觀測遠處物體的光學儀器。望遠鏡的第一個作用是放大遠處物體的張角，使人眼能看清角距更小的細節。望遠鏡第二個作用是把物鏡收集到的比瞳孔直徑（最大8毫米）粗得多的光束，送入人眼，使觀測者能看到原來看不到的暗弱物體。望遠鏡由物鏡和目鏡兩組鏡頭及其他配件組成。光線先經過物鏡，後經過目鏡，人眼在目鏡的後面觀測。為瞭減小望遠鏡的像差，物鏡和目鏡通常都由多個光學元件組成。人眼的分辨角大約是1′。

　　若使物鏡和目鏡的焦點重合，入射的平行光束束，經過望遠鏡後仍然是平行光束。兩束交叉入射的平行光束，經過望遠鏡後出射時，夾角被放大的倍數稱為放大率(或倍率)，它等於物鏡和目鏡焦距之比。另一方面，此時出射的平行光束變細瞭，入射和出射平行光束截面直徑之比，也恰好等於望遠鏡的放大率。隻要有一定的放大率，使出射的平行光束直徑小於瞳孔的直徑，物鏡收集到的一束很粗的平行光就可全部送入人眼。

　　望遠鏡物鏡所能收集的最大的光束直徑，稱為口徑。望遠鏡觀測到的范圍，稱為視場，通常以角度來表示。視場大小和目鏡的結構有關。對於同樣類型的目鏡，視場直徑與放大率成反比：放大率越高，視場越小。

　　伽利略制成的望遠鏡，目鏡是負透鏡，稱為伽利略望遠鏡，觀測到的是正像，視場較小。開普勒采用正透鏡作目鏡，這樣的望遠鏡稱為開普勒望遠鏡。用它觀測到的是倒像，視場較大。現在絕大多數天文望遠鏡都采用這種形式。按物鏡的結構，望遠鏡分為三大類：用透鏡作物鏡的稱為折射望遠鏡，用反射鏡作物鏡的稱為反射望遠鏡，兼用透鏡和反射鏡作物鏡的稱為折反射望遠鏡。

　　用於觀測地面目標的望遠鏡，一般口徑為幾厘米，放大率為幾倍到十幾倍。為瞭獲得正像，常在物鏡和目鏡之間加入兩塊轉像直角棱鏡，觀測地面目標的雙筒望遠鏡就常用這種結構。天文望遠鏡在光學原理上與觀測地面目標的望遠鏡並沒有區別，隻是口徑大、倍率高和允許倒像。由於受到衍射、天文寧靜度和望遠鏡本身的缺陷（像差、加工誤差等）的限制，望遠鏡的角分辨能力並不能隨著放大率的增加而無限提高，安置在地面上的望遠鏡，目前達到的最小分辨角約為十分之幾角秒。

　　從1609年伽利略創制第一架天文望遠鏡，到照相術開始應用於天文觀測之前的二百多年間，望遠鏡是供目視觀測的。照相術應用於天文觀測以後，用作照相的望遠鏡，直接在物鏡的焦面上放置照相底片，這種望遠鏡實際上就是一架大型照相機。在這種情況下，底片上物像的線長度是和物鏡的焦距成正比的。照相底片所對應的范圍，稱為視場，一般仍以角度來表示，可用視場的大小與物鏡的結構有關，它主要受像差的限制。望遠鏡物鏡的口徑D和焦距f之比，稱為相對口徑，也稱為光力，常記為A，它的倒數稱為焦比。對於面狀天體（如像大於底片顆粒的星雲、星系，特別是包括底片上的天空背景）像的照度和A2成正比，而不再與D有關。對於線狀天體（如在焦面上移動的像寬度小於底片顆粒的人造衛星、流星），像的線照度與A和D成正比。對於點狀天體（如像小於底片顆粒的恒星）像點的總能量與D2成正比，而不再與A有關。照相時，根據不同對象選用口徑、相對口徑和視場適當的望遠鏡。

　　用作目視觀測的望遠鏡稱為目視望遠鏡。用作照相觀測的望遠鏡稱為照相望遠鏡或天體照相儀。隨著更多的輻射探測器，如光電倍增管、光電成像器件等的出現，以及為瞭各種專門目的如光譜分析、光電測光等，在現代天文觀測中，主要已不再依靠肉眼和使用目鏡瞭。另一方面，人眼能觀測到的隻是波長從4000～7000埃的一小段輻射，由於適用於不同波段的望遠鏡，如射電望遠鏡、紅外望遠鏡、紫外望遠鏡、X光望遠鏡等的出現，現代天文觀測已遠遠超出上述范圍。其中用於可見光和近紅外、紫外波段的望遠鏡，稱為光學望遠鏡。在現代，天文望遠鏡的定義應為：收集天體輻射並形成它的像的儀器。而作目視觀測的天文望遠鏡隻是其中的一個特例。

　　為瞭收集更多的輻射，對天體作更仔細的研究和觀測更暗弱的天體，最重要的是增大望遠鏡的口徑。現代最大的光學望遠鏡的口徑是6米，最大的可跟蹤拋物面射電望遠鏡的口徑是100米。望遠鏡的分辨本領，受到衍射、天文寧靜度和望遠鏡缺陷這三方面的限制。增大望遠鏡的口徑，采取多口徑幹涉，將望遠鏡發射到空間去，把望遠鏡設計和制造得更精良，都是努力的方向；此外，發展中的斑點幹涉測量、主動光學和信息處理等技術，也在進一步打破上述限制（見天文像的復原）。

　　用天文望遠鏡觀測運動中的天體，不僅要對準觀測對象，而且往往需要以很高的精度（對光學望遠鏡來說是十分之幾角秒）進行跟蹤。要達到這樣高的精度，望遠鏡的機械結構必須十分精密。表面幾何形狀準確到幾分之一到十幾分之一波長的鏡面，也需要由機械結構來支撐，並在轉動中保持鏡面有這樣高的精度和系統的準直。在望遠鏡獲得天體像後，還需配置和更換稱為終端設備的各種探測器（如各種照相底片、光電倍增管、光電成像器件等）和專門儀器(如分光儀、光電光度計等)。現代的天文望遠鏡往往配置有電子計算機，以精密控制望遠鏡的運動，進行自動觀測和數據的實時處理。

　　

參考書目

　H.C.King，The History of the Telescope，CharlesGriffin，London，1955.

　G.P.Kuiper ed.，Telescopes，Univ.of Chicago Press，Chicago，1960.