夏天的夜晚，坐在院子里喝茶乘凉，仰望满天晶莹闪烁的星斗，令人不禁瞑思遐想！古往今来，那气势雄伟、奔流而去的银河，那皎洁神秘、银光如泻的月亮，曾引来多少美好动人的神话：牛郎织女，嫦娥奔月……

望远镜的诞生，初步揭开了宇宙的奥秘，这是科学史上光辉的一页！

世界上第一台望远镜是伽利略望远镜，它是意大利物理学家伽利略于1609年发明的。望远镜的物镜是凸透镜，目镜是凹透镜，物镜的后焦点和目镜的后焦点重合，因而望远镜的镜筒长度等于两个透镜焦距之差，用伽利略望远镜观察时，看到的是物体的正立、放大的虚象。

伽利略利用望远镜探索宇宙的奥秘，揭开了银河之谜。原来，它并非象神话中说的是什么“天河”，而是由无数颗星星组成的星系。在望远镜里，不但许多明亮的大星星看得更真切，而且许多肉眼看来只不过是些雾状斑点的小星星，也能够看清楚了。他用望远镜还看到了月亮上的山谷和太阳上的黑点，先后发现了木星的4颗卫星，从而有力地支持了日心说。

另一种望远镜是开普勒望远镜，它是天文学家开普勒于1611年发明的，又称为天文望远镜。这种望远镜的物镜和目镜都是凸透镜。物镜的直径很大，比目镜大得多，能够接收来自外界的大量光线；物镜的焦距也很长，比目镜长得多。物镜的后焦点和目镜的前焦点几乎是重合的，因而望远镜的镜筒筒长近似地等于两透镜焦距之和，用开普勒望远镜观察景物时，得到的是倒立的实象，可以用它来进行天体观测和拍照；然而，用它来观察地面上的景物就很不方便，如果在物镜和目镜之间加上一个凸透镜或一个回转棱镜，就可以形成正立的象了。

为什么我们用眼睛看不清楚的星星，通过天文望远镜就能够看清楚了呢？

星星离我们太遥远了！就拿织女星来说吧，每秒钟跑30万公里的光，从织女星传到我们眼睛里，大约需要27年。太阳的直径为139.3万公里，是地球的109.3倍，可是在我们看来，却不过象个篮球那么大；而牛郎星又比太阳大七、八倍，可是在我们看来，也不过是个小小的星点而已，这是因为它们离我们太远了。星体离我们这样遥远，对眼睛所张的视角太小，自然就看不清楚了。为了能够看清楚远处的物体，就要用望远镜来增大视角。天文望远镜的妙处就在于，它能够放大星体对人的眼睛的视角。

以开普勒望远镜为例，我们来分析一下望远镜是如何放大视角的。望远镜是一个长长的圆形镜筒，两头各安装一片凸透镜，对着景物或天体那头的透镜叫做物镜，接近眼睛这头的透镜叫做目镜。当物镜对着天上的星星或远处的物体观察时，物体对物镜的张角因为距离很远，无论从a端或b端射入镜筒的光线都可以近似地看成是平行光束，它们经物镜折射以后，就是物体通过物镜所形成的倒立实象；又因为物镜的后焦平面和目镜的前焦平面是重合的，所以经目镜折射以后，进入观察者眼睛的光束几乎成为平行光束。但是，这时的平行光束所张的视角比起原来的视角来，那就大得多了，这样，通过望远镜就可以看清楚远方的物体。

望远镜的放大率如何呢？物体原来没有经过放大时所张的视角经过望远镜以后所张的视角都很小，所以望远镜的放大率物镜焦距为2米，目镜焦距为2.5厘米。

物镜的作用就如同照相机的镜头，它在望远镜筒内造成一个被观察景物的倒立的实象；而目镜的作用则如同一个放大镜，它把物镜给出的倒立实象加以放大，并传给眼睛。眼睛看到的放大象对眼睛所构成的视角，比景物对眼睛所张的视角大得多，视角放大了，就使眼睛产生缩短距离的感觉，好象望远镜把远处的景物搬到眼前一样。因此，用望远镜看远方的景物，就比用眼睛直接看要清楚得多。

物镜的焦距越长，目镜的焦距越短，则望远镜的放大倍数就越大。一般的天文望远镜可以使视角增大几十倍，甚至上百倍。为了使望远镜的放大率增大，就要使物镜的焦距尽可能地长一些，而由于望远镜的镜筒长度等于物镜和目镜的焦距之和，这样一来，镜筒长度就要增长很多。既要缩短镜筒长度，又要不影响放大率，常常采取在物镜和目镜之间加一组回转棱镜的办法。常用的双筒望远镜就是这样构成的，在每个镜筒的两端都装有物镜和目镜，组合成为开普勒望远系统。为了得到良好的成象质量，消除象差，物镜和目镜的结构都比较复杂一些。物镜通常是两片胶合在一起的透镜，目镜通常由3～5片单片和胶合的透镜组成。除了物镜和目镜之外，在每个镜筒里都装有一对直角棱镜，构成转象和折迭光路系统，从而使光路在棱镜中折转，不但大大缩短了镜筒长度，而且形成一个适合观察的正象。此外，用单筒望远镜观看，必须睁一只眼闭一只眼，这样眼睛容易疲劳，又影响观察的准确性。用一只眼睛看景物，似乎一切都在同一个平面内，就象照片一样，不容易分清远近，而用一对眼睛看景物，才有立体感，能分清景物的远近层次。这就是双筒望远镜的优点。

双筒望远镜的用途很大。我们知道，在战场上和军事训练中，部队的指挥员离不了它，要用它观察敌情、指挥作战。在日常生活中，也常常要用到它，比如说看戏、参观运动会或旅游观光，有个双筒望远镜就很方便。

同双筒望远镜相似的，有炮兵用的炮队镜，炮队镜有两个带拐弯的镜筒，就象一对潜望镜一样。每个镜筒里都有一组物镜、一组目镜和一组棱镜，上端向前的是物镜，下端向后的是目镜。这一组棱镜和双筒望远镜中的棱镜作用相似，使光路折转而最后能够形成正立的象。这种炮队镜的两个镜筒可以象剪刀一样开合，既看得远又有立体感，使用方便。它可以放在三脚架上、岩石后面、堑壕或掩蔽部里，用来观察敌情并指挥战斗。

除此之外，在工业和农业建设上，在军事和科研部门中，还广泛地使用着许多单筒望远镜式的光学仪器，如大地测量用的经纬仪、火箭筒上瞄准用的瞄准镜、计量检查用的自准直平行光管等等。

望远镜中最大的，要数天文望远镜了。它也是一种单筒望远镜，就象大炮筒子一样斜指向天空。在我国的南京紫金山天文台、北京天文台、昆明天文台和其它天文台上，在半球形屋顶的观测室里，天文学家们日日夜夜地操纵着巨大的天文望远镜探索着宇宙的秘密。目前，天文望远镜大多采用反射式望远镜。这种望远镜的物镜是一个很大的反光凹面镜，镜面是正面涂银的抛物面镜，用以改善反射效果和消除象差。物镜的中心有一个孔，在面对小孔处有一个小的凸面副镜。来自远方星体的平行光束，经抛物镜面物镜反射后，成为会聚光束。而这一会聚光束在未成象之前就遇到小凸面副镜，由于小凸面副镜的反射作用，光束会聚的光锥相对地拉长，因而就延长了物镜的有效焦距。这样一来，有效焦距可以达到镜筒长度的3倍左右，增大了望远镜的放大倍数。小凸面副镜反射后的光束，使物体第一次经物镜所形成的实象落在目镜前；目镜是凸透镜结构的镜组，实象是落在目镜前焦距以内，因此观察者从目镜中将会看到远方星体的放大的虚象。

反射式望远镜作为天文望远镜具有很多优点。物镜的镜面直径可以做得很大，以便容纳更大量的光线进入到镜筒里来，这样就使形成的象更加明亮、清晰。抛物面镜在消除象差方面具有良好的性能，因而有利于提高望远镜的成象质量。再有，可以用副镜增大物镜的有效焦距，从而增大整个望远系统的放大率等等。

天文望远镜的不断改进，使人类对天体的认识不断加深。在太阳系里，我们只能看到金、木、水、火、土五大行星，天王、海王和冥王3颗星的位置早已算出来了，然而肉眼却看不见它们，是靠望远镜才找到它们的。太阳是银河系中的一颗恒星，而利用望远镜又发现了许多象银河这样的星系。