具体描述
本书是近年来全国乃至全球唯一一本全面介绍各类天文望远镜原理和设计的科技类专著。全书内容涵盖各类光学天文望远镜的原理、技术及设计，还包括主动光学和自适应光学、人造引导星、斑点、能量和振幅干涉仪、口径综合、全息面形测量、红外信号调制、光学桁架、隐形面形设计、激光干涉仪、切伦科 夫荧光探测器、大视场后向反射器、Ｘ射线和γ射线的成像、精密测量系统等等。望远镜的各个专门部件的设计原理分别在相关的章节中进行介绍，帮助读者将原理应用到各类望远镜中。德国施普林格出版公司正在积极引进本书的英文版，预计英文版将于四年内出版。
作者简介
程景全，美国国立射电天文台研究员。1984年于英国获得博士学位，先后就职和访问过中国科学院南京天文光学研究所、紫金山天文台、英国格林尼治天文台、爱丁堡天文台、欧洲南方天文台等。参加和主持英国4.2米光学望远镜，英国3.8米红外望远镜、15米英国-荷兰毫米波望远镜，中国1.05 米光学望远镜、13.7米毫米波望远镜等的设计、调整和安装工作，担任部分工程项目副总指挥，获国家科技进步二等奖。曾任中国科学院第一届天文委员会委员。
1991年程景全应邀在贝尔实验室作学术报告，当时诺贝尔奖获得者 史密斯教授称赞他是“懂望远镜的学者”，并推荐其参加了世界上规模巨大的阿塔卡玛大毫米波阵的工作。
目录信息
第一章 光学天文望远镜基础
1.1 光学天文望远镜的发展
1.2 天文学对光学天文望远镜的要求
1.2.1 角分辨率和大气扰动
1.2.2 聚光本领和极限星等
1.2.3 视场和综合效率
1.2.4 大气窗口和台址选择
1.3 天文光学基础
1.3.1 光学天文望远镜的基本光路
1.3.2 像差和基本计算公式
1.3.3 望远镜系统的主要像差公式
1.3.4 像场改正器的设计
1.3.5 光线追踪、点图和评价函数
1.4 现代光学理论
1.4.1 光学传递函数
1.4.2 波像差和调制传递函数
1.4.3 斯特尔比
1.4.4 星像的空间频率
1.4.5 拼合镜面的成像特点
参考文献
第二章 光学望远镜镜面设计
2.1 光学镜面的设计要求
2.1.1 镜面面形的基本要求
2.1.2 镜面误差和镜面支承系统
2.1.3 镜面误差的贴合和斜率误差的表示
2.2 减轻镜面质量的意义和途径
2.2.1 减轻镜面质量的必要性
2.2.2 薄镜面
2.2.3 蜂窝镜面的设计
2.2.4 多镜面望远镜的结构
2.2.5 拼合镜面望远镜
2.2.6 金属和其他轻型镜面
2.3 光学镜面的加工和支承
2.3.1 光学镜面的材料特性
2.3.2 光学镜面的加工
2.3.3 光学镜面的镀膜
2.3.4 光学镜面的支承结构
2.4 光学镜面的检测
2.4.1 镜面检测方法
2.4.2 计算机全息图检测方法
2.4.3 移相干涉仪和动态移相干涉仪
2.4.4 子口径缝合(Subaperture Stitiching,SAS)检验方法
2.4.5 软件光学检测方法
2.5 镜面宁静度和杂散光的控制
2.5.1 镜面宁静度
2.5.2 杂散光的控制
2.5.3 太阳望远镜和日冕仪的设计
参考文献
第三章 天文望远镜的结构和控制
3.1 望远镜的机架结构
3.1.1 赤道式天文望远镜
3.1.2 地平式天文望远镜
3.1.3 六杆万向平台式天文望远镜
3.1.4 固定镜面和固定高度角装置
3.2 望远镜的镜筒和其他结构设计
3.2.1 望远镜镜筒的误差要求
3.2.2 望远镜的镜筒设计
3.2.3 副镜的四翼梁设计
3.2.4 望远镜轴承的设计
3.2.5 望远镜的静态结构分析
3.3 望远镜驱动和控制
3.3.1 望远镜的基本运动方式
3.3.2 传动机构设计的基本动向
3.3.3 望远镜的轴角位置指示
3.3.4 望远镜指向误差的校正
3.3.5 望远镜的伺服控制
3.3.6 光电导星
3.4 望远镜的动态结构分析
3.4.1 风和地震波的能量谱
3.4.2 望远镜的动态模拟
3.4.3 望远镜的结构控制模拟
3.4.4 望远镜的振动控制
3.4.5 自适应控制中的卡尔门滤波器
3.4.6 望远镜的基础设计
参考文献
第四章 主动光学和自适应光学
4.1 主动光学和自适应光学的基本原理
4.2 波阵面传感器
4.2.1 哈特曼一肖克波阵面探测器
4.2.2 金字塔棱镜传感器
4.2.3 干涉仪式波阵面传感器
4.2.4 相位对比波阵面传感器
4.3 触动器、变形镜、相位校正器和精密测量装置
4.3.1 触动器
4.3.2 变形镜
4.3.3 液晶相位改正器
4.3.4 精密计量系统
4.4 主动光学系统
4.4.1 单镜面系统的主动光学
4.4.2 拼合镜面系统的主动光学
4.5 相位差传感器
4.5.1 色散条纹相位差传感器
4.5.2 样板式相位差传感器
4.5.3 杨肖克哈特曼相位差传感器
4.5.4 马赫章 德相位差传感器
4.5.5 金字塔棱镜相位差传感器
4.6 曲率传感器和摆镜补偿装置
4.6.1 曲率传感器和摆镜补偿装置
4.6.2 双星像曲率传感器
4.6.3 单星像波阵面和曲率传感器
4.6.4 小摆动镜和曲率补偿装置
4.7 大气扰动的补偿和人造激光星
4.7.1 自适应光学对大气挠动的补偿
4.7.2 人造激光星和自适应光学
4.7.3 激光星的其他限制
4.8 大气断层成像和多层共轭自适应光学
4.8.1 大气断层成像分析
4.8.2 多层共轭自适应光学
4.8.3 自适应副镜的设计
参考文献
第五章 天文光学干涉仪及其他
5.1 斑点干涉和斑点遮挡
5.2 迈克尔逊干涉仪
5.3 斐索成像干涉仪
5.4 口径遮挡干涉仪和超级望远镜
5.4.1 口径遮挡干涉仪
5.4.2 超级望远镜
5.5 强度干涉仪
5.5.1 强度干涉仪
5.5.2 频谱型强度干涉仪
5.6 光学振幅干涉仪
5.7 射电干涉仪和光学干涉仪的区别
5.8 光学切趾法和星冕仪
5.8.1 相位引导下的振幅分布切趾法
5.8.2 光瞳相位调制切趾法
5.8.3 口径变异遮挡切趾法
参考文献
第六章 空间光学望远镜及其发展
6.1 轨道空间环境及轨道选择
6.1.1 空间轨道简介
6.1.2 轨道空间的温度环境
6.1.3 轨道空间的其他环境
6.2 空间望远镜的姿态控制
6.2.1 空间望远镜的姿态传感器
6.2.2 空间望远镜的姿态触动器
6.3 空间光学望远镜工程
6.3.1 哈勃空间望远镜
6.3.2 依巴谷、开普勒和盖亚空间望远镜
6.3.3 韦伯空间望远镜
6.3.4 光学传递函数差分检验方法
6.3.3 空间光学干涉仪
参考文献
第七章 射电天文望远镜基础
7.1 射电望远镜的发展历史
7.2 天文学对射电望远镜的要求
7.3 大气射电窗口和台址选择
7.4 射电望远镜的基本参量
7.4.1 天线方向图
7.4.2 增益
7.4.3 天线温度和噪声温度
7.4.4 天线效率
7.4.5 天线的极化特性
7.4.6 射电望远镜基本参数的选择
7.4.7 偏轴射电望远镜的特性
7.5 射电望远镜的接收器
参考文献
第八章 射电天文望远镜的设计
8.1 天线的误差理论和保形设计
8.1.1 电磁波透射损耗
8.1.2 天线的误差理论
8.1.3 天线的保形设计
8.1.4 天线表面的最佳抛物面贴合
8.1.5 射电望远镜镜面和接收器位置允差
8.1.6 副镜支承的口径遮挡和天线噪声
8.1.7 应用光线追迹进行表面贴合
8.2 射电望远镜的结构设计
8.2.1 射电望远镜的基本结构形式
8.2.2 抛物面射电望远镜的设计
8.2.3 风对射电望远镜的影响
8.2.4 射电望远镜的主动控制
8.3 射电天文干涉仪
8.3.1 射电干涉仪的基本原理
8.3.2 综合口径望远镜
8.3.3 维纳辛钦和范西特译尼克定理
8.3.4 定标校正：观测后的主动光学
8.3.5 甚大阵、新甚大阵和平方千米阵
8.3.6 甚长基线干涉仪
8.3.7 空间射电干涉仪
参考文献
第九章 毫米波和亚毫米波望远镜
9.1 温度对毫米波和亚毫米波望远镜的影响
9.1.1 毫米波和亚毫米波望远镜的特点
9.1.2 天线温度环境
9.1.3 热量传递公式
9.1.4 面板的温度考虑
9.1.5 背架的温度考虑
9.2 毫米波和亚毫米望远镜的结构设计
9.2.1 面板的要求和加工
9.2.2 背架和其他结构
9.2.3 摆动副镜的设计
9.2.4 传感器、精密计量装置和光学指向望远镜
9.2.5 毫米波望远镜中的主动光学
9.2.6 望远镜的雷电保护
9.3 碳纤维合成材料
9.3.1 碳纤维合成材料的性质
9.3.2 异形三明治结构的温度变形
9.3.3 碳纤维和金属的接头
9.4 全息检测和准光学理论
9.4.1 全息面形检测
9.4.2 天线的面板调整
9.4.3 准光学理论
9.4.4 广谱平面天线的应用
参考文献
第十章 红外、紫外、X射线和γ射线望远镜
10.1 红外望远镜
10.1.1 红外望远镜的基本要求
10.1.2 红外望远镜的结构特点
10.1.3 球载和空间红外望远镜
10.2 X射线和紫外线望远镜
10.2.1 X射线的基本特性
10.2.2 X射线成像望远镜
10.2.3 多层圆锥薄片和多层广谱镀层望远镜
10.2.4 空间X射线望远镜
10.2.5 微角秒Ｘ射线成像仪
10.2.6 紫外天文卫星
10.3 γ射线望远镜
10.3.1 γ射线的基本特点
10.3.2 γ射线编码孔望远镜
10.3.3 γ射线探测器
10.3.4 康普顿散射和电子对望远镜
10.3.5 γ射线空间望远镜
10.3.6 大气切伦科夫望远镜
10.3.7 沿展式大气雨阵
10.3.8 地面γ射线望远镜
参考文献
第十一章 引力波、宇宙线和暗物质望远镜
11.1 引力波望远镜
11.1.1 引力波理论概述
11.1.2 谐振式引力波望远镜
11.1.3 激光干涉仪式引力波望远镜
11.1.4 新一代激光干涉仪引力波望远镜
11.1.5 重要的引力波望远镜
11.1.6 其他引力波和重力望远镜
11.2 宇宙线望远镜
11.2.1 宇宙线频谱
11.2.2 扩展式大气雨望远镜阵
11.2.3 宇宙线荧光探测器
11.2.4 宇宙线磁谱仪
11.3 暗物质望远镜
11.3.1 冷和热暗物质
11.3.2 中微子探测方法
11.3.3 中微子望远镜
11.3.4 τ子中微子的探测
11.3.5 冷暗物质的探测
参考文献
第十二章 天文望远镜综述
12.1 引言
12.2 电磁波和地球大气层
12.3 非电磁波望远镜
12.4 地面天文望远镜
12.5 空间天文望远镜
12.6 人类空间探索
12.6.1 月球
12.6.2 水星
12.6.3 金星
12.6.4 火星
12.6.5 木星
12.6.6 土星、天王星、海王星和冥王星
12.6.7 小行星和彗星
12.7 侦察望远镜
参考文献
附录1望远镜名称的缩写
附录2标准单位的中、英文缩写
· · · · · · (收起)
读后感
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用户评价
这本书最让我感到耳目一新的是它对**先进成像技术**的整合叙述。它没有固步自封于传统的折射镜和反射镜系统，而是花了相当的篇幅介绍了**自适应光学系统（AO）**的**波前传感器设计**以及**快速变形镜的驱动策略**。作者对**剪切干涉仪在镜面初次检测中的应用**的介绍，简洁而精准地勾勒出了高精度光学检测的流程。我尤其赞赏它对**大型主镜的制造工艺，如离心铸造和低温研磨的流程对比**的探讨，它不仅描述了“是什么”，更解释了“为什么选择这种方法”。这种跨学科的整合能力，使得整本书的视野非常开阔。读完关于**焦平面探测器（CCD/CMOS）的像面匹配与消像散设计**的章节，我才真正理解，为什么高端天文相机总是需要定制光学接口，而不是简单地将探测器放在焦面上。这本书对**光学设计软件（如Zemax/Code V）的高级宏命令应用**的间接提及，也暗示了现代设计流程的数字化和自动化趋势。
评分老实说，这本书的数学推导部分略显“硬核”，对于非专业背景的读者来说，可能需要花费大量时间来消化其中的**傅里叶光学变换**和**矩阵光学运算**。然而，正是这种不妥协的严谨性，赋予了它无与伦比的权威性。特别是在**望远镜的焦距和放大倍率的定义域分析**那一节，作者深入探讨了在不同观测目标（行星、深空星云）需求下，参数选择的边界条件和最优解空间。我发现，它对**巡天望远镜的扫描模式对数据采集效率的影响**的分析，非常具有前瞻性，这已经超出了传统光学设计的范畴，而更偏向于**天文观测策略与硬件性能的耦合研究**。书中关于**蔡司对焦系统（Zeiss-style focusing mechanism）**的机械原理描述，简直是机械工程的艺术品，通过详尽的剖面图展示了如何实现微米级的精确移动而不引入反冲。这本书与其说是一本“原理”书，不如说是一本关于**如何将理论物理转化为可操控的精密仪器**的实战手册，知识密度极高，每翻一页都需要重新整理思路。
评分这本书的叙事风格，简直就像一位经验丰富的老工匠在耐心地向你传授祖传的秘诀，充满了烟火气和实战经验。它没有过多纠缠于那些过于理论化、脱离实际的光线追迹算法，而是将重点放在了**大型天文台设计中必须面对的工程挑战**。比如，书中花了大量篇幅讨论**镜面支撑结构的热稳定性**，如何通过**主动光学系统（AOS）**来补偿大气湍流和镜面形变，这些都是在实验室小口径实验中体会不到的深刻教训。我尤其欣赏作者对**焦平面弯曲与视场像差的平衡**的论述，他坦诚地指出，在追求超大视场时，总需要在某些指标上做出“痛苦的妥协”，并给出了不同妥协方案的后果预测。读到关于**镀膜技术对杂散光抑制**作用的部分时，我仿佛身临其境地站在了洁净室里，感受着镀膜工程师的精细操作。这本书给我的感觉是，它不只是教你如何“设计”一个望远镜，更是教你如何“建造”一个能稳定运行数十年的天文利器，里面充满了关于**材料选择、装配公差和长期维护**的宝贵经验。
评分这本书简直是光学领域的“圣经”！我花了整整一个星期才啃完第一遍，感觉自己的世界观都被彻底刷新了。作者在阐述**衍射极限**时，那种层层递进的逻辑推导，简直是教科书级别的清晰。他没有仅仅停留在公式的堆砌上，而是通过一系列精心设计的**光阑形状对点扩散函数（PSF）的影响**的案例，将抽象的波动光学概念具象化了。特别是关于**阿贝数和色差校正**那一章，我一直以为自己对复消色差镜头的理解还算到位，但读完后才发现，原来在**不同波段折射率的微小差异**如何被巧妙地转化为设计约束，才是真正考验设计者功力的核心。这本书对**望远镜系统的MTF（调制传递函数）分析**的深度，远超出了我之前接触过的任何资料。它详细剖析了如何从系统层面优化像差，而不是仅仅依赖于某个单一镜片的曲率。如果你想真正掌握现代高性能光学系统的设计精髓，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种**系统工程的思维方式**。那种对细节的极致追求，让我对那些精密制造的光学仪器产生了前所未有的敬畏。
评分这本书的阅读体验是一次对“光学美学”的重新审视。作者对于**望远镜结构布局的美感**有着独到的见解，他强调，一个好的光学系统不仅要性能卓越，在结构上也要追求**刚度与轻量化的和谐统一**。他对**桁架结构和真空支撑系统**的稳定性分析，充分展现了结构工程与光学性能之间的微妙平衡。我特别喜欢他讲述**望远镜的机械对中（Alignment）过程**，那种需要耐心和高度集中力的步骤，被描述得极富画面感，仿佛能闻到现场调试时的精密仪器气味。书中对于**望远镜整体误差预算的分配**的讲解，是极其实用的。它教你如何把一个宏大的性能指标，层层分解到镜片公差、装配误差、热漂移等具体可控的参数上，并且明确指出哪些误差是“致命的”，哪些是可以通过后期补偿的。这本书不仅仅是理论的堆砌，更是一份对**工程伦理与设计哲学的思考**，教人如何在有限的资源和制造精度下，最大限度地逼近理想的光学性能。
评分时隔多年，终于有新版本了！期待程老师回来开讲座~
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