反射式望远镜原理镜

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反射式天文望远镜
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反射式天文望远镜
  最早的一部反射式望远镜就是牛顿发明的牛顿式反射镜。牛顿式反射望远镜是使用一面凹的抛物面镜,将光线反射回镜筒前方并曲折聚焦,然后在镜筒前方用另一面椭圆形平面镜(副镜,又称斜镜),将光线以90°角反射出镜筒外,在这个光路射出的位置上放置对焦座及目镜座以方便观看。这种焦点位置在镜筒前方开口侧边的反射镜就称为牛顿式反射望远镜。牛顿式反射望远镜制造容易、重量轻、成本低,因而成为业余天文望远镜的主流商品。
  另一种反射式望远镜是法国人盖赛格林于1672年发明的盖赛格林式反射望远镜。它的基本原理同牛顿式反射镜,都是用一面凹的抛物面主镜将光线反射回镜筒前,不同于牛顿式反射镜的是,盖赛格林式反射镜在镜筒前用一面凸的双曲面副镜将光线反射回主镜中央的开孔并聚焦成像,这种焦点位置在主镜后方的就称为盖赛格林式反射望远镜。盖赛格林式反射望远镜的光路是在镜筒内来回反射二次,并经过副镜的再放大,所以镜筒可以很短,焦距却可以很长,对高倍率的观察有很大的好处。反射式望远镜除了这二种焦点位置外,尚有库德式焦点等,不过并不常见,大都是大型天文台才采用。
  由于反射式望远镜是将光反射而不是穿透,所以对玻璃材料的要求是热膨胀率要低,不像折射镜要求的纯净透明,而且反射镜没有折射镜特有的色差问题,再加上反射镜只需研磨一面,相对于折射镜,制造上就容易得多,现今全世界的大型天文台全是使用反射望远镜,就是这个缘故。
反射式望远镜的构造及各部解说
  主镜--主镜位于整部望远镜的最后方,是一面凹面镜,表面以真空蒸镀法镀上高反射率的铝膜,并再镀上一层保护膜以防止铝膜氧化。不同的光学系统,会有不同的主镜型式,标准的牛顿式反射镜及古典盖赛格林式反射镜都是抛物面的主镜,其它如RC式反射镜的双曲面主镜等。
  主镜的材料种类很多,但以热膨胀率低者为佳,例如现今很多厂商会采用零膨胀玻璃。镜片的厚度也是需要考虑的地方,因为愈厚的镜片愈重,愈会有主镜变形的问题,对架台也是一个非常大的负担。以前的主镜设计是厚度/直径比大约在1/6左右,现在某些厂商推出的薄型主镜设计,在厚度/直径比上甚至可达1/15,实在是非常薄。
  主镜固定在主镜座上,小型反射镜的主镜都直接固定在主镜座上,但大型反射镜的主镜则会用数支支撑杆支撑住,以免因主镜本身的重量而产生变形;主镜座接在镜筒后部,通常会有三支主镜座固定螺丝及三支光轴调整螺丝,以固定主镜座并保持主镜光轴的正确。
  副镜--副镜就是第二反射镜,位于反射望远镜的开口处,表面也如同主镜般,镀上铝膜及保护膜,以提高反射率及防止氧化。副镜的型式也有许多种类:牛顿式反射镜采用平面镜,单纯地把光线导出镜筒外;古典盖赛格林式反射镜则是用凸的双曲面做副镜,可以把主镜的焦距延长2~3倍;其它也有凸的球面镜、复杂的多次非球面镜等多种型式。
  副镜会用一组支撑架固定住,并且也有三支光轴调整螺丝来保持副镜光轴的正确。支撑架大都是四支呈十字型,但也有少部份的反射镜用三支或只有一支来固定副镜。
  镜筒--反射式望远镜的主镜位于后方,所以利用整个镜筒来当遮光罩用,但因为副镜就在镜筒开口处,所以最好仍有一个短的遮光罩来遮蔽杂光。反射镜的镜筒只是单纯一个圆筒,并不像折射镜般内部有遮光环的设计。在大型的反射镜中,甚至连这个圆筒都没有,只用数支骨架来做为镜筒,支撑住主镜与副镜,这种方法最大的目的是要降低重量,减轻架台的负担。
  对焦座--反射镜的对焦座大都采用齿轮带动齿条的方法来控制伸缩量,可伸缩调整的伸缩量比折射镜少得多,尺寸大小也比折射镜小。牛顿式反射镜的对焦座在镜筒的侧边,会造成这一边比较重而不能平衡,这时会在对焦座的对面边加上重锤来平衡重量,盖赛格林式反射镜就没有这个问题。另有一些厂商出产的反射镜没有对焦座,而是用主镜或副镜的前后移动来对焦。
  目镜座--反射镜的目镜座跟折射镜是一样的,都是用来放入目镜以观察天体的装置。反射镜的目镜座也有2肌1.25技0.965嫉雀髦止娓瘢匦胧峭恢止娓竦哪烤导澳烤底拍芘浜希灰≡裼胱约旱哪烤低恢止娓竦哪烤底涂梢粤恕
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折射式,反射式,折返式望远镜优点缺点在哪?
折射式,反射式,折返式望远镜优点缺点在哪?
折射望远镜的优点 1.影像稳定 折射式望远镜镜筒密封,避免了空气对流现象.利用不同的透镜组合来矫正彗像差(Coma). 3.保养折射望远镜的缺点1.色差不同波长光波成像在焦点附近,所以望远镜出现彩色光环围绕成像.矫正色差时要增加一块不同折射率的透镜,但矫正大口径镜就不容易. 2.镜筒长为了消除色差,设计望远镜时就要把焦距尽量增长,约主镜口径的十五倍,用起来又不方便,要造一座这样长而稳定度高的脚架很是困难的一回事. 3.价钱贵光线要穿过透镜关系,所以要采用清晰度高,质地优良的玻璃,这样价钱就贵许多.全部完成后的价钱也比同一口径的反射镜贵数倍至十数倍.反射望远镜的优点.消色差任何可见光均聚焦于一点2.镜筒短通常镜筒长度只有主镜直径八倍,所以比折射镜筒约短两倍.短的镜筒操作力便,又容易制造稳定性高的脚架.3.价钱便宜光线只在主镜表面反射,制镜者可以购买较经济的普通玻璃去制造反射镜的主要部份 反射望远镜缺点1.遮光对角镜放置在主镜前,把部份入射光线遮掉,而对角镜支架又产生绕射,三支架或四支架的便形成六条或四条由光星发射出来的光线.可以利用焦比八至十的设计减低遮光率.2.影像不稳定开放式的镜筒往往发生对流现象,很难完满地解决问题.所以在高倍看行星表面精细部份时便显出不容易了3.主镜变形温度变化和机械因素,使主镜变形,焦点也跟?舾谋洌?形成球面差,球面差就是主镜旁边缘和近光轴的平行光线聚焦於不同地方,但小口径镜不成问题.4.保养镀上主镜表面的铝或银,受空气污染影响,要半年再镀一次.不过一块良好的真空电镀镜面可维持数年之久. 关于折返镜头的问题这种望远镜可以用作制造观测的天文望远镜和摄影镜头,有些天文望远镜也可以连接相机摄影(有些设计有转接装置,没有设计的要自己改造),效果不错.这种镜子便宜是因为金属反射镜面制造成本远远低于玻璃镜头.优点:1、是价格低廉,结构简单.2、镜头重量轻、便于携带.3、由于主成像镜头构造是反射弧面,没有光线通过玻璃形成的色差,这一个优点使得这种结构特别适合远摄镜头.一般镜头300毫米以上需要矫正色差,没有特殊玻璃和非球面结构等很难消除这种像差,这是复消色差镜头(APO---有些这样称呼)昂贵的主要原因折反射望远镜_百度百科
折反射望远镜
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折反射望远镜是将折射系统与反射系统相结合的一种光学系统,它的物镜既包含透镜又包含反射镜,天体的光线要同时受到折射和反射。这种系统的特点是便于校正轴外像差。以球面镜为基础,加入适当的折射元件,用以校正球差,得以取得良好的光学质量。应用最广泛的有施密特望远镜(Meade 12&LX200SC),施密特-卡塞格林系统(南京天仪中心的KP300S),马克苏托夫与马克苏托夫-卡塞格林望远镜(南京御夫天文科教仪器厂生产的Φ160mm等系列)四种类型。
折反射望远镜最早出现于1814年。1931年,光学家施密特用一块别具
折反射望远镜
一格的接近于平行板的非球面薄透镜作为改正镜,与球面反射镜配合,制成了可以消除球差和轴外象差的施密特式折反射望远镜,这种光力强、视场大、象差小,适合于拍摄大面积的天区照片,尤其是对暗弱星云的拍照效果非常突出。施密特望远镜已经成了天文观测的重要。
1940年马克苏托夫用一个弯月形状透镜作为改正透镜,制造出另一种类型的折反射望远镜,它的两个表面是两个曲率不同的球面,相差不大,但曲率和厚度都很大。它的所有表面均为球面,比施密特式望远镜的改正板容易磨制,镜筒也比较短,但视场比施密特式望远镜小,对的要求也高一些。
这种望远镜的特点是:光力强和可见天空区域大。因而可以看到很暗的天体,特别适合于对,,的观测和大范围的巡天照相。经常使用的折反射望远镜有:施密特望远镜,马克苏托夫望远镜。
由于折反射望远镜能兼顾折射和反射两种望远镜的优点,非常适合业余的天文观测和天文摄影,并且得到了广大天文爱好者的喜爱。
一、折反射望远镜与遮光系统。
外镜筒可提供望远镜组适当的遮蔽,隔绝光线直接照射主反射镜与次反射镜,使得杂散光的来源主要限制于来自小角度的光源直射与散射杂光,因为系统仍然存在著设计视角值之外光源直射的问题。如前所述,这些视角外的光线并未受到主、次反射镜之作用,便直接由主反射镜中央缺孔穿插而过,而直接抵达焦平面。此时消除光源直射效应最有效的方法便是增加挡光板,直接阻挡这些直射的光线,在此挡光舵板可充分发挥其抑制杂散光的功能,特别是对于光源在较大离轴角度所产生的散射杂光,在增加挡光舵板后可降低一到三个级数的杂散光能量。
二、特征光束之光束觅迹图。
挡光板的尺寸与位置除了要考虑其抑制杂散光的效能外,也要考虑其系统成像品质的影响,过多的遮蔽会使得系统入光量降低而减低成像对比度,若系统视角受到阻隔则会有成像平面能量分布不均匀的情况。一般而言,主反射镜中央缺孔延伸而出的称之为主挡光板、环绕于次反射镜周边的则称 为次挡光板。值得注意的是设计时主挡光板不可阻挡到由主反射镜反射至次反射镜的,或者是由次反射镜反射的成像光线;而次挡光板是不可阻挡到主反射镜反 射至次反射镜的光线,并且要能确定其中央遮蔽率足够大,以避免次挡光板之边缘在焦平面成像。
挡光板的位置、形状尺寸、开口大小关系到光学设计及感测器,在做法上可以先行利用轴上入射光束的初阶计算出挡光板需要的预留长度,并当成初始设计值。接著再根据光学系统的视角与感测器规格,配合特徵光线的光束追踪,如主反射镜最边缘所入射的光线与恰好通过次挡光板边缘的入射 光线来检视次挡光板与主挡光板的轮廓,,并估计组装与制作公差以决定正确尺寸。
折反射望远镜基本结构
三、增加挡光板前后系统 PST 的比较。
决定挡光板之后即可利用 PST (point source transmittance) 来评估挡光板的效能。PST 是一般最常被使用来评估光机系统杂散光特性的方法。
简单来说,是讨论在进入系统时之能量以及最后落于焦平面上之能量比例,这可以将整个光机系统的杂散 光资讯汇整成一个单一的数据,以利系统间的相互比较。
藉由PST 曲线可以清楚的比较装置挡光板前后的杂散光比例差异,与内部挡光板阻挡直射光源的功用。红色曲线为未增加主次挡光板时所获得的杂散光比例,很明显 的在原本会有光源直射现象的角度区间内,杂散光的比例可获得有效的抑制,以10度入射时的峰值为例,PST 由原先的1.8% 被抑制至5.19 × 10-3%。
因此主次挡光板可如预期的阻挡直射光源进入望远镜组之后端组件。另外,值得注意的是在4°–5° 区间内,PST 值却不如预期,不降反升。清各个杂散光路径后,发现此时主挡反而是诱发杂散光的关键机构,这表示在制造档光板以及结构表面黑化处理时必须更加注重其表面之散射特性 (BSDF),以防止光线经由主挡光板被反射至焦平面。
外镜筒与主次镜挡光板是最典型的望远镜系统遮光系统,提供了增加遮光系统前后的比较,希望能给光学或是光机设计者一个参考,以了解遮光系统的重要性。
一、必须能排除光源直射效应,防止望远镜组中的主反射镜、次反射镜与后端的修 正镜组受到视角外光源,如日光的直接照射。
二、阻隔视角外或是未遵循光路径,直接由主反射镜中央缺孔穿插而过的光线。
三、减少系统内的散射杂光 (scatter stray light),或是主反射镜与次反射镜之间的二次反射 (double pass) 光线焦平面成像。
四、规范望远镜组的可视范围。依据上述条件,遮光系统可分类为外镜筒 (sun-shield)、位于主反射镜中央缺孔的主挡光板 (primary baffle)、环绕于次反射镜周边的次挡光板 (secondary baffle),另有位于各遮光与机构上防止结构表面散射杂光的次结构,称之为挡光舵板。
折反射望远镜的优点
1、可以用简短的镜筒获得长焦距,因而容易配合一般焦段的目镜获得高的系统倍率;
折反射望远镜
2、相对于折射望远镜,相同成本获得较大的口径;相对于反射望远镜,相同的口径和外形尺寸可以获得更长焦距;
3、镜筒密封,减少了空气对反射镀层的腐蚀,因而延长了系统服役寿命;
4、体积小,易于携带,比较容易实现野外观测;
5、维护简单,几乎不需要维护;
6、与同等的折射望远镜相比,更低。
折反射望远镜的缺点
1、与同等口径的反射望远镜相比,价格高一些。
2、因为使用第二块镜片来反射光线,所以会损失一部分光线。
3、外形看起来或许和你想象中的望远镜不一样。
大口径反射望远镜在观测天空时,总免不了出现较大像差,只有中心很小的部分能取得较好的效果。也就是所观测到高清晰度的天区范围变小了。为解决这个缺陷,德籍俄国光学家施密特(年)发明了新型望远镜以克服这个缺点。人们称之为施密特望远镜。
施密特早年为做实验,曾将火药塞在一根里点燃,不小心炸掉了他的右手和前臂。所以,他在磨制镜面时只能用一只胳膊顽强地工作。1930年他制作了一台折反射望远镜,这种望远镜的制作是介乎反射望远镜和折射望远镜两者之间的折衷方案,取二者之长,克服二者之短。施密特选用凹球面作主镜,为克服主镜成像时产生的球差,它加了一块“改正透镜”,外形奇特,中间厚两边薄。改正透镜的作用是当光线透过后,光线折射恰好能补偿射镜产生的各种像差,使望远镜获得更大、更清晰的视场。用这种望远镜进行天体,可获得大面积天区照片,被人们誉为“巡天警察”。目前,世界上最大的施密特望远镜,是安放在德国图林根陶登堡史瓦西天文台内,它的主镜为200厘米,改正镜口径为134厘米,视场3.4°×3.4°。
由于施密特望远镜中改正镜形状奇特,磨制过程非常困难。为了简化改正镜,1940年初,前苏联光学家马克苏托夫发明了一种新型折反射望远镜,被称为马克苏托夫望远镜。这种望远镜与施密特望远镜原理一样,只是副镜是由一个特殊的月牙状透镜代替,又称弯月形改正透镜。改正镜是磨制球面的,只要适当地选择透镜两面的曲率和厚度,可以使弯月镜产生足以补偿凹面镜的。目前,世界上最大的马克苏托夫望远镜,安装在俄罗斯阿巴斯图曼尼天文台,它的主镜口径为98厘米,焦距210厘米,改正镜口经为70厘米。
望远镜口径越磨制越大,但是随着口径的增大,制作起来也越来越困难,近年来随着计算机在望远镜上的应用,1979年人们又产生了多面镜组合成反射望远镜的新思路。目前,第一架组合式望远镜,它是由6台口径为1.8米卡塞格林式望远镜组合成的,它们由计算机控制镜面姿态,组合成光力相当于单面主镜口径为4.5米的反射望远镜。这架新一代望远镜安装在美国麻省威廉斯敦麦迪逊霍普金斯天文台。
折反射望远镜基本结构
欧洲南方天文台的科学家们最近在智利安第斯山脉中的锡拉天文台成功地安装了一台新一代望远镜——新技术天文望远镜 (简称NIT),因为它具有简易、轻便、造价低及高效等优点,所以受到人们的青睐。 NTT成功的关键是应用了主动光学部件,在观测中,由敏感元件和计算机控制马达组成的系统能自动分析、调节主镜形状以及副镜位置。它还能连续地自我监测,以便将整个镜面放在最佳状态。NIT还采用了一种新系统,该系统可把望远镜像差在来自参考源点的像中译成可测位移,这样,图像分析器就可跟踪错误光路,再返回主镜,计算出需要的改正量,并将其加到正确的光路上。
NIT使用了焦比为f/2.2的R-C主镜。投在主镜上的光先被反射到一个88厘米的R-C副镜上,再反射到可动的45°平面反射镜上,此平面镜将光偏转到位于赤纬轴两端的两个第二卡焦之一上。与其他同类大小的望远镜不同,NIT没有卡塞格林焦点,其主镜为3.56米,可以将百分之八十的星光会聚到大小仅 0.096弧秒的点内。NIT的120吨地平装置和250吨建筑一起绕一个直径7米的转子轴承转动。为确保望远镜及其外壳产生的热不降低视宁度,观测室是被冷却的,空调机也在不断将望远镜及观测室调至观测夜的环境温度。
为方便观测,欧洲南方天文台还于1987年在锡拉与总部慕尼黑附近的加琛之间设置了一条卫星通信线路,以实现远距离遥控观测。只要30秒就可传输一个未处理的电视图像,以便天文学家们能迅速从事分析研究。NIT自1997试用以来,打破了所有观测记录,已获得了几百个图像,分辨率达0.7弧秒到0.3弧秒。可以想象其发展前途将是可观的。
分类及用途
折反射镜分为(1)纯施密特(2)施密特·盖赛林式(3)马克斯托夫式三种:
1.纯施密特镜--天文专用
折反射望远镜
2.施密特·盖赛林式
3.马克斯托夫式都具备反射镜的特长,而且将的毛病减少了。
因此对,月面观察有兴趣的朋友,请选择折射镜与折反射镜,对星云、星团有兴趣的朋友,请选择反射镜。如果您的经济能力许可,请尽可能地购买大口径的望远镜,因望远镜口径愈大,集光力也就愈强。不过也要注意品牌,因为品牌与光学品质常成正比。如Nikon、ZEISS、高桥VIXEN(镜)。反射式望远镜的原理_百度作业帮
反射式望远镜的原理
反射式望远镜的原理
拿最简单的牛顿式反射望远镜举例(其他的反射望远镜原理相似,只是结构上略作调整)远方天体发出的光射入望远镜(可认为是平行光),主镜为一个凹面镜(球面或抛物面),可以吧平行光聚在一点.而焦点处放置一45°倾斜的平面镜,这样就把光反射到正上方的目镜.目镜处在用凸透镜或(凹透镜)把光转变为平行光,射入眼睛.这样,人眼的视野就和物镜筒的视野一样大了.物镜口大小与目镜(看见)大小之比越大,则放大倍率越高.反射式望远镜由于采用了凹面镜反光,不像折射式那样用凸透镜聚光(不同颜色的光,折射率不同,经过凸透镜时,不同色的光就会分离,出现色差),从而避免了色差.有人会觉得反光镜挡住了部分的像,其实不会(就像遮住部分凸透镜,仍能呈现出完整的像一样,只会减少一些亮度)
根据物镜的结构不同,天文望远镜大致可以分为三大类:以透镜作为物镜的,称为折射望远镜;用反射镜作为物镜的,称为反射望远镜;既包含透镜,又有反射镜的,称为折反射望远镜。反射望远镜的光路可分为牛顿系统和卡塞格林系统等。牛顿系统由凹面镜作为物镜,一块小型平面镜在镜筒前方作为副镜,以便转折光线的望远镜设计。最早由英国科学家伊萨克·牛顿爵士所发明。这种设计的望远镜结构简单,因此成本低廉。很多天文爱好...反射式天文望远镜和折射式天文望远镜哪个更好呀?_百度作业帮
反射式天文望远镜和折射式天文望远镜哪个更好呀?
反射式天文望远镜和折射式天文望远镜哪个更好呀?
  你是初学者的话最好选反射式的吧  折射式天文望远镜的优点  1.折射式天文望远镜影像稳定,由于折射式望远镜镜筒相对密封,从而避免了空气对流现象.  2.折射式天文望远镜彗像差矫正利用不同的透镜组合来矫正彗像差(Coma).  3.折射式天文望远镜保养主镜密封,不会被污垢空气侵蚀,基本上不用保养,有使用寿命长,宜维护的特点,将来升级望远镜后,折射镜还可以当导星镜使用.  折射望远镜的缺点 :  1.色差不同波长光波成像在焦点附近,所以望远镜出现彩色光环围绕成像.矫正色差时要增加一块不同折射率的透镜,但矫正大口径镜就不容易了,所以市面上有很少大口径的折射式望远镜,而且越大口径色差越大,不得不采用ED镜片来矫正色差,其造价也是相当昂贵.  2.镜筒长.为了消除色差,设计望远镜时就要把焦距尽量增长,约主镜口径的十五倍,以六吋口径计算,便是七呎半长,而且用起来又不方便,业余制镜者要造一座这样长而稳定度高的脚架很是困难的一回事.  3.价 钱 贵 光线要穿过透镜关系,所以要采用清晰度高,质地优良的玻璃,这样价钱就贵许多.全部完成后的价钱也比同一口径的反射镜贵数倍至十数倍!  反射望远镜的优点  1.消色差.任何可见光均聚焦于一点.  2.镜筒短 通常镜筒长度只有主镜直径八倍,所以比折射镜筒约短两倍.短的镜筒操作力便,又容易制造稳定性高的脚架.  3.价钱便宜 光线只在主镜表面反射,制镜者可以购买较经济的普通玻璃去制造反射镜的主要部份.  反射望远镜的缺点  1.遮光.对角镜放置在主镜前,把部份入射光线遮掉,而对角镜支架又产生绕射,三支架或四支架的便形成六条或四条由光星发射出来的光线.可以利用焦比八至十的设计减低遮光率.  2.影像不稳定 开放式的镜筒往往产生对流现象,很难完满地解决问题.所以在高倍看行星表面精细部份时便不容易了.  3.主镜便形 温度变化和机械因素,使主镜变形,焦点也跟着改变,形成球面差,球面差就是主镜旁边线和近光轴的平行光线聚焦于不同地方,但小口径镜不成问题.  折射式天文望远镜的优点  1.折射式天文望远镜影像稳定,由于折射式望远镜镜筒相对密封,从而避免了空气对流现象.  2.折射式天文望远镜彗像差矫正利用不同的透镜组合来矫正彗像差(Coma).  折射式天文望远镜的优点  1.折射式天文望远镜影像稳定,由于折射式望远镜镜筒相对密封,从而避免了空气对流现象.  2.折射式天文望远镜彗像差矫正利用不同的透镜组合来矫正彗像差(Coma).  3.主镜便形 温度变化和机械因素,使主镜变形,焦点也跟着改变,形成球面差,球面差就是主镜旁边线和近光轴的平行光线聚焦于不同地方,但小口径镜不成问题.  4.保 养 镀上主镜表面的驴或银,受空气污染影响,要半年再镀一次.不过一块良好的真空电镀镜面可维持数年之久.  折射望远镜由二块透镜组成,总共要磨四边光学面,反射望远镜只需要磨一边光学面,所以制造反射式望远镜花费较少时间.技术精良的话,一副自制的六吋口径反射望远镜质量随时超过市面出售的三吋折射望远镜.至于选择何种类型的望远镜则是根据天文爱好者的需要和喜爱而定.通常一枝四吋以下的折射望远镜已足够作普通观测研究的用途.如果兴趣是观察行星或双星,便应该设计八吋口径而放大倍数高的反射望远镜,因为如此大口径的折射镜十分难制造,价钱非常昂贵,而且又非常笨重.从经济和难度考虑,初学者最适宜自制反射式望远镜.

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