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伽利略望远镜与开普勒望远镜 陕西省宝鸡市陈仓区教育局教研室 邢彦君 中国神话传说《封神演义》中有“千里眼”，说具有千里眼的人，可以不受云雾及崇山峻岭阻挡而看见远处的景象。在今天，射电望远镜及雷达何止是千里眼，但在射电望远镜、雷达出现之前，人类使用的“千里眼”就是光学望远镜。  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“魔镜”──望远镜，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…… 不到3个月的时间，伽利略便造出了两架望远镜，其精度是当时其它望远镜的30倍。与别的望远镜发明者不同，伽利略没有将他制作的望远镜作为供文人墨客、富商巨贾们寻欢作乐的玩具，也不是用来观赏远处的风景，而是把它指向了星空！8月的一个夜晚，他用它的望远镜观察了月球。不想，人们眼中的那个千娇百媚、美轮美奂的银盘，在他的望远镜中却成了一张千疮百孔、丑陋不堪的“大麻脸”！他看见了月面上有顶部是圆环突起部分，也有平坦的部分，整个月面是由诸多的突起部分和平坦部分不规则排列组成的荒漠。他把那些四周边缘高耸突出的圆状突起命名为“环形山”，而将较平坦的暗黑区域称之为“海”。他由此想到，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！地球不是宇宙的中心！所以，这一观测结果也就间接支持了哥白尼的日心说。 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”。现在知道，除了木卫二略小于月球外，其他3颗都比月亮还大，而木卫二则是目前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！当年野蛮审讯伽利略的教皇后来发出的“只要木星的光芒还在天空中闪耀，人们就不会忘记伽利略”这一哀叹，竟成了对伽利略最好的评价。 伽利略当时制作的望远镜的结构其实很简单，它是由一块凸透镜和一块凹透镜组成，其原理如下图所示。远处景物发出或反射出的光线，可视为平行光，它们先被称为物镜的凸透镜汇聚，再被称为目镜的凹透镜发散，便在物镜与目镜间形成了远处景物的虚像。这样，远处景物就被搬到了眼前。由于伽利略望远镜的成像是由于透镜对光的折射，因此人们将这类望远镜称为折射式望远镜。  当时的伽利略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，物镜的边缘相当于棱镜，棱镜使白光色散形成了彩色光晕。 想想看，伽利略的天文发现，竟是由如此简单的仪器完成的，你也可以用很低的费用制作一架伽利略式望远镜。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。 开普勒望远镜也是过去的人们进行天文研究时常用的望远镜，最早由德国科学家约翰内斯·开普勒于1611年发明。和伽利略望远镜不同的是，它的物镜与目镜都是凸透镜，其成像原理如下图所示。  开普勒是出生在德国的一个平民家庭的天文学家，它凭借自己的望远镜，不倦地对星空进行观测，终于发现了行星围绕太阳的运动轨道是椭圆，并积累了大量的观测数据。他利用他的观测数据和他已去世的老师第谷的观测数据，运用数学推理，发现了行星运动三定律，揭示了行星围绕太阳运动规律。开普勒的行星运动三定律，揭示了行星运动的轨道，运动的快慢，轨道与周期的关系等，第一次运用科学规律证明了哥白尼的学说，后世的人们称开普勒为行星运动的立法者。此后的牛顿正是在开普勒行星运动三定律的基础上，运用数学推理发现了万有引力定律。 (责任编辑：admin) |