者：艾萨克·牛顿（Isaac Newton）

构造：

主镜：凹面抛物面镜（反射光线并聚焦）。

副镜：平面镜（45°倾斜，将光线反射至侧面）。

目镜：凸透镜（位于镜筒侧面，观察像）。

光路原理：

光线经主镜反射至副镜，再折射到目镜成倒像。

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