科学家发现和发明了什么东西?

望远镜开阔了人们的视野,广泛应用于科技、军事、经济建设和生活中。天文望远镜被称为“千里眼”。

那么,望远镜是怎么发明的呢?让我们回到历史,寻找天文望远镜在发展过程中留下的足迹。

早期的望远镜是玩具。

17世纪初,在荷兰的middelburg小镇,配镜师Lipper几乎一整天都在忙着为顾客磨镜片。在他的店里,各种镜片琳琅满目,供顾客搭配眼镜时选择。当然还有很多被丢弃的废镜片,堆在角落里的废镜片成了利珀特三个儿子的玩具。

一天,三个孩子在阳台上玩耍,弟弟靠在栏杆上,双手各拿一个镜头,看着眼前的风景。突然,他发现远处教堂尖顶上的风向标变得又大又近,他狂喜地叫了起来。两个弟弟抢着从弟弟手里接过镜头,看着房间上的瓷砖、门、窗、鸟...他们都很清楚,仿佛就在眼前。利珀特对孩子们的叙述感到不可思议。他半信半疑地按儿子说的做了实验,眼睛前面拿着凹透镜,前面放着凸透镜,拿着透镜轻轻移动距离。当他将两个镜头对准远处的景物时,利珀惊讶地发现,远处的景象被放大了,似乎触手可及。

这个有趣的现象被邻居知道了,看后也挺惊讶的。消息一传开,米德尔堡的市民就来到商店,要求一饱眼福。许多人愿意支付一副眼镜的价格来购买可以使景物更近的镜片。买回来后,他们把它们当成“成人玩具”,独自享用。于是,废弃的镜片成了“宝贝”。受此启发,有市场经济头脑的利珀意识到这是一笔有利可图的生意,于是向荷兰议会申请了发明专利。

1608 10 6月12日,国会审议了Lipper的专利申请并给予了答复。接受的官员指着样品,要求发明者改进:可以同时用两只眼睛观看;“玩具”是一个很大的范畴,申请专利的玩具应该有一个具体的名称。理柏做得很快。然后他把一个镜片套在一个袖子上,把两个袖子连起来,满足人们眼睛的要求。经过深思熟虑,他给这个玩具取名为“偷窥镜”。65438年2月5日,双目“窥视镜”发明的改进专利获得政府批准,国会给他发了奖金以示鼓励。

伽利略望远镜问世。

1609年6月,意大利天文学家和物理学家伽利略收到了一封威尼斯朋友的来信,告诉他一位荷兰眼镜商制作了一面“窥视镜”,可以用它清楚地看到远处的景色。

伽利略在获得资料后意识到其在天文学上的应用价值,立即返回帕多瓦专心研究光学和透镜。他反复琢磨,亲自把镜片装在铜管两端,固定在固定架上。起初,望远镜只能放大3倍。在此基础上,伽利略不断探索改进望远镜,将其放大32倍,第一台天文望远镜问世。

1609年底到1610年初,伽利略在佛罗伦萨用这台划时代的天文仪器观测天体:他发现月球表面布满了坑和陨石坑;发现木星有四颗卫星,就像月亮绕着地球转一样;看到银河是由无数的星星组成的;太阳黑子、金星盈亏和土星环也被观测到。为了将天文观测结果公之于众,伽利略于1610年3月在威尼斯出版了《星际使者》一书,揭示了一系列重要的天文观点,在欧洲引起轰动。

不久,德国天文学家开普勒也制造了新的望远镜。这台望远镜的物镜和目镜是由凸透镜组成的。前凸透镜作为物镜收集光线,后凸透镜作为目镜再次放大场景。所以这台天文望远镜观测到的景物是倒置的,他发明的望远镜叫做“开普勒望远镜”。

开普勒使用新的望远镜观测天空,将他的导师丹麦天文学家第谷观测到的777颗恒星扩充到1005颗,并在1627年编制出版了《鲁道夫星表》,因其精度高而被视为标准星表。在整理第谷30年的天文观测数据时,发现了行星运动的三大定律,后人称赞开普勒为“宇宙的立法者”。

天文望远镜打开了宇宙之门,伽利略发现了新的宇宙,开普勒为星空制定了定律。

牛顿和反射望远镜

伽利略的天文望远镜和荷兰利珀发明的望远镜一样,都是由凹透镜和凸透镜组成的,其中包括开普勒望远镜,被称为“折射望远镜”。由于镜片的色散,“折射望远镜”看到的景物有彩色边缘。如何消除镜片的「色差」?英国科学家牛顿试图解决这个问题。

牛顿用棱镜做了一个科学实验,观察到玻璃可以把白光分解成七种颜色,也就是说透镜可以把不同颜色的光聚集到不同的点上,从而产生一个模糊的彩色图像。牛顿在研究了光的折射之后,提出了“反射现象”的想法来设计望远镜。他认为,光本身是一种复杂的混合物,具有不同的折射率,是有规律的。一旦光的反射角等于它们的入射角,如果以反射现象为媒介,只要能找到反光材料,就可以避免“色差”的缺陷。

1668年,牛顿把这个想法变成了现实,制成了世界上第一台反射式望远镜。这台轻型望远镜的镜筒直径约为25mm,总长度约为150mm。很快,牛顿改进了望远镜,在1671做了第二架反射式望远镜。这台闪烁着人类智慧光芒的珍贵望远镜,至今仍保存完好,被英国皇家学会图书馆永久收藏。

牛顿研制的望远镜用反射镜代替了物镜,消除了色差后促进了望远镜的发展。

钢琴家赫歇尔的伟大贡献。

1757年秋,法军占领德国。威廉?赫歇尔和妹妹离开故土,流浪到英国,靠在街头和酒吧卖艺为生,生活艰辛。然而苦中有乐。这对兄妹对天文观测有浓厚的兴趣。为了观测星空,他们决定自行研制大口径反射望远镜。

望远镜的物镜是一面青铜制成的镜子。为了提高望远镜的光提取和分辨率,他们用手工将这块青铜打磨成高精度的抛物面镜。目镜是由玻璃制成的透镜。经过几年的努力,兄妹俩终于做出了当时世界上最大的两台天文望远镜,其中一台的直径为1.2m,焦距为12m。

1781年春天的一个阳光明媚的夜晚,哥哥姐姐来到望远镜前观察天空。当镜头筒对准双子座时,一颗不同寻常的六星进入他们的视线,引起了赫歇尔的注意。对星空非常熟悉的赫歇尔立刻判断出这是一颗未知新星。经过半个月的追踪,他终于确定了这是太阳系的一颗新行星——天王星,时间是3月13。奖励威廉吗?赫歇尔发现了天王星,国王乔治三世让他成为皇家天文学家。

在天文望远镜的发展过程中,赫歇尔的贡献是创造了抛物面镜。根据其原理,为后来广泛使用的折反射天文望远镜的制造奠定了基础。同时,赫歇尔开创了大口径反射望远镜的制造。从那以后,为了观测更多的恒星,科学家们制造了更大直径的反射望远镜。1845年,英国天文学家罗斯建造了直径为1.84米的反射式望远镜。

历史总是在前进。1913年,美国威尔逊天文台配备的反射式望远镜直径增至2.54米。由于望远镜口径的增大,人们对宇宙的观察和研究逐渐深入。1948年,美国制造了直径为5.08米的反射式望远镜,其镀银抛物面玻璃镜重14.5吨。这台望远镜位于帕洛马山天文台。1975年,苏联制造了直径6米的反射式望远镜。这台巨型望远镜仅旋转部分就重达800吨,是目前世界上最大的反射式望远镜。

现代望远镜伴随着科学的发展

1930年,德国眼镜商施密特发明了折反射天文望远镜。这台望远镜配备了一个设计奇特的校正透镜,前面是平面,后面是曲面,中心凸起,两边凹。它可以消除几个主要的像差,从而获得相对较大的光圈和较大的视场,可以用来拍摄广阔的天空区域。

现代望远镜的发展仍在继续。美国工程师雷博是一名无线电爱好者。1937年,他在芝加哥郊区的公寓后院安装了一个直径为9.45米的抛物面反射器来更换镜头。1938年初,拉贝开始用它来观测和接收太阳和其他天体的无线电波,世界上第一台射电望远镜研制成功。

二战后,随着科技的进步,射电望远镜极大地拓展了人们的视野。巨型碗状天线可以收集来自宇宙深处的微弱无线电波。当无线电波从天线传到接收器时,接收器屏幕会放大波形并自动记录下来,供天文学家研究分析,从而揭开一个又一个谜团。20世纪60年代,天文学家发现了星际有机分子、类星体、脉冲星和微波背景辐射,这些都是射电望远镜创造的成果。

为了揭开宇宙深处的奥秘,望远镜取得了巨大的成就。美国在1962年规划了“太空望远镜”的研制。1990年4月25日,发现号航天飞机将一架名为哈勃的太空光学望远镜送入太空轨道。这台空间望远镜由光学望远镜、科学仪器舱和支撑系统组成。其外形为圆柱形,长13.3米,直径4.3米,总重12.5吨,先进的空间技术可以保证哈勃太空望远镜在太空飞行15年。

太空望远镜避免了大气对天文观测的干扰,能看到比地面望远镜弱7倍的深空,弱50倍的恒星,350倍的扩展空间。它的灵敏度和分辨率比地面望远镜强10倍,可以帮助天文学家发现地面上无法观测到的天体现象,搜寻宇宙中出现的任何线索。

随着当代科技的飞速发展,中国古代“千里眼”的传说不再是美妙的幻想,现代天文望远镜更是将神话变成了现实。