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分為兩種類型：由凹透鏡作目鏡的稱伽利略望遠(yuǎn)鏡；由凸透鏡作目鏡的稱開普勒望遠(yuǎn)鏡。開普勒式望遠(yuǎn)鏡的基本原理是首先遠(yuǎn)處的光線進(jìn)入物鏡的凸透鏡，第1次成倒立、縮小的實(shí)像，相當(dāng)于照相機(jī)；然后這個實(shí)像進(jìn)入目鏡的凸透鏡，第2次成正立、放大的虛像，這相當(dāng)于放大鏡。
因單透鏡物鏡色差和球差都相當(dāng)嚴(yán)重，現(xiàn)代的折射望遠(yuǎn)鏡常用兩塊或兩塊以上的透鏡組作物鏡。其中以雙透鏡物鏡（普通消色差望遠(yuǎn)鏡）應(yīng)用 普遍。它由相距很近的一塊冕牌玻璃制成的凸透鏡和一塊火石玻璃制成的凹透鏡組成，對兩個特定的波長完全消除位置色差，對其余波長的位置色差也可相應(yīng)減弱
在滿足一定設(shè)計(jì)條件時，還可消去部分球差和彗差。由于剩余色差和其他像差的影響，雙透鏡物鏡的相對口徑較小，一般為1/15-1/20，很少大于1/7，可用視場也不大。口徑小于8厘米的雙透鏡物鏡可將兩塊透鏡膠合在一起，稱雙膠合物鏡，留有一定間隙未膠合的稱雙分離物鏡 。為了增大相對口徑和視場，可采用多透鏡物鏡組。對于伽利略望遠(yuǎn)鏡來說，結(jié)構(gòu)非常簡單，光能損失少。鏡筒短，很輕便。而且成正像，但倍數(shù)小視野窄，一般用于觀劇鏡和玩具望遠(yuǎn)鏡。對于開普勒望遠(yuǎn)鏡來說，需要在物鏡后面添加棱鏡組或透鏡組來轉(zhuǎn)像，使眼睛觀察到的是正像。一般的折射望遠(yuǎn)鏡都是采用開普勒結(jié)構(gòu)。由于折射望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量在同樣口徑下比反射望遠(yuǎn)鏡好，視場大，使用方便，易于維護(hù)，中小型天文望遠(yuǎn)鏡及許多 儀器多采用折射系統(tǒng)，但大型折射望遠(yuǎn)鏡制造起來比反射望遠(yuǎn)鏡困難得多，因?yàn)橐睙挻罂趶降膬?yōu)質(zhì)透鏡非常困難，且存在玻璃對光線的吸收問題，并且主鏡鏡片會因?yàn)橹亓Χl(fā)生形變，造成光學(xué)質(zhì)量不佳，所以大口徑望遠(yuǎn)鏡都采用反射式
伽利略望遠(yuǎn)鏡
物鏡是
伽利略望遠(yuǎn)鏡光學(xué)原理示意圖
伽利略望遠(yuǎn)鏡光學(xué)原理示意圖
會聚透鏡而目鏡是發(fā)散透鏡的望遠(yuǎn)鏡。光線經(jīng)過物鏡折射所成的實(shí)像在目鏡的后方（靠近人目的后方）焦點(diǎn)上，這像對目鏡是一個虛像，因此經(jīng)它折射后成一放大的正立虛像。伽利略望遠(yuǎn)鏡的放大率等于物鏡焦距與目鏡焦距的比值。其優(yōu)點(diǎn)是鏡筒短而能成正像，但它的視野比較小。把兩個放大倍數(shù)不高的伽利略望遠(yuǎn)鏡并列一起、中間用一個螺栓鈕可以同時調(diào)節(jié)其清晰程度的裝置，稱為“觀劇鏡”；因攜帶方便，常用以觀看表演等。伽利略發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡在人類認(rèn)識自然的歷史中占有重要地位。它由一個凹透鏡（目鏡）和一個凸透鏡（物鏡）構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，能直接成正像。

開普勒望遠(yuǎn)鏡
開普勒望遠(yuǎn)鏡光學(xué)原理示意圖
開普勒望遠(yuǎn)鏡光學(xué)原理示意圖
原理由兩個凸透鏡構(gòu)成。由于兩者之間有一個實(shí)像，可方便的安裝分劃板，并且各種性能優(yōu)良，所以 望遠(yuǎn)鏡，小型天文望遠(yuǎn)鏡等專業(yè)級的望遠(yuǎn)鏡都采用此種結(jié)構(gòu)。但這種結(jié)構(gòu)成像是倒立的，所以要在中間增加正像系統(tǒng)。
正像系統(tǒng)分為兩類：棱鏡正像系統(tǒng)和透鏡正像系統(tǒng)。我們常見的前寬后窄的典型 望遠(yuǎn)鏡既采用了雙直角棱望遠(yuǎn)鏡鏡正像系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是在正像的同時將光軸兩次折疊，從而大大減小了望遠(yuǎn)鏡的體積和重量。透鏡正像系統(tǒng)采用一組復(fù)雜的透鏡來將像倒轉(zhuǎn)，成本較高，但俄羅斯20×50三節(jié)伸縮古典型單筒望遠(yuǎn)鏡既采用設(shè)計(jì)精良的透鏡正像系統(tǒng)。

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