2025年大學(xué)《天文學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——天文學(xué)觀測(cè)中的工具與技術(shù)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)。）1.下列哪種望遠(yuǎn)鏡主要利用反射鏡聚焦光線？A.折射望遠(yuǎn)鏡B.折反射望遠(yuǎn)鏡C.反射望遠(yuǎn)鏡D.干涉望遠(yuǎn)鏡2.光電倍增管（PMT）的核心部件是？A.光電陰極B.倍增級(jí)C.陰極D.陽(yáng)極3.在天文學(xué)觀測(cè)中，分辨率通常指的是？A.望遠(yuǎn)鏡能分辨的最小角度間隔B.望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)C.望遠(yuǎn)鏡的集光本領(lǐng)D.望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量4.紅外天文學(xué)觀測(cè)中，常用的探測(cè)器類型是？A.光電倍增管（PMT）B.CCDC.熱探測(cè)器D.CMOS5.自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)主要用于？A.提高望遠(yuǎn)鏡的分辨率B.增強(qiáng)望遠(yuǎn)鏡的集光本領(lǐng)C.改善望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量D.降低望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)成本6.射電望遠(yuǎn)鏡通常采用陣列式結(jié)構(gòu)，其主要目的是？A.增加望遠(yuǎn)鏡的集光本領(lǐng)B.提高望遠(yuǎn)鏡的分辨率C.擴(kuò)大望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)波段D.降低望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)成本7.以下哪種技術(shù)不屬于空間望遠(yuǎn)鏡的優(yōu)勢(shì)？A.觀測(cè)波段范圍廣B.不受大氣干擾C.觀測(cè)時(shí)間不受限制D.觀測(cè)成本低廉8.光學(xué)系統(tǒng)中，用于色差校正的元件是？A.透鏡B.反射鏡C.棱鏡D.濾光片9.在數(shù)據(jù)處理中，圖像增強(qiáng)的主要目的是？A.提高圖像的分辨率B.改善圖像的對(duì)比度C.增加圖像的細(xì)節(jié)D.降低圖像的噪聲10.數(shù)據(jù)降采樣通常在哪個(gè)階段進(jìn)行？A.圖像采集B.圖像處理C.數(shù)據(jù)分析D.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)二、填空題（每題2分，共20分。請(qǐng)將答案填在橫線上。）1.望遠(yuǎn)鏡的集光本領(lǐng)與其______的平方成正比。2.光譜可分為發(fā)射光譜、______和吸收光譜。3.空間分辨率是指探測(cè)器能夠分辨的最小______間隔。4.熱探測(cè)器的探測(cè)原理是基于物體對(duì)______的吸收。5.光學(xué)系統(tǒng)的光瞳位置決定了成像光束的______。6.射電望遠(yuǎn)鏡的分辨率通常比光學(xué)望遠(yuǎn)鏡______。7.自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)利用快速變化的______來校正大氣湍流的影響。8.數(shù)據(jù)降采樣的主要目的是減少數(shù)據(jù)的______。9.CCD探測(cè)器具有高靈敏度、低噪聲和______等優(yōu)點(diǎn)。10.計(jì)算機(jī)技術(shù)在天文學(xué)觀測(cè)中用于______、數(shù)據(jù)處理和分析。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共25分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問題。）1.簡(jiǎn)述折射望遠(yuǎn)鏡和反射望遠(yuǎn)鏡的原理和優(yōu)缺點(diǎn)。2.簡(jiǎn)述CCD探測(cè)器的工作原理及其主要性能參數(shù)。3.簡(jiǎn)述自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)的原理及其在天文學(xué)觀測(cè)中的應(yīng)用。4.簡(jiǎn)述圖像處理中常用的幾種基本方法。5.簡(jiǎn)述天文學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理的基本要求。四、計(jì)算題（每題10分，共20分。請(qǐng)列出計(jì)算步驟并給出結(jié)果。）1.一架望遠(yuǎn)鏡的口徑為1米，觀測(cè)對(duì)象的光譜波長(zhǎng)為500納米，求該望遠(yuǎn)鏡的集光本領(lǐng)和角分辨率（假設(shè)望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)效率為80%，角分辨率公式為θ=1.22λ/D）。2.某次觀測(cè)獲得了1000萬(wàn)像素的圖像，圖像的數(shù)據(jù)量為每個(gè)像素16位。如果要將圖像進(jìn)行降采樣，使其數(shù)據(jù)量減少到原來的1/4，求降采樣后的圖像分辨率和數(shù)據(jù)量。五、論述題（10分。請(qǐng)就以下問題進(jìn)行論述。）結(jié)合當(dāng)前天文學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，探討未來天文學(xué)觀測(cè)工具與技術(shù)可能的發(fā)展方向。試卷答案一、選擇題1.C2.B3.A4.C5.C6.B7.D8.C9.B10.B解析1.反射望遠(yuǎn)鏡利用主反射鏡將光線反射并聚焦，故選C。2.光電倍增管通過光電陰極發(fā)射電子，經(jīng)倍增級(jí)放大后到達(dá)陽(yáng)極，倍增級(jí)是核心部件，故選B。3.分辨率指望遠(yuǎn)鏡能分辨的最小角度間隔，即區(qū)分兩個(gè)靠近天體的能力，故選A。4.紅外輻射無(wú)法穿透大氣中的水汽，通常使用熱探測(cè)器進(jìn)行觀測(cè)，故選C。5.自適應(yīng)光學(xué)通過實(shí)時(shí)測(cè)量和補(bǔ)償大氣湍流，改善望遠(yuǎn)鏡成像質(zhì)量，故選C。6.射電望遠(yuǎn)鏡通過陣列合成波束，利用多普勒效應(yīng)提高分辨率，故選B。7.空間望遠(yuǎn)鏡雖然觀測(cè)波段廣、不受大氣干擾、觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，但成本高昂，故選D。8.棱鏡利用色散原理分離不同波長(zhǎng)的光，用于色差校正，故選C。9.圖像增強(qiáng)通過調(diào)整圖像對(duì)比度，突出圖像細(xì)節(jié)，故選B。10.數(shù)據(jù)降采樣在圖像處理階段進(jìn)行，以減少數(shù)據(jù)量，方便存儲(chǔ)和傳輸，故選B。二、填空題1.口徑2.吸收光譜3.角4.紅外輻射5.路徑6.低7.光波8.體積9.非線性10.控制和操作解析1.望遠(yuǎn)鏡的集光本領(lǐng)與其口徑的平方成正比，口徑越大，集光本領(lǐng)越強(qiáng)。2.光譜按發(fā)射方式可分為發(fā)射光譜、吸收光譜和反射光譜。3.空間分辨率指探測(cè)器能分辨的最小角度間隔，單位通常是角秒。4.熱探測(cè)器利用物體對(duì)紅外輻射的吸收產(chǎn)生熱量，從而探測(cè)紅外信號(hào)。5.光瞳是光學(xué)系統(tǒng)中光束通過的孔徑，其位置決定了成像光束的路徑。6.射電望遠(yuǎn)鏡受地球大氣影響大，且天線孔徑受限，導(dǎo)致分辨率通常低于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。7.自適應(yīng)光學(xué)通過測(cè)量和補(bǔ)償大氣引起的光波擾動(dòng)，校正成像質(zhì)量，利用的是光波。8.數(shù)據(jù)降采樣通過減少數(shù)據(jù)點(diǎn)，降低數(shù)據(jù)量，節(jié)省存儲(chǔ)空間和傳輸時(shí)間。9.CCD探測(cè)器具有高靈敏度、低噪聲、非線性響應(yīng)等特點(diǎn)，非線性指像素輸出與光強(qiáng)不成線性關(guān)系。10.計(jì)算機(jī)技術(shù)用于望遠(yuǎn)鏡的自動(dòng)控制、觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理和分析，是現(xiàn)代天文學(xué)觀測(cè)的重要支撐。三、簡(jiǎn)答題1.折射望遠(yuǎn)鏡利用透鏡聚焦光線，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成像色差小，但易受chromaticaberration影響，且口徑增大成本高。反射望遠(yuǎn)鏡利用反射鏡聚焦光線，沒有色差，可以做得更大，但需要復(fù)雜的光學(xué)調(diào)整，且鏡面易變形。2.CCD探測(cè)器通過光電效應(yīng)將光子轉(zhuǎn)換為電子，電子在像素單元內(nèi)積累形成電荷包，通過電荷轉(zhuǎn)移和放大讀出。主要性能參數(shù)包括靈敏度（量子效率）、噪聲等效功率（NEP）、動(dòng)態(tài)范圍、讀出速度等。3.自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)通過快速測(cè)量大氣擾動(dòng)（使用波前傳感器），并利用變形鏡實(shí)時(shí)補(bǔ)償這些擾動(dòng)，從而提高望遠(yuǎn)鏡的成像質(zhì)量。在天文學(xué)觀測(cè)中，主要用于提高地面望遠(yuǎn)鏡的分辨率，尤其對(duì)視寧度好但大氣湍流強(qiáng)的觀測(cè)有利。4.圖像處理常用方法包括：圖像增強(qiáng)（如對(duì)比度拉伸、銳化）、圖像復(fù)原（如去模糊、去噪聲）、圖像配準(zhǔn)（如對(duì)齊不同圖像）、圖像分割（如識(shí)別天體）等。5.天文學(xué)觀測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理要求：高容量存儲(chǔ)、高速傳輸、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)檢索方便、數(shù)據(jù)安全保障等。四、計(jì)算題1.集光本領(lǐng)：A=π(D/2)2=π(1)2=πm2。集光本領(lǐng)E=ηA=0.8π≈2.51m2。角分辨率：θ=1.22λ/D=1.22(500×10??m)/1m=6.1×10??rad≈1.28arcsec。2.原始圖像：1000萬(wàn)像素=10?像素。原始數(shù)據(jù)量：10?像素×16位=1.6×10?位=2×10?字節(jié)=20MB。降采樣后：10?/4=2.5×10?像素。降采樣后數(shù)據(jù)量：2.5×10?像素×16位=4×10?位=5×10?字節(jié)=5MB。降采樣后分辨率：2.5×10?像素，數(shù)據(jù)量：5MB。五、論述題未來天文學(xué)觀測(cè)工具與技術(shù)可能的發(fā)展方向包括：更大口徑、更高分辨率的望遠(yuǎn)鏡（如三十米級(jí)望遠(yuǎn)鏡、空間紅外望遠(yuǎn)鏡）；更靈敏、更高性能的探測(cè)器（如事件相關(guān)探測(cè)器、量子探測(cè)器）；更