天文望远镜简史（二）

相比于反射，折射会更复杂一些。大家可以想象，我们在水泥地和沙滩上跑步的感觉不同，那是因为摩擦力不同。对于光来说，折射率就相当于“摩擦力”，它决定了光在进入不同介质（比如空气、水、玻璃等）时的弯曲程度。就像我们从水泥地跑到沙滩时脚感受到的摩擦力肯定会发生变化，光在进入不同介质时，本来应该沿着直线走，却因为“摩擦力”变化发生了弯折，这个现象就叫“折射”。

人们发现，经过折射，凸透镜可以将远处的平行光线汇聚到一个点上，凹透镜则可以将远处的平行光线发散开来。那么，如果利用一片凸透镜来收集远处的光线，再用一片凹透镜将收集到的光线发散出去，这样通过选择合适的透镜、设置好透镜之间的距离，是不是就能放大远处的物体了？伽利略就是这么想的。他用一个凸透镜做物镜，并在物镜后放一个凹透镜作为目镜，制成了他的第一架望远镜。后来人们便把这类结构的望远镜统称为伽利略式望远镜。这类望远镜的优点是看到的物体为正像（即眼中看到的物体上下左右没有翻转），但缺点是适眼距较差（即观测时对眼睛与目镜之间的距离要求很高，如果眼睛距离目镜稍微近或远一点儿，就会看不清且很不舒服）。

后来，开普勒在伽利略式望远镜的基础上，利用两片凸透镜设计了一款“开普勒式望远镜”。他在物镜之后放一个由凸透镜制成的目镜，便成功解决了适眼距的问题。但因為光线是汇聚后再经过目镜的，从物镜上端进入的光反而会从目镜的下端射出，这样望远镜中成的像就是倒像（即上下颠倒，左右相反的像）。由于结构简单、质量轻，并且视线方向和天体所在方向一致，容易寻找天体，很多入门级的望远镜都采用了开普勒式望远镜的构造。后来，人们将伽利略式和开普勒式这样利用折射光线达到放大效果的望远镜统称为折射式望远镜。

在创造出折射式望远镜后，人们想的肯定是如何继续改造望远镜，使其观测得更远、更清晰。这时人们首先想到的就是增加望远镜的口径。因为口径越大，远处的天体就能被放得更大。但是，随之而来的是，望远镜的口径越大，它的质量就越大，这就会使望远镜很难支撑。不仅如此，折射式望远镜还有一个很大的缺点——色差。我们通过光的色散实验可以看到，由于不同颜色的光折射率不同，所以三棱镜可以把白色的光束分解成七种不同颜色的光。折射式望远镜的物镜也一样，它也会把收集到的白光在镜筒中“分解”，形成最外围是红光、最内层是紫光的锥形光束。这样一来，折射式望远镜的口径越大，它分解出的红光和紫光离得就越远，人在目镜中看到的图像色差就越大。由于大口径折射式望远镜的观测效果不佳，渐渐地，它就走下了历史舞台。现存世界上最大的折射式望远镜保存在美国芝加哥大学叶凯士天文台中，它是1897年建造的，口径只有1.02米。