第七章 探索太阳系
望远镜的进化 ■1608年，荷兰眼睛匠制造了第一架望远镜。 不久，伽里略发明了凸凹透镜的折射望远镜； 以后，开普勒发明了双凸透镜并用的望远镜。 1668年，牛颅利用凹面反射镜，制造了新型 光学望远镜。 到了20世纪，射电望远镜，红外线望远镜， 紫外线望远镜，X射线望远镜，Y射线望远镜， 太空望远镜相继问世
折射望远镜 =n 1609年，伽利略设计和制造的望远镜用凸 透镜作物镜，用凹透镜作目镜。这种望远 镜叫做“伽利略望远镜”（口径4.2厘米， 长约1.2米) 1611年，开普勒很快在他的《屈光学》中 提出一种设计，目镜也用凸透镜，这种望 远镜视场大，成倒像，用于天文观测。这 种望远镜叫做“开普勒望远镜”或“天文
球面像差”和“色差 透镜的球形曲率使得平行光不能被聚焦， 因此不能形成清晰的像 十七世纪的研磨和抛光技术无法消除透镜 的球面像差 而且，即使透镜能使单色光聚焦，但由于 不同颜色的光有不同的折射率，这种色差 的存在仍旧阻止天文学家获得清晰的像
为了抑制球面像差 长焦距折射望远镜 和色差，只能采用 小曲率即长焦距的 望远镜。 (右图)赫维留斯 用过的一架望远镜， 焦距长达45米。 ■ 惠更斯干脆设计了 架目镜和物镜之 间只有一根绳子链 接的望远镜
Light from distant source Eyepiece 反射望远镜 Concave mirror 折射式望远镜的诸多 GREGORY'S REFLECTING TELESCOPE Pierced concave 困难促使苏格兰数学 mirror 家格里高利(]ames Eyepiece Gregory)在1663年 Convex mirror 提出了一种不同的设 计。 CASSEGRAIN'S REFLECTING TELESCOPE 1672年，法国一个叫 Solid concave mirror 做卡塞格林 (Cassegrain)的人 Angled flat mirror 提出一种类似的设计。 Eyepiece NEWTON'S REFLECTING TELESCOPE
牛顿的反射望远镜 牛顿发现了白光的 合成性质之后，认 为折射望远镜的色 差无法消除，1668 年他制造了一架反 射望远镜。 1671年他又造了一 架送给皇家学会 右图是学会秘书给 巴黎的惠更斯画的 草图
惠更斯C.Huygens1629-1695 出生于荷兰海牙。先学法律， 后转向物理和天文。 ·1661年访问伦敦，因对碰撞 问题的研究称为皇家学会会 员。 ■ 1665年受路易十四邀请到巴 黎，称为法兰西科学院元老 院士。1681年返回老家
惠更斯的天文成就 伽利略对土星的奇怪外形迷惑不解。惠更斯 在1655和1656年间解决了土星形状之迷 同时还发现了土星的第一颗卫星Titan。 在巴黎期间提出了光的波动理论。发明了摆 钟、复合目镜。参与解决经度问题 在他死后三年出版的《宇宙论》中惠更斯总 结了他对太阳系和太阳系外宇宙的见解。提 出别的行星上也有生物。主张恒星都是太阳 估算了天狼星距离地球比太阳远27000倍
Horologium Oscillatorium (1673) 1673年，Christian Huygens在《钟表的 振动》中，采用纯几何方法研究了平 面曲线的性质。设在曲线上P点处给了 一 条固定的法线，当一条相邻的法线 移向这固定的法线时，这两条法线的 y可x) 交点在固定法线上达到极限位置，它 就叫做曲线在P点的曲率中心。1731年 出版的牛顿《解析几何》(1671)也 有类似观点。 Huygens证明了，曲线上的点沿固定法 线到这极限位置的距离（用现代的记 号)是[1+(dy/dx)2]32(d2y/dx2)。这个 长度是曲线在P点的曲率半径