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最初的想法并非伽利略，是受人啟發(fā)才自制并改進(jìn)的，但基于他的貢獻(xiàn)，大家都認(rèn)為他是望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明者。
17世紀(jì)初的一天，荷蘭密特爾堡鎮(zhèn)一家眼鏡店的主人科比斯赫，他為檢查磨制出來的透鏡質(zhì)量，把一塊凸透鏡和一塊凹鏡排成一條線，通過透鏡看過去， 發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處的教堂的塔好象變大而且拉近了，于是在無意中發(fā)現(xiàn)了望遠(yuǎn)鏡原理。1608年他為自己制作的望遠(yuǎn)鏡申請(qǐng)專利，并遵從當(dāng)局的要求，造了一個(gè)雙筒望遠(yuǎn)鏡。據(jù)說密特爾堡鎮(zhèn)好幾十個(gè)眼鏡匠都聲稱發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡，不過一般都認(rèn)為利比赫是望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明者。
望遠(yuǎn)鏡發(fā)明的消息很快在歐洲各國流傳開了，意大利科學(xué)家伽利略得知這個(gè)消息之后，就自制了一個(gè)。第一架望遠(yuǎn)鏡只能把物體放大3倍。一個(gè)月之后，他制作的第二架望遠(yuǎn)鏡可以放大8倍，第三架望遠(yuǎn)鏡可以放大到20倍。1609年10月他作出了能放大30倍的望遠(yuǎn)鏡。
伽里略用自制的望遠(yuǎn)鏡觀察夜空，第一次發(fā)現(xiàn)了月球表面高低不平，覆蓋著山脈并有火山口的裂痕。此后又發(fā)現(xiàn)了木星的4個(gè)衛(wèi)星、太陽的黑子運(yùn)動(dòng)，并作出了太陽在轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)論。
幾乎同時(shí)，德國的天文學(xué)家開普勒也開始研究望遠(yuǎn)鏡，他在《屈光學(xué)》里提出了另一種天文望遠(yuǎn)鏡，這種望遠(yuǎn)鏡由兩個(gè)凸透鏡組成，與伽利略的望遠(yuǎn)鏡不同，比伽利略望遠(yuǎn)鏡視野寬闊。但開普勒沒有制造他所介紹的望遠(yuǎn)鏡。沙伊納于1613年—1617年間首次制作出了這種望遠(yuǎn)鏡，他還遵照開普勒的建議制造了有第三個(gè)凸透鏡的望遠(yuǎn)鏡，把二個(gè)凸透鏡做的望遠(yuǎn)鏡的倒像變成了正像。沙伊納做了8臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，一臺(tái)一臺(tái)地云觀察太陽，無論哪一臺(tái)都能看到相同形狀的太陽黑子。因此，他打消了不少人認(rèn)為 黑子可能是透鏡上的塵埃引起的錯(cuò)覺，證明了黑子確實(shí)是觀察到的真實(shí)存在。在觀察太陽時(shí)沙伊納裝上特殊遮光玻璃，伽利略則沒有加此保護(hù)裝置，結(jié)果傷了眼睛，最后幾乎失明。
荷蘭的惠更斯為了提高望遠(yuǎn)鏡的精度在1665年做了一臺(tái)筒長近6米的望遠(yuǎn)鏡，來探查土星的光環(huán)，后來又做了一臺(tái)將近41米長的望遠(yuǎn)鏡。
使用物鏡和目鏡的望遠(yuǎn)鏡稱為折射望遠(yuǎn)鏡，即使加長鏡筒，精密加工透鏡，也不能消除色象差，1668年英國科學(xué)家反射式望遠(yuǎn)鏡，斛決了色象差的問題。第一臺(tái)反望遠(yuǎn)鏡非常小，望遠(yuǎn)鏡內(nèi)的反射鏡口徑只有2.5厘米，但是已經(jīng)能清楚地看到木星的衛(wèi)星、金星的盈虧等。1672年牛頓做了一臺(tái)更大的反射望遠(yuǎn)鏡，送給了英國皇家學(xué)會(huì)，至今還俁存在皇家學(xué)會(huì)的圖書館里。
牛頓曾認(rèn)為折色象差不可救藥，后來，證明過分悲觀。1733年英國人哈爾制成一臺(tái)消色差折射望遠(yuǎn)鏡。1758年倫敦的寶蘭德也制成同樣的望遠(yuǎn)鏡，他采用了折光原則不同的玻璃分別制造凸透鏡和凹透鏡，把各自形成的有色邊緣相互抵消。
但是要制造很大透鏡不容易，目前世界上最大的一臺(tái)折射式望遠(yuǎn)鏡直徑為102厘米，安裝在雅弟斯天文臺(tái)。
反射式望遠(yuǎn)鏡存在天文觀測中發(fā)展很快，1793年英國赫瑟爾制做了反射式望遠(yuǎn)鏡，反射鏡直徑為130米，用銅錫合金制成，重達(dá)1噸。1845年英國的洛斯制造的反射望遠(yuǎn)鏡，反射鏡直徑為1.82米。1913年在威爾遜山天文臺(tái)反望遠(yuǎn)鏡，直徑為254米。1950年在帕洛瑪山上安裝了一臺(tái)直徑5.08米反射鏡的反射式望遠(yuǎn)鏡。1969年在蘇聯(lián)高加索北部的帕斯土霍夫山 上裝設(shè)了直徑為6米的反射鏡，它是當(dāng)時(shí)世界上最大的反射式望遠(yuǎn)鏡，現(xiàn)在大型天文臺(tái)大都使用反射式望遠(yuǎn)鏡。
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