光学和红外望远镜
光学和红外望远镜收集并聚焦可见光和近中红外光，其聚光能力、角分辨率和视场决定了天文学家能够观测到的范围。
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Definition
光学或红外望远镜是一种利用透镜或反射镜收集大约0.3至30微米波段的电磁辐射，并将其聚焦，以便进行成像、色散或光度测量的仪器。
Scope
本领域涵盖反射式和折射式望远镜的光学配置、大型主镜的制造和支撑、红外观测的特殊要求（包括热背景和探测器冷却），以及用于对抗地球自转以指向和跟踪望远镜的机械支架和驱动系统。
Sub-topics
Core questions
- 什么决定了望远镜的聚光能力和角分辨率？
- 大型高精度反射镜是如何制造并保持其形状以抵抗重力和热变化的？
- 红外观测与可见光观测有何不同？
- 望远镜如何在天空中精确指向和跟踪？
Key theories
- 口径、分辨率和衍射极限
- 聚光面积与口径直径的平方成正比，而衍射极限角分辨率与直径成反比，因此更大的望远镜能够观测到更暗淡和更精细的细节。
- 反射望远镜的光学配置
- 卡塞格林（Cassegrain）、里奇-克雷蒂安（Ritchey-Chretien）和格里高利（Gregorian）等设计通过排列主镜和副镜来控制可用视场内的彗差和像散等像差。
- 大型反射镜的主动支撑
- 现代大型主镜通常较薄或采用分段式设计，并通过计算机控制的执行器保持其形状，以补偿望远镜移动时产生的重力变形和热变形。
Clinical relevance
光学和红外望远镜支撑着几乎所有观测天文学分支，从遥远星系的巡天到系外行星的特征描述；反射镜技术和红外仪器的进步直接扩展了研究可及的微弱信号和波长范围。
History
伽利略的折射望远镜于1609年开启了望远镜天文学，而牛顿的反射望远镜解决了色差问题。二十世纪带来了越来越大的玻璃反射镜，最终达到了5米的海尔望远镜。此后，分段式和薄弯月形反射镜技术以及主动支撑系统促成了当前8至10米望远镜的诞生，以及目前正在建造的超大型望远镜。
Key figures
- Isaac Newton
- George Willis Ritchey
- Henri Chretien
- Roger Angel
Related topics
Seminal works
- kitchin2013
- schroeder2000
- bely2003
Frequently asked questions
- 为什么几乎所有大型现代望远镜都是反射式而非折射式？
- 大型透镜会因自身重量而下垂，并存在色差问题，且只能在其边缘进行支撑；而反射镜可以在其背面得到全面支撑，并能等效反射所有波长的光。这些实际限制使得折射望远镜的口径上限约为一米，因此所有大型望远镜都使用反射镜。
- 为什么许多红外望远镜建在高而干燥的山顶上，或者在地球大气层之上运行？
- 水蒸气和温暖的大气层在红外波段有很强的吸收和辐射，会淹没微弱的信号。高海拔干燥地点、机载平台和空间望远镜可以减少这种背景干扰，同时红外仪器也会被冷却，以防止望远镜自身的热量影响观测。