天文望远镜光学系统PDF电子书下载

第一章 概论 1

1.1 天文光学望远镜基本介绍 1

1.2 天文望远镜的发展 3

参考文献 6

第二章 像差简介及像质评价 7

2.1 像差简介 7

2.1.1 像差的定义 7

2.1.2 几何像差计算公式 8

2.1.3 三级像差系数的计算和所代表的意义 10

2.2 非球面的像差 17

2.2.1 由波像差导出几何像差 17

2.2.2 非球面的三级像差公式 19

2.2.3 球面加ξ＝k2（Y2＋Z2）2形式的非球面光学系统的三级像差公式 21

2.2.4 非球面的高次项引起的像差 22

2.2.5 非球面形状的计算方法 24

2.3 像质评价 25

2.3.1 波像差 25

2.3.2 几何像差 27

2.3.3 点图 30

2.3.4 光学传递函数 31

2.3.5 斯特列尔比（Strehl Ratio） 36

参考文献 36

第三章 天文光学系统设计 38

3.1 传统设计 39

3.2 现代光学设计 39

3.2.1 评价函数 41

3.2.2 优化计算方法 53

3.3 光学系统设计步骤 56

3.3.1 望远镜总体方案设计 56

3.3.2 光学系统总体设计 56

3.3.3 具体设计 57

参考文献 58

第四章 反射望远镜光学系统 59

4.1 单镜面系统 59

4.2 双反射镜（两镜面）系统 61

4.2.1 几何尺寸的计算 62

4.2.2 三级像差计算公式 62

4.2.3 双反射镜系统的主要类型 64

4.3 三镜面系统 69

4.3.1 几何尺寸计算 70

4.3.2 三级像差公式及面形参数计算 71

4.3.3 三镜系统参数分析与计算实例 75

4.4 多镜面望远镜系统 83

4.4.1 用多个反射镜实现折轴系统 83

4.4.2 一个亚毫米波望远镜方案 83

4.4.3 40m球面主镜大望远镜光学系统 86

4.5 一个反射望远镜实例——中国2.16m望远镜的光学系统 88

4.5.1 主焦点系统 90

4.5.2 卡塞格林系统 92

4.5.3 折轴系统 94

参考文献 98

第五章 像场改正器 99

5.1 主焦点改正器 100

5.1.1 透镜改正器 100

5.1.2 非球面板改正器 109

5.2 卡塞格林焦点改正器 118

5.2.1 透镜改正器 118

5.2.2 非球面板改正器 130

5.3 含有透棱镜的像场改正器（同时具有校正大气色散功能的像场改正器，简称ADC） 141

参考文献 158

第六章 大视场望远镜 160

6.1 马克苏托夫望远镜 161

6.1.1 马克苏托夫望远镜的设计原理 162

6.1.2 马克苏托夫-卡塞格林系统 166

6.2 施密特望远镜 169

6.2.1 施密特望远镜的设计原理及性能分析 169

6.2.2 一个施密特望远镜的例子 176

6.2.3 施密特望远镜与马克苏托夫望远镜性能比较 177

6.2.4 从施密特望远镜发展出的其他类型望远镜 178

6.3 大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）光学系统 180

6.3.1 LAMOST光学系统的特点 184

6.3.2 成像质量的计算 191

6.4 阵列改正器望远镜系统 194

6.4.1 视场的分割 195

6.4.2 阵列改正器望远镜光学系统设计 195

6.4.3 设计实例 196

参考文献 203

第七章 新技术望远镜和未来大望远镜 204

7.1 望远镜新技术 204

7.1.1 主动光学 204

7.1.2 自适应光学 221

7.1.3 天文光干涉 224

7.1.4 斑点干涉 225

7.2 新技术望远镜 225

7.2.1 欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT） 225

7.2.2 美国凯克天文台的凯克望远镜 232

7.3 国际上正在计划建造的极大望远镜 242

7.3.1 30m望远镜（Thirty Meter Telescope，TMT） 242

7.3.2 巨型麦哲伦望远镜（Giant Magellan Telescope，GMT） 245

7.3.3 欧洲极大型望远镜（European Extremely Large Telescope，E-ELT） 250

7.4 我国提出的极大望远镜方案 254

7.4.1 一些有关公式 255

7.4.2 未来极大望远镜方案之一 259

7.4.3 未来极大望远镜方案之二 261

7.4.4 未来极大望远镜方案之三 267

7.4.5 对以上我国提出的极大望远镜方案作两点重要的改动 273

参考文献 274

第八章 双折射滤光器（干涉偏振滤光器） 277

8.1 双折射滤光器原理 278

8.1.1 基本原理 278

8.1.2 滤光器透过带能量 281

8.1.3 滤光器的轴外效应 285

8.2 滤光器的类型 286

8.2.1 简单滤光器 286

8.2.2 宽视场滤光器 287

8.2.3 分裂元素滤光器 290

8.2.4 波长可调的滤光器 293

8.2.5 可在几个波长工作的双折射滤光器 298

8.2.6 Solc滤光器 301

8.3 研制我国第一台双折射滤光器中解决的关键技术 303

8.3.1 水晶 303

8.3.2 冰洲石 310

8.4 我国研制的第一台双折射滤光器的具体结构 314

8.4.1 滤光器研制中的基本考虑 314

8.4.2 滤光器结构的确定 315

8.4.3 滤光器的理论计算和结果分析 316

8.4.4 机械结构 323

8.5 一个太阳望远镜实例 330

参考文献 332