互动科普

提起望远镜，有很多人肯定会觉得“不就是把远方的东西放大了看的工具么。”

然而，用于天文学研究的现代望远镜的根本目的并不是“放大”。现代望远镜不是用眼睛看，而是用电荷耦合器件（Charge-coupled Device，CCD，是一种摄像器件，它能够把光学影像转化为数字信号）来读取数字，所以，天体的像的大小可以在计算机上随意缩放。现代研究用的望远镜的关键是“如何汇聚更多的来自遥远天体的光，让它们看上去更加明亮的能力（聚光能力）”。

那么，望远镜是怎样汇聚光的呢？许多人会认为：“像放大镜一样用透镜聚光。”然而实际上天文学家使用的望远镜不是用“透镜”，而是用“镜面”来聚光的。

1608年，荷兰的眼镜商汉斯·利伯谢（Hans Lippershey）发明的望远镜，是使用透镜组制成的。1609年，伽利略·伽利雷（Galileo Galilei，1564～1642）把望远镜指向夜空进行天文观测时，使用的也是透镜式的望远镜（折射望远镜，refracting telescope）。

1672年，艾萨克·牛顿（Isaac Newton，1642～1727）利用镜面，设计了“反射望远镜”。由于透镜对不同颜色的光的折射不同，用折射望远镜的话，如果不花工夫改善透镜，天体的像就会变得模糊。相反，用镜面反射的话，无论什么颜色的光都是同样反射的，就不会有这种问题，能够得到清晰的像。因此，牛顿之后的天文学家们就主要使用反射望远镜从事天文研究了。

反射望远镜里使用的是形状像炒菜锅的“凹面镜”。卫星天线也是同样的形状。使用凹面镜，能够像凸透镜一样，把来自遥远天体的微弱的光汇聚到一点。因此，用大直径的凹面镜聚光，就能够识别遥远的昏暗天体。

世界最大级别的单镜面凹面镜—日本的“昴星团望远镜”，口径为8.2米。与口径为10厘米的望远镜相比，凹面镜的面积是后者的6700倍，也就是理论上能够汇聚的光为后者的6700倍。

（本文发表于《科学世界》2015年第4期）