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带你认识望远镜的结构与原理

望远镜基本构造

一般来说,常规的双筒望远镜有以下几个部分组成:目镜,物镜,中间的棱镜,两个镜筒的连接部分,以及聚焦系统。根据不同的尺寸大小,放大倍率,和用途以及个人喜好,双筒望远镜又可细分为好几种类型(详见双筒望远镜类型一表)。下图是常规双筒望远镜的基本构造图:

望远镜类型

双筒望远镜类型

标准型

标准的双筒望远镜用途广泛,可用于观景,也可用于观看体育赛事等。

轻便型

轻便型双筒望远镜的特点是小巧,便于携带,可用于观看演唱会,登山远足或是狩猎等。

大口径类型

大口径双筒望远镜是用于追踪快速移动物体的最佳选择,如足球赛事,田径比赛,荒野地形的探测等。

变焦型

变焦型双筒望远镜可瞬间放大倍率,看到景物的细节,也可减小倍率观看景物的整体。远景近景尽收眼底,一览无余。

防水型

防水型双筒望远镜内充氮气,环形密封,有防水防雾之功效,即使是在多雾潮湿的天气也不会影响影像的清晰度,当然价位也会偏高。

镀膜类型

镜片表层镀膜可减少由反射造成的光的流失,从而增加影像的亮度,清晰度和对比度,也可减缓眼视疲劳。

镀膜

至少在一个光学面上镀有单层增透膜。

全表面镀膜

所有的镜片和棱镜都镀有单层膜。

多层镀膜

至少在一个光学面上镀有多层增透膜。

多层全光学面镀膜

所有的镜片和棱镜都镀有多层增透膜。

对焦系统类型

中央式

镜身中央有大型调焦环,可使两边的目镜一起对焦,另右目镜可独立转动,调校右眼视距。

独立式

左右目镜分别可以个别对焦,水密性较佳,但日间观景不方便。

中央+独立式

镜身有一中央大型调焦环,环分两个部分,合在一起时可作中央对焦,分开时可左右眼独立对焦。

棱镜系统

双筒望远镜的灵魂是一组棱镜,棱镜的作用是将倒立的影像变回正立像。棱镜系统可分为屋脊棱镜式和普罗棱镜式,按材质又可分为BaK-4材质和BK7材质。

屋脊棱镜式

结构比较复杂,需要精度亦较高,不易研制。透光率不及普罗棱镜。

普罗棱镜式

普罗棱镜的优点是构造简单,透光率高,影像附有立体感;缺点是体积较大,结构不够紧密,光轴易歪,手感较差。

望远镜常见问题解答

1.望远镜上的两个数字代表什么?

望远镜上的两个数字分别代表望远镜的放大倍率和物镜口径。例如10x42的双筒望远镜,代表该望远镜的放大倍率是10x,物镜口径是42mm。10x的倍率表示透过望远镜看到的物体被放大了10倍,即100米处的物体看起来是在10米处。

2.望远镜的放大倍率越大越好吗?

不是,放大倍数越大,表示远处的目标在视场中显得更大,但同时意味着实际的视场会变得更小,也就是说进入望远镜的光通量会减少,也就是说你看到的目标会变得黯淡审视模糊。同时,放大倍率过大,会造成晃动不易于手持,也会引起眼睛疲劳,不利于观察。

3.双筒望远镜能否选择变倍的?

可以选择,但最好可变倍数不要太大。变倍望远镜很方便、适合多种用途,是牺牲如下指标为代价的:价格稍高;结构复杂,容易损坏;视角一般偏小;镜片多,分辨能力稍差;逆光表现不如固定倍数,反差会低一点。

4.双筒望远镜和单筒望远镜到底哪一个好?

如同字面所示,双筒望远镜有左右对称的镜头,便于人用双眼观察。而单筒望远镜是用单眼观察。不过,我们并不能武断地认为双筒望远镜更好。一般来讲单筒望远镜的倍率比双筒望远镜高,可以将远处的物体放得更大。而双筒望远镜虽然比单筒望远镜的倍率低,但由于可以用双眼观察,可以得到立体感。同时由于倍率较低,可以用手拿着使用,便携性较好。并且由于其视野较广,比较适合用于观看室外的体育比赛。

5.望远镜如何调焦?
人们的左右眼在观看和聚焦方面都会有视差,而望远镜的中央调焦系统很好的解决了这个难题。基本上来说,我们的望远镜除了有中央聚焦系统以外,还会有右目微调功能(或左目微调,或双目微调),这种功能有效的缓和了左右眼的视差。

首先,用物镜盖或手罩住右物镜,对准远处某一物体,调节中央调焦旋钮,直到视线变得清晰。然后,用物镜盖或手遮住左物镜,对准同一物体,调节右目微调旋钮,知道视线变得清晰。这样双眼就都可以看见清晰的景象了。

6.如何评测望远镜的集光功能?

人们眼睛的集光功能会随着环境的变化而变化,但是望远镜不会。望远镜的集光功能是固定的,因此选择一款适合个人眼睛集光力的望远镜显得尤为重要,尤其是在较暗的环境下。

出瞳直径在离开望远镜进入眼睛起到放到景象的作用,因此出瞳直径便成为衡量望远镜集光功能的一个重要指标。几乎所有的望远镜在光线较亮的情况下都能收集到足够的光线,但是在黄昏或是光线较暗的情况下,望远镜的出瞳直径最好大于4mm。

7.戴眼镜能否使用望远镜,应该怎么选择合适的望远镜?

我们有很多款望远镜可供戴眼镜者使用。长视距望远镜的独特设计很好的解决了这个问题。视距指在能够清晰看到整个视场下,眼睛和目镜之间最短距离。这个距离范围在5mm到23mm不等。而对于戴眼镜的使用者来说,选购望远镜时,视距最好大于15mm。

8.望远镜是否一定需要防水功能?

望远镜可在任何天气环境下使用。如果你想让你的望远镜在雨天潮湿的环境下也能正常使用的话,那么选择一款具有防水功能的望远镜是必须的。防水型望远镜的价位偏高,但是使用起来更安全方便,无论是怎样的阴雨天气都可以放心使用。但与此同时,并不是说防水型的望远镜随意丢到水里也不会弄坏,如果浸入水中后,还是需要经过专业处理的。9.何谓填充氮气的效果?

当在雨或雾中使用光学仪器时、或是将光学仪器从寒冷的房间带至温暖的房间等时,将会产生凝露的现象。外部所带的凝露在擦拭后便不存在问题,而在内部产生了凝露时,无法即时拆卸并进行擦拭。说过起内部凝露其实是从外部浸入了水分的证据,不作任何处理放置后,将存在导致内部的透镜或棱镜发霉的危险。除野鸟观测外,经常需要在各种环境下使用双筒望远镜和单筒望远镜。为了避免内部浸入水分,有必要在各种各样的条件下都能够保持气密性。也就是说保持气密性就等于防水。

10.何谓镀膜

利用光学干涉原理,一片镜片表面镀上一层适当镀膜可增加透光率,减少反光,加强反差。单层简单镀膜:如 MgF2 呈蓝色,主要反射蓝光,透光率低,只约95%,而且色调偏黄。多层镀膜较佳,减低不同频率的光线反射,透光率更高,最高可达99%以上!一枝镜筒内起码有10多个光学面,最佳的多层镀膜应不会反射任何光线,实际上应呈暗紫红色或暗绿色。此等镀膜不但改善透光率,抑制镜内光线散射,而且增强清晰度。镀膜虽然增加透光率和改善反差(光暗位分明),但表面却容易受到霉菌侵蚀或易刮损,此乃其主要缺点。

11.怎样选购一款满意的望远镜?

选购一款满意的望远镜之前,应该先问问自己想用此款望远镜来做什

么?下面是几个例子:

如果你希望你的望远镜可以随身携带,轻而易举得拿在手上或是放入口袋,可以用来观看体育赛事,演唱会或是旅行观景,并且还要价位偏低,那么8x21,10x25 或是12x32此类的轻便型望远镜就很和你的心意了。这些款型的望远镜不仅可以满足你所要的各种功能,而且设计时重量减轻,可以随身携带。

如果你希望你的望远镜可以在任何天气都可以使用,尤其是阴雨天气等,那么购买一款防水型的望远镜是十分必要的。

如果你希望望远镜可以观看较为清晰的景物,对光学质量要求较高,同时不会随意移动,有支架可以支撑,那么就可以买一个大口径的望远镜。

望远镜保养

望远镜算是结实的光学仪器,只要稍稍注意一下,不需要花太多精力去保养。但是适当的注意细节还是必要的,以下是对于望远镜保养和使用的一些建议:

1.擦拭透镜时,用附带的绒布或其他柔软、洁净的布,最好的用专业的擦镜布。

2.清除残留的脏点或污迹时,可滴上一、二滴酒精. 不可以用水擦拭。

3.把望远镜保存在干燥的环境中,最好和干燥剂放在一起。

4.在风沙天和潮湿的天气,最好不要使用望远镜,风沙和水汽会对望远镜镜片造成伤害。

5.不要用望远镜直接观察太阳,强烈的阳光经望远镜的聚焦,就像放大镜聚光一样,会灼伤你的眼睛。

6.不要对望远镜重摔、重压或其他剧烈动作,那样容易导致重影或者镜片损坏。

7.若镜身内发霉,不应自行拆散清洁,最好寄回原厂修理。不要试图清擦望远镜内部或拆卸望远镜,拆卸之时最好有专业人士在旁。

8.长期不用时,将之放在装有防潮珠的密实袋或电子防潮箱内,但切勿放在皮盒内,因为皮盒易发霉和吸水。

如果能按上述建议对望远镜加以保养,那么望远镜的使用寿命会更长,使用效果也会更好。

望远镜成像原理

要了解双筒望远镜的成像原理,首先要熟悉望远镜的一些知识。实际上,双筒望远镜无非是把两个镜筒组合在一起,便成了双筒望远镜。望远镜的最前端有一个镜片,即物镜。其作用是收集光线,将光组合成可见的影像,将影像放大,然后将光传输到目镜,进而进入视线。所见物体或景物放大的倍率取决于目镜的焦距,对于双筒望远镜来说,倍率一般介于5x到10x之间。下图是双筒望远镜的简易成像原

如果只有物镜和目镜,那么望远镜产生的影像会成倒立状,这对于观看天文并不会产生影响,因为在太空中的物体是不分正立倒立和左右的。然而在观鸟或是观看棒球赛事时,正立的影像却是必需的。这正是为什么双筒望远镜会在物镜和目镜之间放入矫正镜片—棱镜。

棱镜被安置在物镜和目镜之间,并由镜筒外层机壳环绕,起到保护作用。棱镜的功能跟普通镜子无异,只是没有反射背面而已。棱镜系统可分为屋脊棱镜式和普罗棱镜式,按材质又可分为BaK-4材质和BK7材质。在此,我们只讨论棱镜的功能。

上图可帮助我们更好的理解望远镜的成像原理。光进入物镜,到达第一片棱镜,此时影像呈倒立状;再折射到第二片棱镜,此时影像呈正立状,最后进入目镜,到达视线。这便是我们看到的放大后的物体。这原理适用于所有的双筒望远镜。



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