天文摄影简介及天文望远镜维护保养

1、天文摄影基础天文摄影基础及及天文望远镜维护保养天文望远镜维护保养深圳实验学校深圳实验学校 伍树人伍树人不同制式的天文望远镜不同制式的天文望远镜光学系统：开普勒式光学系统：开普勒式机械系统：德国式机械系统：德国式光学系统：牛顿式光学系统：牛顿式机械系统：德国式机械系统：德国式光学系统：光学系统：施密特施密特-卡塞格林式卡塞格林式机械系统：叉式机械系统：叉式天文望远镜预备知识天文望远镜预备知识一一. .口径与通光口径口径与通光口径: D : D 及及 D D0 0 D就是物镜的直径。较正规有厂商一般在物镜上都刻有表示直径大小的数字。二二. .焦距焦距 F F F F就是物镜的焦距。较正规的厂商一般

2、在物镜上都刻有表示口径大小和焦距长短的数字。物镜焦点焦距 F口径 D口径口径102mm焦距焦距1000mm三.相对口径: A=D0/F . 它如同照像机的光圈(Apture)。 D0 越大， F越短，光圈愈大，所需曝光时间愈短!不过在照相机上所刻出的光圈数实际上是分子为1时的分母数。四.焦比: 1/A=F/D0 . 望远镜光路中少有设置光阑的， 故D0是一常数；如果望远镜是单焦点光学制式，F也是不变的。物镜焦点焦距 F口径 D 你完全可以将望远镜看作是照相机的一个长焦镜头，在拍摄天象或景物时，将焦数直接看作是光圈数，曝光量的计算也完全相同。 如图中所示的望远镜，口径为如图中所示的望远镜，口径为

3、102102毫米，焦距毫米，焦距为为10001000毫米，其焦比为毫米，其焦比为10001000毫米毫米/102/102毫米毫米1010，你，你可以将看作光圈近似为可以将看作光圈近似为1111的照相机镜头来计算曝光的照相机镜头来计算曝光量。量。五.放大倍数: M= F/f .此中F为物镜焦距(或F效),f为目镜焦距(用同一个计量单位). 要想得到大的M,就必须减小f,即换用短焦距的目镜，此时视场减小!太短则空气抖动也被放大,细节看细节看不清不清. .实际上根本无法进行观测。一般情况下一般情况下,M500,M500倍倍. .故不能盲目追求放大率故不能盲目追求放大率! ! 六六. .极限星等极限星

4、等: : 2.1 + 5 2.1 + 5 log Dlog D0 0 ( (以以mmmm为单位为单位) ) D D0 0=200mm , m =13.6 =200mm , m =13.6 由于光污染由于光污染, ,一般达不到一般达不到! !七七. .分辨率分辨率: : r =120/ Dr =120/ D0 0( mm )( mm ) D D0 0 =200 mm , r =0.6 =200 mm , r =0.6 八八. .底片比例尺底片比例尺: :设所用天文望远镜焦距为设所用天文望远镜焦距为F(F(单位为单位为mm),mm),则则: : F F被被206265206265除，即为在焦面上每

5、角秒所对应的除，即为在焦面上每角秒所对应的mmmm数。数。 F F被被3438 3438 除，除， 即为在焦面上每角分所对应的即为在焦面上每角分所对应的mmmm数。数。 F F被被5757除，除， 即为在焦面上每角度所对应的即为在焦面上每角度所对应的mmmm数。数。 例：例：F F3000mm,3000mm, F/2062650.015, F/2062650.015, 即即11对应于对应于0.0150.015mm .mm . F/3438 0.87 , F/3438 0.87 , 即即11对应于对应于0.870.87mmmm F/57 52.6 , F/57 52.6 , 即即1 1 对应于对

6、应于52.652.6mm .mm . 用该望远镜观测用该望远镜观测, ,在焦面上月亮的直径约为半度即约在焦面上月亮的直径约为半度即约为为52.6/2=26.352.6/2=26.3mm .mm .望远镜可视星等与分辨率曲线 实测望远镜所拍到的星等可用昴星团或北极星序底片底片 随着科技的发展，玻璃感光底片的应用逐渐减少，随着科技的发展，玻璃感光底片的应用逐渐减少，除个别情况外，大有被除个别情况外，大有被CCD代替的趋势，目前还不能代替的趋势，目前还不能完全代替。完全代替。Kodak底片比较出名，根据不同感光范围底片比较出名，根据不同感光范围及分辨率，有不同的牌号，市场上很难买到！及分辨率，有不同

7、的牌号，市场上很难买到！ 120、135胶卷在市场上容易买到，它们的感光度胶卷在市场上容易买到，它们的感光度通常是用通常是用DIN或或ASA来表示：记住每增加来表示：记住每增加3DIN或每增或每增加加100ASA，感光速度快一倍！如普通胶卷是，感光速度快一倍！如普通胶卷是21 DIN，而而24 DIN（相当于（相当于200 ASA),就比前者快一倍！彩色就比前者快一倍！彩色胶卷的感光度也同样标注。胶卷的感光度也同样标注。天文摄影一一. .不用望远镜静止拍摄：照相机架在三角架不用望远镜静止拍摄：照相机架在三角架上固定，打开上固定，打开T T门（若无，则可用门（若无，则可用B B门），适门），适当

8、长时间露光。适用于拍摄北极星附近周日当长时间露光。适用于拍摄北极星附近周日运动、大天区、日食过程、运动、大天区、日食过程、等。天体在等。天体在底片上的大小，由照相机镜头焦距决定。底片上的大小，由照相机镜头焦距决定。二二. .通过望远镜物镜拍摄：通过望远镜物镜拍摄： 1.1.不跟踪：如加滤光片拍摄月亮、太阳全貌，不跟踪：如加滤光片拍摄月亮、太阳全貌，影像大小的计算。在目镜后直接拍行星或拍影像大小的计算。在目镜后直接拍行星或拍月亮环形山细部、太阳黑子、月亮环形山细部、太阳黑子、等。天体等。天体在底片上的大小，由望远镜物镜焦距决定。在底片上的大小，由望远镜物镜焦距决定。 2.2.跟踪拍摄：有视面的天

9、体，如星云、星团、跟踪拍摄：有视面的天体，如星云、星团、彗星、彗星、等。等。三三. .仅用望远镜跟踪机架，不用光学系统：将照仅用望远镜跟踪机架，不用光学系统：将照相机牢固的固定在望远镜镜筒上，跟踪拍摄大相机牢固的固定在望远镜镜筒上，跟踪拍摄大天区对象，跟踪好时可长时间露光，但要注意夜天区对象，跟踪好时可长时间露光，但要注意夜天光的影响！天光的影响！ 由于周日运动，不同赤纬的天体在相同露光由于周日运动，不同赤纬的天体在相同露光时间，留在底片上的轨迹，长短是不同的！两极时间，留在底片上的轨迹，长短是不同的！两极最慢，赤道最快！照像露光时应考虑！一张底片最慢，赤道最快！照像露光时应考虑！一张底片上跑

10、得最快星的轨迹不能大于上跑得最快星的轨迹不能大于0.050.05mm mm 。 望远镜焦距愈长：焦面上比例尺愈大、用同焦望远镜焦距愈长：焦面上比例尺愈大、用同焦距目镜看视场愈小、天体愈暗、要求跟踪精度高距目镜看视场愈小、天体愈暗、要求跟踪精度高、用焦距太短的目镜反而看不清细节！望远镜、用焦距太短的目镜反而看不清细节！望远镜 望远镜距愈短：焦面上比例尺愈小、用同焦距望远镜距愈短：焦面上比例尺愈小、用同焦距目镜看视场愈大、天体愈亮、要求跟踪精度稍低目镜看视场愈大、天体愈亮、要求跟踪精度稍低. . 要注意的是要注意的是: :视场太大时边缘像质量差视场太大时边缘像质量差. .用广角目用广角目镜时镜时,

11、 ,边缘变形多边缘变形多! ! 总之总之, ,一架望远镜上是不能满足多种要求的一架望远镜上是不能满足多种要求的! !只能只能有所牺牲有所牺牲, ,才有所获得才有所获得. . 有些专做摄影的望远镜镜头有些专做摄影的望远镜镜头, ,是采用是采用3 3片、片、4 4片、片、.等多片镜片组成等多片镜片组成. .四四. .用望远镜物镜及目镜：用望远镜物镜及目镜： 1.1.在目镜直接投射到底片上：设目镜到投影屏距离为在目镜直接投射到底片上：设目镜到投影屏距离为SS，物镜焦距，物镜焦距F,F,目镜焦距目镜焦距f,f,见下示意图见下示意图 眼睛FfFss目镜焦点与物镜焦点重合，眼睛看到平行光。成像在屏上，必须

12、把目镜远离物镜到S，设屏到目镜距离为S:则1/f =1/S +1/ S, S = S f /(Sf) , F效F S / S=F S (Sf) / Sf , F效F （ S / f 1) 2. 2.在目镜后直接用照相机拍摄：设照相机镜头在目镜后直接用照相机拍摄：设照相机镜头焦距是焦距是f f 照照，其他同前。，其他同前。 F F效效F F ( f( f照照/ f / f ）(F / f) (F / f) f f照照 要想拍到一张好的黑子照片，是相当困难的，要想拍到一张好的黑子照片，是相当困难的，主要是气流影响，真正的太阳观测仪器，镜筒内要主要是气流影响，真正的太阳观测仪器，镜筒内要抽真空，并把

13、热量反射到筒外！见下示意图抽真空，并把热量反射到筒外！见下示意图 抛物面主镜椭球面副镜光阑出光孔葛里高里系统卡式镜调焦器卡式镜调焦器牛顿镜调焦器牛顿镜调焦器折射镜调焦器折射镜调焦器例题例题1.1.设物镜焦距设物镜焦距F F3000mm3000mm。求月亮在焦面底片上的直径。求月亮在焦面底片上的直径d d？ d 30(3000/3438)=26 mm.d 30(3000/3438)=26 mm.2.2.设物镜焦距设物镜焦距F F3000mm.3000mm.目镜焦距目镜焦距f=20mm f=20mm 。 求求1).1).用眼看时的放大率用眼看时的放大率V V？ V=3000/20=150V=300

14、0/20=150倍。倍。 2).2).屏距目镜屏距目镜80mm80mm时，透射出的月亮直径是多大？时，透射出的月亮直径是多大？ F F效效FF（80/20)-1= F380/20)-1= F39000 9000 。 d d（9000/34389000/3438）30 79mm . 30 79mm . 3.3.在目镜后直接拍摄：设物镜焦距在目镜后直接拍摄：设物镜焦距F F3000mm.3000mm.目镜焦距目镜焦距f=15mm f=15mm ，设照像机镜头，设照像机镜头f f照照50mm 50mm 。 求土星在照像机求土星在照像机底片上的大小底片上的大小d? (d? (已知土星光环直径张角为已知

15、土星光环直径张角为3737） F F效效F/f F/f （ f f照照）200 50200 501000010000mm mm d d(10000/206265(10000/206265） 37 2 mm 37 2 mm 。用佛科刀口法找焦面 用物镜直接把天体成像在照像机底片上时，调焦是很重要的，调焦不准，成像模糊！在取景器不理想时，可用佛科刀口法将焦面调到与底片重合。211332来自物镜的会聚球面波 刀口从右往左切时，黑影移动方向与刀口相同时，在焦内。黑影移动方向与刀口相反时，在焦外。全黑时，刀口在焦面上。 打开照像机后盖，可用刀片在焦面上切恒星像判断！边切边调焦至好。自制简易照像机 优点是

16、:可以单张拍摄,拍一张冲洗一张,看效果,试曝光时间,节省胶片!但无快门!用时注意.拍摄流星雨最为合适.用数码相机拍摄用数码相机拍摄 随着CCD的发展,用CCD取代照相底片,做为接收器件,已为各国天文台所采用.它用起来的确方便,免去冲洗、扩印、测量等手续,可直接进行数据处理.但目前视场较小!CCD拼接技术发展后,解决了一部分问题,分辨率低,比起照相底片还是逊色! 是否有一天CCD能完全取代底片,要看技术的发达,工程技术专家的努力! 近些年来数码相机比较流行,天文爱好者也可用它进行拍摄. 注意:若用它长时间曝光,要考虑到充电一次后的电池使用时间!若用转换器,要考虑到相机发热!一般数码相机镜头不能取

17、下来(专业型例外),故只能带镜头拍摄!如下面这两张土星照片,即为作者于2003年10月6日所摄。用口径200mm折光镜摄土星(1) 作者摄于2004年10月6日夜用口径200mm折光镜摄土星(2) 作者摄于2004年10月6日夜，手有微抖动。2002年11月14日作者摄于 用400mm反光镜投射，露光11秒摄后放大口径200mm，反射镜，f 4.8,跟踪20分钟（有微位移）。用数码相机拍摄的金星凌日 有薄云数码相机前加望远镜，见下图8倍望远镜直接投射到天花板上，见上图天文望远镜维护保养1.折射式：采用双分离物镜，有的加入两块折射式：采用双分离物镜，有的加入两块平面镜转像，有的不加，因为少了两块

18、平平面镜转像，有的不加，因为少了两块平面镜，理论上成像好于前者。面镜，理论上成像好于前者。2.反射式：一种是卡塞格林式，主、副镜均反射式：一种是卡塞格林式，主、副镜均为非球面。另一种全是由球面镜所组成。为非球面。另一种全是由球面镜所组成。二者筒前均有保护窗防尘！二者筒前均有保护窗防尘！3.马克苏托夫卡塞格林折反射式（双射马克苏托夫卡塞格林折反射式（双射式）：前面由弯月改正镜折射，再由球面式）：前面由弯月改正镜折射，再由球面反射镜反射。反射镜反射。 它们的光路示意图见下：它们的光路示意图见下： 双 分 离 物 镜凹 抛 物 面 镜窗凸 双 曲 面 镜像 场 改 正 镜像 场 改 正 镜窗反 射

19、面全 球 面马 克 苏 托 夫 - 卡 塞 格 林 从这四种形式看从这四种形式看,镜筒前均有镜面镜筒前均有镜面,且封闭的很好且封闭的很好,尘土不会直接进入。除非用了很长一段时间，镜筒尘土不会直接进入。除非用了很长一段时间，镜筒内及内部镜面才会有积土，影响观测！灰尘是从镜内及内部镜面才会有积土，影响观测！灰尘是从镜筒缝隙钻入的，总要有一只目镜装在筒中。筒缝隙钻入的，总要有一只目镜装在筒中。 对于潮湿大气要预防！在潮湿天，或雨后不要打对于潮湿大气要预防！在潮湿天，或雨后不要打开天窗观测，更不能让雨水进入。万一物镜琳雨，开天窗观测，更不能让雨水进入。万一物镜琳雨，雨水进入镜头，请找专业人员擦拭，否则像质变坏！雨水进入镜头，请找专业人员擦拭，否则像质变坏！见下例：见下例： 对于物镜的前面或封窗的前表面，稍有点灰尘，对于物镜的前面或封窗的前表面，稍有点灰尘，不要管它，不要经常擦拭，久之必划伤镜面！积尘不要管它，不要经常擦拭，久之必划伤镜面！积尘很多时，先用吹气球吹去浮尘，再用干净的排笔刷很多时，先用吹气球吹去浮尘，再用干净的排笔刷去积尘，用蘸水的脱脂棉（水不能