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滤光片

彩色滤光片

  首先我要指出滤光片的一个共性,就是没有任何滤光片能让天体的成像变得更明亮,因为所有的滤光片都会吸收某些波长,从而使物体变得更暗。所以当你听到某人说“啊.通过这个滤光片看星云真亮”时。他实际想说的是:“啊,这个滤光片让星云看起来真明显。”

  根据我的经验,处于初学阶段的业余天文爱好者们都有点害怕滤光片。他们对于滤光片的用处不完全理解.不很清楚要用滤光片去看什么,而通过滤光片看到的景象也让他们提不起兴趣。这也许是因为很多人足从审美的角度出发去评价看到的天体景象的。而滤光片有很多用处,使天体变得美丽动人却并不在其中。使用它们的目的是突出亮度上的差异。实际上,几乎所有对滤光片的批评都表现出观测者以为滤光片应能改变颜色,而非改变亮度。

  滤光片能够克服因为大气散射造成的图像劣化,它们可以分离从行星大气不同高度发出的光线,还可以增加不同颜色的区域间的反差。虽然滤光片无法改变望远镜本身的缺陷,但能够使得图像轮廓更为清晰,甚至对一个光学质量不很好的系统也是如此。

  滤光镜的类别标示在它的金属环外。在他用时,滤光镜经常旋进目镜筒中。所有滤光镜都加工有和目镜筒内侧相同的螺纹。大多数滤光镜町以用在1.25英寸接口的目镜上,有些则能与2英寸目镜相配。有些情况下,观测者喜欢手持滤镜,并把滤镜放在目镜的接目镜和眼镜之间来回移动。这样做可以随时比较加或不加滤镜的图像差别,但要注意这样做容易失手将滤镜掉落摔坏,尤其是在寒冷的天气里戴着手套手感迟钝的时候。有些厂家由此推出滤镜转盘,上面可以同时安装4只滤镜以供快速变换之用。我认识的多数人会把其中一个滤镜的位置空着。这样就可以方便地研究没有滤镜时候的效果。

  滤镜的作用足“过滤”或者阻挡光谱中的某一部分(通常是很大的一部分),只让特定的部分通过滤镜进入视场。滤镜外观颜色标示它允许哪种颜色的光通过。一块彩色滤镜是由它的雷登编号表示的。雷登体系是由柯达公司在1909年建立的,并从此以后成为通用标准,无论是摄影、天文还是其他用途的滤光镜都统一使用这个标准。

  请注意因为会影响光通量,所以滤光片在大型望远镜上使用时效果才好。我曾在一个视宁度极佳的晚上试图在我的100毫米折射镜上使用紫色滤镜观测金星云带,结果根本无法工作,因为只有3%的光能透射过来。但是,同样的滤镜在300毫米SET上能容易地分辨出那些特征。

  在本章节里,我们将讨论在各个天体上使用滤镜的效果。在互联网站http://sciastro.net/portia/advice/tilters.htm上有一篇SusanCarroll的文章,很好地描述了彩色滤镜的用法。

  下面的表格罗列了常用的彩色滤镜和各自的透过率。

 

  亚利桑那州Sierra Vista的Jeff Medkeff曾经这样建议道:“如果我只能保留2块滤镜,我将选择2l号橙色和82A浅蓝。如果能再加一只,我会要25A红色。要是能选择第四只,它会是80A深蓝。我认为这也是你应该配备的第一组滤镜。”他还有一篇关于彩色滤镜的精彩文章,见http://www.roboticobservatory.com/jeff/observing/colorfilter/index.htm。

  天文爱好者经常使用彩色滤镜来抑制大气的影响,这在某种程度上稍微有一点作用。通过25A红色滤镜观测地平低处的天体,当天体逐渐升高时改用不那么红的滤镜,据说这样做可以改善图像。

  这种想法是有一些根据的。空气的散射相当于在观测者和天体之间加入了一层照亮的薄纱。科学家们已经证明,在地球大气中给定尺寸的粒子所造成的散射与入射光波长的4次方成反比。所以,400nm的紫光受到的反射是800nm的深红光的16倍,这也是为什么在白天天空呈现蓝色。所以使用红色滤镜能够把受散射最轻微的红光保留下来进行观察。

  可惜的是,尽管学术上是这样解释,实际上我发现这种做法带来的改善是微乎其微。用一只25A红色滤镜来抑制大气视宁度的影响,就算有点作用也是极其有限的。所以我几乎从不用它观测地平附近的目标。

专用滤镜

中性密度滤镜

  另一种常用的滤镜是中性密度滤镜。这种滤镜通过吸收来减弱整个的光量.但不滤除任何特定的颜色。目视使用的中性密度镜的减光范围从80%到低于l%。更低的透过率可以通过将滤镜叠加使用来达到。总体来说,较浅的中型密度滤镜用于行星的观测,较深的则用来观测月亮。请注意没有任何中性密度滤镜在测试时是真正“中性”的但对于目视而言是完全够用的。

偏振镜

  偏振镜只让某个偏振方向的光线通过,从而可以减小眩光。在双星观测中,当其中一颗星比另一颗亮很多时,观测者常常使用单片的偏振滤光镜,希望这样能够降低主星的光芒,使得暗弱的伴星能被看到。

  有些观测者在满月期间使用偏振滤光镜观测深空天体。他们报告说在距离月亮60°的地方这种方法可以极大地提高反差,而当目标距离月亮80°到90°时,改善的结果是惊人的,虽然这主要局限在低放大率的观测。对于恒星类目标,偏振滤光片在低放大倍数下只有少许帮助,能达到的极限星等和你用一只高倍目镜看到的一样。

  用交叠的偏振滤光镜可以制成衰减可调的中性密度滤光镜,它可以让人在观测之中调整图像的亮度。两层偏振滤光片安装在可以旋转的框架上,总的透过率可以在3%~40%之间变化。这种滤光镜最常用在月亮观测中。

Baader月光/天光滤镜

  尽管有这样一个名字,这种滤镜并不是用来观测月亮的,而是用来滤除因为月亮或其他光源造成的天光的。在写这本书时我还没有使用过,但我看到的报告足令人振奋的。显然,Baader滤镜可以阻绝月亮造成的散射光和光晕,而且比深空天体滤镜保留了更多的细节。通过Baader滤镜看星星会比通过深空滤镜要明亮和易见,它们之间透过率和反差的差别也是非常明显的。

消紫滤镜

  华盛顿州Kirkland的天狼星光学公司(Sirius Optics)生产了一种叫做“消紫色”的MV1滤镜。MV1可以减小在低档消色差折射镜中仍然可见的蓝紫色边缘,而在做到这点的同时目标的颜色并未明显改变。在使用中发现MV1会稍微渗入一点点颜色,所以天狼星光学公司又生产了第二代的MV20消紫滤镜。

  使用MV1滤镜所得出的结论是:1)能够减少图像的假色;2)使得对焦更为容易。后一点是因为无法对焦的那部分光减少了,所以更容易发现最佳的焦点位置。我在我的100毫米消色差折射镜上验证了上面的说法。

可调行星观测滤镜

  人狼星光学公司生产的另一种滤镜是可调彩色滤光镜。在封装的壳体内有一个彩色转盘,当旋转它时就会改变透射波长。这种滤镜很有魔力,你的注意力甚至会被吸引到来回地变换转盘上而忽略掉这个滤镜正在揭示出来的一些细节。计划花一些时间来用它观测行星吧,这可是一种享受。

光害抑制滤镜

  光害抑制滤镜(LPR)分为两类:宽带和窄带的。这里的频带指的是滤镜允许透过的光谱波长范同。制造商和销售商通常把宽带滤镜称作成光害抑制滤镜。在中等城市中使用这类滤镜会使得图像有一定改善。但是,这并没有消除光污染带来的影响。对于这个主题,堪萨斯城Lymax Astronomy公司的Bob Haler曾经说过:

  “在我个人看来,对滤除光污染唯一有奇效的滤镜是OⅢ滤镜。我曾经在类似到处都是汞灯的停车场那样的严重光污染的环境中使用Lumicon的OⅢ滤镜,看到了效果非常出色的环状星云、哑铃星云和其他亮星云。我不是说这些星云看起来像是在远离城市灯光的黑暗地点所见的那样,而是说你可以看到相对较好的效果。并且还能在一些不太理想的观测地点——例如附近学校的操场上——把这些展示给别人。”

  有很多种各式各样的宽带滤镜,虽然一直被告知说它们值这些钱,但我对此有所保留。我不能绝对地说它们挡不住一些不希望的光线,但事实上在轻微光污染或者比较黑暗的地方使用这些滤镜时效果才会比较理想。窄带滤镜则完全是另一回事情,是我们需要在此认真讨论的。让我们看一下Bob最常用的几种。

OⅢ滤镜

  之所以叫这个名字.是因为这种滤镜只允许二次电离的氧原子所发出的谱线透过。注意,0Ⅲ表示的是二次电离:OⅠ是自然状态下的氧,0Ⅱ是一次电离后的氧,而OⅢ是二次电离后的氧(看来天文学不是唯一一个有很多怪异的术语和名词的学科。)总体来说,OⅢ滤镜的通带宽度约10nm,中心涵盖了波长为496nm和501nm的一对谱线。用它来观测行星状星云和超新星遗迹特别有利。其他的星云也不要忽略,特别是当星云比较明亮而光污染比较历害时(例如尝试一下M42猎户座大星云)。

  观测提示:尝试用OⅢ观测一些有难度的双星。有些观测者报告说对于亮度相差很大的双星如果使用OⅢ滤镜观测会有很好的效果。

UHC滤镜

  这个滤镜的通带宽度比其他窄带滤镜要大,达到22~26nm,但比任何宽带滤镜要狭窄得多。使用时天空背景会变得暗些,而星星会略偏一点蓝色。各类星云,特别是那些弥漫的和较亮的星云适合用UHC滤镜观测。

H-Beta(Hβ)滤镜

  这个滤镜的带宽最窄,只有8nm。中心波长是位于486nm的氢的β谱线。天文爱好者购买它的目的只有一个,就是观测难于捕获的猎户座马头星云,而且确实有效。我曾使用Hβ滤镜在150~750毫米口径的望远镜上观测过马头星云。还有其他的少数几个星云也可以用Hβ滤镜取得好效果,包括英仙座的加州星云,但屈指可数。

  这些窄带滤镜可以从很多望远镜销售商处购得。

  在继续之前Bob Haler的另一个建议供大家参考:

  有时你会在星空聚会或者特价销售时发现有一些“外观污损”的减价滤镜,而检查一下并没有什么大问题,仅仅是看上去不太美观。这些滤镜仍能提供很好的效果,同时能为你节约可观的费用。

节选自由:(美)迈克尔·E·白凯奇著,李元/马星垣/齐锐/曹军译的《剑桥天文爱好者指南》

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