[科普中國(guó)]-馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡

工作原理與特點(diǎn)

馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)和施密特望遠(yuǎn)鏡類似，是由一個(gè)凹球面反射鏡和加在前面的一塊改正球差的透鏡組成的。改正透鏡是球面的，它的兩個(gè)表面的曲率半徑相差不大，但有相當(dāng)大的曲率和厚度，透鏡呈彎月形，所以，這種系統(tǒng)有時(shí)也稱為彎月鏡系統(tǒng)。彎月形透鏡主要的作用是抵消球面反射鏡的球差，采用一定厚度的彎月形透鏡可以不引進(jìn)色差，適當(dāng)選擇彎月形透鏡到球面反射鏡的距離還可以消去彗差，并且這種系抗的象散非常小，但場(chǎng)曲是存在的，焦面大致等于以焦距為半徑的一個(gè)球面，只要把底片彎成和焦面一樣，那么所拍的照片在5°甚至8°之內(nèi)星象都是很優(yōu)良的。這種望遠(yuǎn)鏡是有畸變的，不過并不太大，對(duì)天文工作沒有多大影響。這種望遠(yuǎn)鏡的相對(duì)口徑大多做成1/2-1/4左右，主要用作天體照相工作。也可以把彎月形透鏡略為移近球面反射鏡，使球面反射鏡的象在還未成出之前就由彎月形透鏡中央部分的球面（把彎月形透鏡第二面中央一小部分鍍鋁，或把彎月透鏡第二面的中央部分磨成曲率半徑更長(zhǎng)的球面）反射到后方，得出一個(gè)放大了的象，類似于卡塞格林系統(tǒng)，稱為馬克蘇托夫-卡塞格林望遠(yuǎn)鏡，在導(dǎo)星鏡、光電中星儀、選址望遠(yuǎn)鏡和天文普及工作中采用較多。56

優(yōu)缺點(diǎn)馬克蘇托夫望遠(yuǎn)鏡的主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)中的所有表面都是球面的，容易制造；在同樣的口徑和焦距的情況下，鏡筒的長(zhǎng)度比施密特望遠(yuǎn)鏡的短；集光能力強(qiáng)、可見天空區(qū)域大，可以看到很暗的天體．特別適合于對(duì)流星、彗星、星云的觀測(cè)和大范圍的巡天照相。

缺點(diǎn)是：和相同的施密特望遠(yuǎn)鏡比較，視場(chǎng)稍小；彎月形透鏡的厚度較大，一般約為口徑的1/10，對(duì)使用的光學(xué)玻璃有較高的要求，因此，限制了口徑的增大。47

應(yīng)用在他發(fā)明之際，馬克蘇托夫自己暗示有可能取代卡塞格林式（Cassegrain reflector）的“折疊”光學(xué)的構(gòu)造。珀金埃爾默（Perkin-Elmer）的設(shè)計(jì)師約翰·葛利格里（John Gregory）由馬克蘇托夫的想法發(fā)展出了馬克蘇托夫-卡塞格林望遠(yuǎn)鏡。稍后，葛利格里在1957年的《天空和望遠(yuǎn)鏡》雜志（Sky and Telescope）上發(fā)表了劃時(shí)代的f/15和f/23的馬克蘇托夫-卡塞格林望遠(yuǎn)鏡設(shè)計(jì)，為珀金埃爾默明確的預(yù)告了這項(xiàng)設(shè)計(jì)在商業(yè)上的用途。

今天，許多被制造的馬克蘇托夫式都采用了卡塞格林式的設(shè)計(jì)（有時(shí)稱為“斑點(diǎn)馬克蘇托夫”），原本的次鏡被在修正板內(nèi)側(cè)的一小片鋁制的斑點(diǎn)所取代。好處是已經(jīng)固定住無須再對(duì)正與校準(zhǔn)，也消除了蜘蛛型支撐架所產(chǎn)生的衍射條紋。缺點(diǎn)則是損失了一定量的自由度（次鏡的曲率半徑），因?yàn)榇午R的曲率半徑必須與彎月形修正板的內(nèi)側(cè)一致。葛利格里自己，第二次再設(shè)計(jì)的速度較快的(f/15)時(shí)，就改采修正板的前面或主鏡為非球面鏡來減少像差。8

由于折反射技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在各國(guó)都把各種鏡頭的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，設(shè)計(jì)、制造出更優(yōu)秀的望遠(yuǎn)鏡。目前在天文領(lǐng)域應(yīng)用最廣的有施密特系統(tǒng)、馬克蘇托夫系統(tǒng)、施密特-卡塞格林系統(tǒng)、馬克蘇托夫-卡塞格林望遠(yuǎn)鏡四種類型7。其中馬克蘇托夫-卡塞格林望遠(yuǎn)鏡主要有以下應(yīng)用8：

天文學(xué)應(yīng)用馬克蘇托夫-卡塞格林式設(shè)計(jì)的焦比提供了高倍率但狹窄的視野，這使它不適合做廣視野的天文攝影，但在月球和行星的影像上確實(shí)有優(yōu)異的表現(xiàn)，對(duì)于結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)的雙星和球狀星團(tuán)的影像也表現(xiàn)的很精致。馬克蘇托夫-卡塞格林望遠(yuǎn)鏡從1950年代就開始銷售給業(yè)余天文學(xué)家，早期的產(chǎn)品都是用來建立品牌的模組，所以都很昂貴。1970年代中期，一些主要的生產(chǎn)商開始大量生產(chǎn)并廣為推薦，先是俄國(guó)，然后是中國(guó)都以低廉的價(jià)格生產(chǎn)，使售價(jià)大幅下跌。今天，這種設(shè)計(jì)已經(jīng)是業(yè)余天文學(xué)家普遍性的選擇，如果不是大量的生產(chǎn)，這是難以想象的事。在1960年代，一架小小的馬克蘇托夫-卡塞格林望遠(yuǎn)鏡，像是魁星公司（Questar）的魁星3.5就相當(dāng)昂貴，可以當(dāng)作財(cái)富的象征，不像現(xiàn)在的唾手可得。

工業(yè)、航空應(yīng)用馬克蘇托夫的設(shè)計(jì)在軍事、工業(yè)和航太界被廣泛的應(yīng)用，因?yàn)樗械墓鈱W(xué)元件不僅可以永久性的固定并對(duì)準(zhǔn)，而且還可以用極端堅(jiān)固的包裝安置在密封的環(huán)境中。這使得它可以在嚴(yán)苛的環(huán)境和極高G力的場(chǎng)合下作為理想的追蹤、遠(yuǎn)距觀察，和雷達(dá)定標(biāo)（瞄準(zhǔn)）/炮膛校正的儀器設(shè)備。