2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫——天文儀器：望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展史考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項(xiàng)字母填入括號內(nèi)）1.被普遍認(rèn)為是世界上第一臺實(shí)用望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明者通常是誰？A.開普勒B.伽利略C.牛頓D.李普希茨2.早期折射式望遠(yuǎn)鏡主要存在什么光學(xué)缺陷？A.球差B.色差C.像散D.放大率不足3.為了解決折射式望遠(yuǎn)鏡的色差問題，誰發(fā)明了反射式望遠(yuǎn)鏡？A.開普勒B.伽利略C.牛頓D.哈勃4.牛頓式反射望遠(yuǎn)鏡使用什么曲面作為主鏡？A.凸透鏡B.凹透鏡C.凹面鏡D.凸面鏡5.卡塞格林式望遠(yuǎn)鏡屬于哪種類型的望遠(yuǎn)鏡？A.折射式B.單反射式C.折反射式D.多鏡面式6.施密特-卡塞格林望遠(yuǎn)鏡結(jié)合了哪種鏡片和哪種反射鏡？A.凸透鏡和凹面鏡B.凹透鏡和凸面鏡C.平面鏡和凹面鏡D.施密特校正鏡和卡塞格林反射鏡7.能夠克服地球大氣湍流影響，實(shí)現(xiàn)更高地面分辨率的望遠(yuǎn)鏡是？A.干涉望遠(yuǎn)鏡B.空間望遠(yuǎn)鏡C.多鏡面望遠(yuǎn)鏡D.折射望遠(yuǎn)鏡8.下列哪位天文學(xué)家使用自制的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行了開創(chuàng)性的天文觀測，并發(fā)現(xiàn)了木星的四顆最大的衛(wèi)星？B.牛頓C.開普勒D.哈勃9.望遠(yuǎn)鏡的集光本領(lǐng)主要取決于什么因素？A.放大率B.分辨率C.孔徑大小D.鏡片/反射鏡材質(zhì)10.世界上最大、最著名的單口徑望遠(yuǎn)鏡之一帕洛馬山50英寸望遠(yuǎn)鏡屬于哪種類型？A.牛頓式反射鏡B.卡塞格林反射鏡C.施密特-卡塞格林折反射鏡D.阿爾馬-赫歇爾望遠(yuǎn)鏡11.導(dǎo)致地面望遠(yuǎn)鏡分辨率受限制的主要因素是什么？A.望遠(yuǎn)鏡質(zhì)量B.孔徑大小C.天文臺的地理位置D.天體亮度12.哈勃空間望遠(yuǎn)鏡之所以重要，部分原因在于它克服了什么限制？A.孔徑限制B.大氣吸收限制C.分辨率限制D.放大率限制13.伽利略望遠(yuǎn)鏡與牛頓望遠(yuǎn)鏡在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別是什么？A.是否使用反射鏡B.主鏡曲率C.是否包含透鏡D.放大倍數(shù)設(shè)計(jì)14.赫歇爾父子主要使用什么類型的望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行天文觀測，并發(fā)現(xiàn)了許多行星衛(wèi)星和星云？A.折射望遠(yuǎn)鏡B.反射望遠(yuǎn)鏡C.干涉望遠(yuǎn)鏡D.折反射望遠(yuǎn)鏡15.干涉望遠(yuǎn)鏡通過什么原理來獲得類似更大孔徑望遠(yuǎn)鏡的分辨率？A.光學(xué)系統(tǒng)疊加B.電子信號疊加C.多個望遠(yuǎn)鏡同時觀測同一目標(biāo)D.使用特殊濾光片二、填空題1.1609年，通過自制望遠(yuǎn)鏡首次觀測到木星四大衛(wèi)星和月球表面的環(huán)形山的著名天文學(xué)家是__________。2.反射式望遠(yuǎn)鏡能夠克服早期折射式望遠(yuǎn)鏡的__________缺陷。3.牛頓在1672年左右發(fā)明了使用__________和__________組成的反射式望遠(yuǎn)鏡。4.卡塞格林望遠(yuǎn)鏡將主凹面鏡的焦點(diǎn)放置在鏡筒前方，其結(jié)構(gòu)緊湊，屬于一種常見的__________望遠(yuǎn)鏡。5.為了觀測來自外太空的紫外和紅外輻射，科學(xué)家設(shè)計(jì)了專門的空間望遠(yuǎn)鏡，其中以觀測哈勃深空場而聞名的空間望遠(yuǎn)鏡命名為__________。6.望遠(yuǎn)鏡的分辨本領(lǐng)與其孔徑大小成__________比，與觀測波長成__________比。7.20世紀(jì)中葉，為了克服大氣對可見光觀測的影響，發(fā)展出利用激光束相干性進(jìn)行天文觀測的__________技術(shù)。8.世界上第一臺使用計(jì)算機(jī)控制的自動望遠(yuǎn)鏡是由美國天文學(xué)家__________和__________建造的。9.在望遠(yuǎn)鏡發(fā)展史上，從折射到反射，再到多種類型并存，體現(xiàn)了人類不斷追求更高_(dá)_________和__________的愿望。10.望遠(yuǎn)鏡的放大率與其物鏡焦距和目鏡焦距的關(guān)系是__________。三、簡答題1.簡述折射式望遠(yuǎn)鏡的基本工作原理及其面臨的主要光學(xué)挑戰(zhàn)（色差）。2.比較牛頓式反射望遠(yuǎn)鏡和卡塞格林式反射望遠(yuǎn)鏡在光學(xué)結(jié)構(gòu)和成像方面的主要區(qū)別。3.簡要說明哈勃空間望遠(yuǎn)鏡相對于地面大型望遠(yuǎn)鏡的主要優(yōu)勢及其意義。4.解釋什么是“分辨本領(lǐng)”，并說明影響望遠(yuǎn)鏡分辨本領(lǐng)的主要因素有哪些。5.提及兩位在望遠(yuǎn)鏡發(fā)展史上做出重要貢獻(xiàn)的天文學(xué)家，并分別說明他們的主要貢獻(xiàn)是什么。四、論述題1.從伽利略時代到現(xiàn)代空間望遠(yuǎn)鏡，簡要論述望遠(yuǎn)鏡技術(shù)的發(fā)展如何改變了人類對宇宙的認(rèn)識，并舉例說明不同類型的望遠(yuǎn)鏡在天文學(xué)研究中的具體應(yīng)用。2.分析望遠(yuǎn)鏡發(fā)展的歷史進(jìn)程中，技術(shù)創(chuàng)新（如反射鏡的發(fā)明、空間觀測的實(shí)現(xiàn)）與科學(xué)需求（如觀測更暗天體、探測不同波段的輻射）之間是如何相互驅(qū)動和促進(jìn)的。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.C4.C5.B6.D7.B8.A9.C10.B11.C12.B13.A14.B15.C二、填空題1.伽利略2.色差3.凹面鏡；平面鏡4.反射式5.哈勃6.正；反7.干涉8.沃爾特·巴德；埃德溫·哈勃9.集光本領(lǐng)；分辨本領(lǐng)10.物鏡焦距/目鏡焦距=放大率三、簡答題1.解析思路：折射望遠(yuǎn)鏡利用兩個透鏡（物鏡和目鏡）聚焦光線。物鏡將來自遠(yuǎn)處天體的平行光線匯聚在焦點(diǎn)附近形成一個倒立的實(shí)像，這個實(shí)像再被目鏡作為物體進(jìn)行放大，最終形成放大的虛像供人觀察。主要挑戰(zhàn)是色差，即不同顏色的光（不同波長）通過透鏡時折射率不同，導(dǎo)致焦點(diǎn)位置不同，使得成像帶有彩色邊緣，影響觀察清晰度。2.解析思路：牛頓式反射望遠(yuǎn)鏡使用一個凹面主鏡將光線反射并聚焦，通常在主鏡焦點(diǎn)附近放置一個小平面鏡將光線偏轉(zhuǎn)90度，使像形成在鏡筒一側(cè)，方便觀測。其結(jié)構(gòu)相對簡單，能直接觀測到焦點(diǎn)處的像?？ㄈ窳质椒瓷渫h(yuǎn)鏡則使用一個主凹面鏡和一個次凹面鏡（或平面鏡），光線經(jīng)主鏡反射后，在焦點(diǎn)附近被次鏡反射，最終聚焦在遠(yuǎn)離主鏡的鏡筒后方，結(jié)構(gòu)更緊湊。成像原理和最終像質(zhì)相同，但光路和結(jié)構(gòu)不同。3.解析思路：哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的主要優(yōu)勢在于它位于地球大氣層之外，避免了大氣湍流（導(dǎo)致地面望遠(yuǎn)鏡圖像模糊）和大氣吸收（特別是對紫外和紅外波段）的影響。這使得哈勃能夠獲得極高分辨率和信噪比的圖像，觀測到極其遙遠(yuǎn)、暗淡的天體，并進(jìn)行了許多開創(chuàng)性的天文觀測，極大地推動了天文學(xué)的發(fā)展。4.解析思路：分辨本領(lǐng)是指望遠(yuǎn)鏡區(qū)分開兩個靠近天體的能力。其核心在于望遠(yuǎn)鏡能夠產(chǎn)生的衍射圖樣的精細(xì)程度。影響分辨本領(lǐng)的主要因素是望遠(yuǎn)鏡的孔徑（主鏡或物鏡的直徑），孔徑越大，衍射極限分辨率越高。此外，觀測的波長也有關(guān)，波長越短，分辨率越高。大氣抖動也會降低地面望遠(yuǎn)鏡的分辨率。5.解析思路：選擇伽利略和牛頓。伽利略是早期折射望遠(yuǎn)鏡的主要使用者和推廣者，通過其觀測改變了地心說觀點(diǎn)。牛頓發(fā)明了反射望遠(yuǎn)鏡，解決了折射望遠(yuǎn)鏡的色差問題，并為更大口徑望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。說明他們的主要貢獻(xiàn)即可。四、論述題1.解析思路：開篇點(diǎn)明望遠(yuǎn)鏡發(fā)展是觀測能力提升的過程。從伽利略用簡易折射望遠(yuǎn)鏡觀測木星衛(wèi)星、土星環(huán)，看到山川，認(rèn)識到日月星辰并非完美，到牛頓發(fā)明反射鏡，使得更大口徑成為可能，發(fā)現(xiàn)更多行星衛(wèi)星和星云。接著是19世紀(jì)到20世紀(jì)，大型折射鏡和反射鏡相繼建成，發(fā)現(xiàn)了更多遙遠(yuǎn)星系（仙女座星云確認(rèn)是恒星系統(tǒng)），行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)、太陽活動等被深入研究。最后重點(diǎn)論述哈勃空間望遠(yuǎn)鏡擺脫大氣限制，觀測到哈勃深空場，發(fā)現(xiàn)了宇宙膨脹的證據(jù)，并觀測到遙遠(yuǎn)星系的真實(shí)形態(tài)，極大地拓展了人類視野，證實(shí)了暗物質(zhì)、暗能量的存在，深刻改變了宇宙學(xué)模型。結(jié)合不同類型望遠(yuǎn)鏡的應(yīng)用實(shí)例（如射電望遠(yuǎn)鏡探測宇宙微波背景、紅外望遠(yuǎn)鏡觀測星云形成等）。2.解析思路：開頭指出望遠(yuǎn)鏡發(fā)展與科學(xué)需求緊密相關(guān)。早期需要觀測行星衛(wèi)星以支持日心說，驅(qū)動了望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明和改進(jìn)。隨著觀測能力的提高，發(fā)現(xiàn)更多暗淡、遙遠(yuǎn)的天體（如星云、星系），對望遠(yuǎn)鏡的集光本領(lǐng)和分辨率提出了更高要求，促進(jìn)了反射鏡技術(shù)、大口徑望遠(yuǎn)鏡、高精度光學(xué)加工技術(shù)的發(fā)展