望遠鏡的集光率 (Light-Gathering Power)

很久以前，鏡片已用來作調整視力的工具。中世紀時，製作鏡片的人利用不同種類的鏡片嘗試改正人們眼球中的鏡片的錯誤。雖然並非有意去製造成望遠鏡，但是德國的鏡片製造者Hans Lippershey，相信是1600年代早期，廣為人知製作望遠鏡的先驅。

望遠鏡主要分為兩部份，見圖：

第一部份是主鏡 objective (可以是透鏡 lens 或反射鏡 mirrors)，相對第二塊鏡片，它有較長的焦距，而直徑也較大。如果望遠鏡的主鏡是一塊透鏡，我們稱之為折射式的望遠鏡 refractors；反之若主鏡是一塊反射鏡，我們稱之為反射式望遠鏡 reflectors。而光線經過主鏡後到達第二塊鏡片，那塊鏡片，我們稱之為目鏡 eyepiece。目鏡的焦距相對主鏡短很多。

望遠鏡的原理其實很簡單，主鏡把觀測中的物件形成一個倒轉的真像，如果我們把一塊投影板放在主鏡焦點處，就可看到影像，甚至可以把它拍攝下來。

主鏡的面積決定了收集光線的多少。面積越大，能夠收集的光線越多，這就是望遠鏡的集光率。如果主鏡的直徑增加十倍的話，由於面積是長乘闊，所以面積將增加100倍，那收集到的光線也會多100倍。

望遠鏡主鏡的直徑是天文學家認為最重要的資料，若你有一台望遠鏡，人家總是問你那台望遠鏡是多少吋直徑，因為主鏡的直徑關聯著吸收光線的多少。

不要小看一塊1厘米為主鏡的望遠鏡，它的集光率已經比我們的眼睛多出大約四倍了。例如夏威夷的 10米 蓋客望遠鏡 Keck Telescope，其直徑約為我們人們眼睛的2000倍，即比我們的眼球的集光率高出四百萬倍 (4,000,000倍)。

夏威夷的蓋客望遠鏡
Credit: Scott Kardel, W.M.Keck Observatory

直徑大的望遠鏡除了可以吸收更多光線外，另一個好處是，我們可以在主鏡的焦點處放入一部相機或感應器，然後長時間把光線累積在該處，讓感應器中的相片長時間曝光。曝光時間越長，便可以看到越暗淡的物體。我們在天文書籍中可以看到很多美麗的天文相片，這些相片大部份都是透過望遠鏡再利用長時間的曝光拍攝下來的，所以有部份影像，我們是不能在望遠鏡中直接用肉眼看到如此美麗的圖像。

我們人類的肉眼，需要有效地記錄物件的動作，所以我們的腦會每秒鐘把我們看到的影像清除很多次，所以，我們不能長時間把光線聚集在眼睛裏。但我們的望遠鏡，卻能辦得到，它可以測量到比我們肉眼看到暗淡1億倍的星星呢！

編寫：蔡錦滔

(本文曾發表於本會2004年12月號會訊中)