自制望远镜论文参考文献

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天文观测精确地检验了牛顿力学，并把它推上科学巅峰 1845年，当时的巴黎天文台台长阿喇果(Dominique F. J. Arago)建议勒威耶(Urbain Le Verrier)研究天王星运动的反常问题。勒威耶利用有关天王星的大量观测资料，运用牛顿万有引力定律计算出对天王星起摄动作用的未知行星的轨道和质量，并且预测了它的位置。他将计算结果呈送给法国科学院，与此同时他还写信给当时拥有较大望远镜的几位天文学家，请求帮助观测。他的工作在法国同行中受到了冷遇，但是却获得了德国天文学家伽勒(Johann G. Galle)的协助。1846年9月23日，伽勒收到勒威耶信的当天晚上就进行了观测搜寻。他仅用一个半小时就在偏离勒威耶预言的位置52′处观测到了这颗当时星图上没有的星，即后来大名鼎鼎的海王星。海王星的发现把牛顿力学推上了科学的巅峰。 后来，勒威耶发现水星的近日点进动，在排除太阳引力和其它已知天体的轨道摄动影响后，还有每百年43角秒的多余进动。这是牛顿引力所不能解释的。受海王星发现的启示，勒威耶由此预言了“水内行星”的存在。然而勒威耶穷其一生也无法找到这颗预言的行星。他的水星近日点进动观测结果后来被爱因斯坦用广义相对论成功地加以解释。与牛顿力学不同，在广义相对论中，两个没有自转的物体之间的引力与它们自转起来之后的引力是不同的。这一效应会引起自转轴的进动，水星进动就是由这一效应所产生的。 天文观测对爱因斯坦广义相对论的验证 广义相对论的验证主要是通过天文观测进行的。“天文验证”之一是用广义相对论成功地解释了水星近日点进动问题，计算的进动值在扣除了其它行星的影响后为每100年移动42.91〃，与观测值——43〃十分吻合。后来观测到的地球、金星等行星近日点的进动值也与广义相对论的计算值吻合得相当好。 “天文验证”之二是利用日全食的观测，验证了引力场中光线弯曲的量是符合广义相对论的。1911年，爱因斯坦就在理论上预言了这一现象。他认为在发生日全食时，可以通过测量太阳附近引力场的某一恒星的星光，与先前这颗恒星的位置相比较，便可以测出偏转的角度。从1912年到1922年，天文学家进行了多次日全食观测。特别是英国著名天文学家爱丁顿(Arthur S. Eddington)自爱因斯坦提出这一理论开始就支持他的预言，并为此做了大量的日全食观测。爱因斯坦关于“太阳的引力可能引起恒星光线偏折”预言的正确性，经坎普贝尔(William W. Campbell)1922年的观测结果的检验才最终被主流科学界所确认。。 “天文验证”之三是在一颗白矮星上观测到了谱线的引力红移。广义相对论认为，光线在引力场中传播时，它的频率会发生变化。当光线从引力场强的地方传播到引力场弱的地方时，其频率会略有降低，即发生引力红移现象。1911年，爱因斯坦计算从太阳射到地球的光线的相对引力红移变化是2×10-6。这个数值很小，测量起来相当困难。而白矮星的质量与太阳接近，但半径只有太阳的百分之一，其发出光的引力红移效应比较显著。1925年，美国天文学家亚当斯(Walter S. Adams)观测了一颗白矮星(天狼星B)，测到的引力红移与广义相对论的理论计算值基本相符。 值得一提的是，在1974年，美国科学家赫尔斯(Russell A. Hulse)和泰勒(Joseph H. Taylor)发现了一颗新的脉冲双星PSR1913+16。通过对这颗脉冲星的转动周期衰减测量，间接证实了广义相对论所预言的引力波。赫尔斯和泰勒也由于此项工作而荣获1993年诺贝尔物理学奖。 天文观测推翻了托勒玫地心说的统治地位 哥白尼通过三十年的天象观测，渐渐地对长期以来居于宗教统治地位的托勒玫地心说产生了怀疑。哥白尼在他的《天体运行论》中详细讨论太阳、地球、月亮和各个行星的运动，认为太阳是不动的，是宇宙的中心，而地球只是一个围绕太阳转动的普通行星。 1609年，伽利略首次将望远镜用于天文观测，并以此发现了一些可以支持日心说的新的天文现象后，日心说才开始引起人们的关注。这些天文现象主要是木卫体系的发现直接说明了地球不是唯一中心，金星盈亏的发现暴露了托勒玫地心说体系的错误。然而，由于支持哥白尼日心说的数据与支持托勒玫体系的数据都不能与第谷的观测相吻合，因此日心说当时仍不具有优势。直至开普勒以椭圆轨道取代圆形轨道修正了日心说之后，日心说在与地心说的长期斗争中才取得了真正的胜利。人类终于认识到地球不是宇宙的中心。德国诗人歌德曾说：“哥白尼撼动人类意识之深，自古无一种创见、无一种发明，可与之相比。”可以毫不夸张地说是哥白尼的日心说揭开了近代科学革命的序幕。 然而，太阳真的位于宇宙中心吗？这是人们一直非常关心的问题。自从18世纪以来，包括赫歇尔等在内的许多著名天文学家，都认为太阳是在银河系中心。美国天文学家沙普利(Harlow Shapley)通过观测发现球状星团并不均匀地分布在全天，而是比较集中在南天，尤其是人马座一带。他大胆而明确地提出，这是由于太阳并不在银河系中心，而是远离中心的缘故，银河系中心在人马座方向。沙普利把太阳从银河系中心挪开，放到它应该在的地方，其见解意义重大。 1924年，哈勃利用威尔逊山天文台的2.54米望远镜分析一批造父变星的亮度以后断定，这些造父变星和它们所在的“星云”距离我们远达几十万光年，因而一定位于银河系外。这一发现使人们不得不改变对宇宙的看法，即银河系在宇宙中也是一个非常普通的星系。1925年，哈勃对河外星系的最新观测显示星系看起来都在远离我们而去，且距离越远，远离的速度越快。这项发现是20世纪天文学的重大成就，它颠覆了人类对宇宙已往的理解与认识。一直以来，人们都认为宇宙是静止的，而现在发现宇宙是在膨胀的，这一结论意义深远。今天，通过天文观测，人类终于认识到宇宙是没有中心的，整个宇宙各个部分都在彼此远离，并正在加速膨胀。 天文观测正逐渐推翻地球是宇宙生命中心说 人类在抛弃地球是宇宙中心地位的过程中，也提出了地球是否是宇宙中唯一的生命家园，即地球是不是宇宙生命中心的问题。事实上，每个人都在根据自己的认识来寻找着上述问题的答案。对这些问题的回答与思考贯穿于整个文学、艺术和科学的发展史中。新的科学发现使我们更为接近揭开太阳系外生命的一些基本问题，但又提出了更多的新问题。 随着新千年的到来，人类希望凭借自己掌握和拥有的先进的科学和技术能力来回答这些最古老和深奥的问题。虽然对此问题尚无确切的答案，但是至少太阳系外行星存在的理论已为近年的最新天文观测所证实。90年代以来，通过大口径光学望远镜观测，对发现具有类似太阳系的恒星行星系统有了许多突破性进展。到目前为止，天文学家已确定了400余颗有行星系统的恒星候选体。观测还表明，这些具有行星环绕的恒星系统和行星本身都存在多样性。约40颗恒星行星系统具有多行星存在，其中一个恒星系统拥有5颗行星，2个恒星系统拥有4颗行星。从统计来看，至少5%的类太阳恒星存在行星系统。最近已探测到一颗质量大约为2个地球质量的类地行星候选体。特别令人振奋的是天文学家相继在多个行星状星云和多颗行星上发现了生命所必需的一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水等大气谱线。天文学家甚至已经能够通过大望远镜和先进的技术方法直接观测到围绕恒星旋转的行星了。目前，通过太阳系外行星的探测，正朝着推翻宇宙生命中心说的方向发展。越来越多的天文观测表明，地球并不是宇宙中唯一存在生命的星球。 我们有理由相信，人类与生俱来的好奇心和求知欲将是驱动人们进行太阳系外行星及其生命搜寻的原动力。新的天文观测和发现必将并继续深刻地影响和改变着整个人类的宇宙观，不断加深人类对宇宙的认识。这种在理性指导下的实践活动体现了现代的科学探索精神，也必将为人类认识自然、与自然和谐相处带来无穷的益处。

据说眼镜大约同时在中国和欧洲出现，眼镜的功能是提高视力或矫正视力的缺陷。眼镜片主要是由加工磨制的凸透镜和凹透镜来担当，中央比边缘薄的是凹透镜，用来纠正近视；中央比边缘厚的是凸透镜，用来纠正远视。 17世纪荷兰制造眼镜的技术已经很精湛了，主要的工艺是磨制凸透镜和凹透镜。凸透镜和凹透镜经常与眼睛打交道，但是人们从来都没有想到把凸透镜和凹透镜放在一起使用。 17世纪初的一天，荷兰密特尔堡镇一家眼镜店的主人科比斯赫，为检查磨制出来的透镜质量，把一块凸透镜和一块凹透镜排成一条线，通过透镜看去，发现远处的教堂的塔好像变大而且拉近了，于是，他在无意中发现了望远镜原理。 科比斯赫马上就明白了这一发现是非常有用的。他把透镜安放在一根金属管内适当的位置上，这就是世界上第一架望远镜，当时被称作“窥镜”，大概取有窥视他人行踪作用之意。当时荷兰正与西班牙作战，望远镜在荷、西战争中起了作用。荷兰舰队的战舰上备有望远镜，能在敌舰发现他们之前就先行发现敌舰的动向，从而使荷兰舰队取得了战争的主动权。1609年荷兰与西班牙休战，望远镜解密。 望远镜发明的消息很快在欧洲各国流传开了，意大利科学家伽利略得知这个消息之后，就自制了一个。第一架望远镜只能把物体放大3倍。一个月之后，他制作的第二架望远镜可以放大8倍，三架望远镜可以放大到20倍。1609年10月他做出了能放大30倍的望远镜。伽利略制造的望远镜有两架现在就收藏在意大利佛罗伦萨科学博物馆。 就实质来说，望远镜只不过是扩大了的人眼。人眼的瞳孔只有六七毫米大小，而现代500厘米望远镜，聚光面积大约在20万平方厘米左右。同肉眼所看到的恒星亮度比较起来，它的聚光能力使恒星的亮度增大100万倍左右。望远镜延长了人眼的视线，实现了人类千里眼的梦想。 伽里略用自制的望远镜观察夜空，第一次发现了月球表面高低不平，覆盖着山脉并有火山口的裂痕（有人认为这是陨石冲击所造成的）。 几乎同时，德国的天文学家开普勒也开始研究望远镜，他在《屈光学》里提出了另一种天文望远镜，与伽利略的望远镜不同，这种望远镜由两个凸透镜组成，比伽利略望远镜视野开阔。但开普勒没有制造他所介绍的望远镜。沙伊纳于1613~1617年间首次制作出了这种望远镜，他还遵照开普勒的建议制造了有3个凸透镜的望远镜，把2个凸透镜做的望远镜的倒像变成了正像。 沙伊纳做了8台望远镜，一台一台地去观察太阳，无论哪一台都能看到相同形状的太阳黑子。因此他打消了不少人认为黑子可能是透镜上的尘埃引起的错觉，证明了黑子确实是观察到的真实存在。在观察太阳时，沙伊纳为镜子装上了特殊遮光玻璃，伽利略则因没有加此保护装置，使镜片聚焦的巨大光能伤害了眼睛，最后几乎失明。 荷兰的惠更斯为了提高望远镜的精度，在1665年做了一台筒长近6米的望远镜，来探查土星的光环，后来又做了一台将近41米长的望远镜。 很多人都参加到制作望远镜的行列之中，牛顿使望远镜朝着不只是一个光线收集器的方向迈出了第一步。他发现，光线通过一块玻璃制成的三棱镜可以被分解成包括有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色组成的一条彩带。牛顿称其为“光谱”。这是因为光线从空气射入玻璃和从玻璃射出空气时受到偏折，或者说发生了“折射”。早期使用物镜和目镜的望远镜称为折射望远镜，即使加长镜筒，精密加工透镜，也不能消除色像差。 牛顿曾认为折射望远镜的色像差不可救药，后来证明是过分悲观。1733年英国人哈尔制成一台消色差折射望远镜。1758年伦敦的宝兰德也独立研制了同样的望远镜，他采用了折光率不同的玻璃分别制造凸透镜子，把各自形成的有色边缘相互抵消。而牛顿自己则于1668年发明了反射式望远镜，在这种望远镜中，他采用抛物面反向镜代替透镜来放大影像，这时，一切波长的光线都受到同样的反向，因而在反射时不会形成光谱，也就没有色差出现了，从而解决了色像差的问题。第一台反射式望远镜非常小，望远镜内的反射镜直径只有2.5厘米，但是已经能清楚地看到木星的卫星、金星的盈亏等。1672年牛顿做了一台更大的反射望远镜，送给了英国皇家学会，至今还保存在皇家学会的图书馆里。 反射式望远镜在天文观测中发展很快。 望远镜最初最大的用处是观察天体，人类借助望远镜几乎考察遍了太阳系所有的行星，并投向更遥远的太空。值得一提的是，1857年意大利天文学家谢基用望远镜对火星观察，他意外的发现了火星上的“海”与“海”之间似乎有一些线条把它们连接在一起，当然他的望远镜也很难看清楚这些线条是什么，谢基发挥了他的想象力，他认为这些线条就是连接海与海之间的“水道”。1877年火星大冲，另一位意大利天文学家沙帕雷里这是观察火星的好时机，当他把望远镜对准火星时，谢基所谓的水道，并不是弯弯曲曲的，而是平直且纵横交错的，于是他也突发奇想，认为这是人工开凿的运河。他发表了一篇题为“一年可以狂妄一次”的论文，看来他对自己的想法也还拿不准。但是他的论文却引起了人们对火星的向往，一时间有关火星的科幻小说层出不穷。虽然这只是人类对火星认识的一个插曲，但是人类的火星热一直持续到今天。 望远镜在发现天王星、海王星、冥王星的过程中起了很大的作用。1781年3月13日移居英国的德国人威廉赫歇尔用自制的望远镜发现了天王星，但是他也拿不准，经过许多科学家的观察和计算，认为威廉赫歇尔发现了太阳系第七个行星——天王星。 柏林天文台的加勒博士用望远镜发现了太阳系的第八颗行星——海王星。冥王星的发现大体与海王星类似。 如今，望远镜的使用越来越普遍，野外观察、剧场观看……而潜望镜、瞄准镜、准直镜也都是采用了望远镜的原理。看似平常的望远镜走过的发明之路却是不寻常的，包含的技术内涵也是诸多的。显微镜的发明显微镜是人类各个时期最伟大的发明物之一。在它发明出来之前，人类关于周围世界的观念局限在用肉眼，或者靠手持透镜帮助肉眼所看到的东西。 显微镜把一个全新的世界展现在人类的视野里。人们第一次看到了数以百计的“新的”微小动物和植物，以及从人体到植物纤维等各种东西的内部构造。显微镜还有助于科学家发现新物种，有助于医生治疗疾病。上图：这是17世纪英国科学家罗伯特·胡克的显微镜。它有一根内装透镜的简易皮管，安放在一个可调整的架子上。灌满水的玻璃球用来把光聚焦到物体上。最早的显微镜是16世纪末期在荷兰制造出来的。发明者可能是一个叫做札恰里亚斯·詹森的荷兰眼镜商，或者另一位荷兰科学家汉斯·利珀希，他们用两片透镜制作了简易的显微镜，但并没有用这些仪器做过任何重要的观察。后来有两个人开始在科学上使用显微镜。第一个是意大利科学家伽利略。他通过显微镜观察到一种昆虫后，第一次对它的复眼进行了描述。第二个是荷兰亚麻织品商人安东尼·凡·列文虎克（1632年-1723年），他自己学会了磨制透镜。他第一次描述了许多肉眼所看不见的微小植物和动物。1931年，恩斯特·鲁斯卡通过研制电子显微镜，使生物学发生了一场革命。这使得科学家能观察到像百万分之一毫米那样小的物体。1986年他被授予诺贝尔奖。