2025年大學《天文學》專業(yè)題庫——天文學中的望遠鏡與觀測設備考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項字母填在題干后的括號內(nèi)）1.下列哪種望遠鏡主要利用物鏡的折射作用將光線匯聚成像？A.反射式望遠鏡B.折反射式望遠鏡C.折射式望遠鏡D.干涉儀2.望遠鏡的分辨本領主要取決于？A.放大率B.焦距C.孔徑大小D.目鏡類型3.對于口徑相同的望遠鏡，觀測可見光波段和觀測紅外波段相比，其集光本領？A.觀測可見光時更大B.觀測紅外時更大C.兩者相同D.無法確定4.瑞利判據(jù)描述的是？A.望遠鏡的放大極限B.望遠鏡的集光極限C.望遠鏡分辨兩個靠近點光源的能力極限D.光譜儀的最高分辨率5.導致地面望遠鏡觀測受到視寧度模糊影響的主要大氣現(xiàn)象是？A.大氣散射B.大氣吸收C.大氣湍流D.大氣折射6.與地面望遠鏡相比，空間望遠鏡的主要優(yōu)勢在于？A.可以使用更大的孔徑B.可以觀測所有波段的電磁輻射C.可以避免大氣層的干擾D.成本更低7.光譜儀的核心部件通常是？A.主鏡B.棱鏡或光柵C.目鏡D.調焦鏡8.在射電天文學中，為了獲得更高的分辨率，常采用？A.單個大型望遠鏡B.望遠鏡陣列（干涉儀）C.折反射式望遠鏡D.增加目鏡放大率9.望遠鏡的通光口徑是指？A.望遠鏡的長度B.望遠鏡的直徑C.焦距的長度D.目鏡的直徑10.自適應光學技術主要用于？A.增大望遠鏡孔徑B.提高望遠鏡的分辨本領C.降低望遠鏡的放大率D.改善望遠鏡的集光效率二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在題干橫線上）1.望遠鏡的光學極限分辨率與望遠鏡的__________成反比，與波長__________成正比。2.折射式望遠鏡的色差問題是由于不同顏色的光具有不同的__________造成的。3.反射式望遠鏡的主要優(yōu)點是__________，不需要使用有色玻璃。4.望遠鏡的放大率是由__________和__________的比值決定的，但它并不決定望遠鏡的分辨率。5.光學望遠鏡的孔徑通常指__________的直徑。6.射電望遠鏡通常使用__________作為接收設備來收集來自太空的無線電波。7.在進行天體光度測量時，需要使用具有已知光譜響應的__________。8.干涉測量技術通過組合多個望遠鏡的信號，可以等效地獲得一個具有極大__________的望遠鏡，從而實現(xiàn)超高分辨率。9.大氣層吸收了宇宙中的部分波段輻射，例如，__________波段的電磁輻射大部分被地球大氣吸收，難以從地面觀測。10.現(xiàn)代大型望遠鏡通常采用__________或__________mount方式安裝，以實現(xiàn)靈活的指向。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述折射式望遠鏡和反射式望遠鏡在結構上的主要區(qū)別。2.解釋什么是望遠鏡的集光本領，并說明它與哪些因素有關。3.簡述大氣湍流對地面望遠鏡成像質量產(chǎn)生的主要影響。4.簡述光譜儀的基本工作原理。四、計算題（共15分）一個焦距為8米的折射式望遠鏡，其物鏡直徑為1米。計算該望遠鏡的：1.理論分辨極限（使用瑞利判據(jù)，假設觀測波長為550納米，光波長λ=550nm，光在真空中的速度c=3x10^8m/s，空氣折射率約為1.00028，取sinθ≈θ）。（10分）2.集光面積。（5分）五、論述題（10分）討論空間望遠鏡相對于地面望遠鏡的主要優(yōu)勢和劣勢。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.A4.C5.C6.C7.B8.B9.B10.B二、填空題1.孔徑；波長2.折射率3.沒有色差4.物鏡焦距；目鏡焦距5.主鏡（或物鏡）6.接收機（或天線）7.標準星8.孔徑9.紅外10.恒星跟蹤儀；赤道儀三、簡答題1.解析思路：比較兩者核心光學元件。折射式望遠鏡使用玻璃物鏡進行折射成像。反射式望遠鏡使用主鏡進行反射成像，通常還需要次鏡將像重新聚焦。因此結構上主要區(qū)別是成像原理不同，一個是折射，一個是反射。2.解析思路：解釋集光本領的物理意義。望遠鏡收集光線的能力，決定了能觀測到多暗的天體。它與望遠鏡的孔徑（直徑）的平方成正比，與焦距無關（焦距影響成像大小和分辨率），與觀測波長的倒數(shù)成正比（收集特定波長光線的效率）。3.解析思路：說明大氣湍流的作用。大氣湍流會使光線經(jīng)過大氣層時發(fā)生隨機擾動，如同通過一個不均勻的透鏡。這導致從望遠鏡看到的天體圖像發(fā)生快速、隨機的抖動和模糊，降低了圖像的穩(wěn)定性和清晰度，即視寧度下降。4.解析思路：描述光譜儀功能實現(xiàn)過程。光譜儀的核心是分光元件（光柵或棱鏡），它能將入射的復色光按波長（或頻率）分散開來。光經(jīng)過分光元件后，按不同波長排列，形成光譜。探測器（如CCD）記錄下不同波長的光強，從而得到天體的光譜信息。四、計算題1.解析思路：應用瑞利判據(jù)公式θ≈1.22*λ/D。注意單位換算：D=1m,λ=550nm=550x10^-9m。計算得到角分辨率θ。望遠鏡的實際分辨本領受限于大氣視寧度時，其分辨率通常遠差于理論衍射極限，因此此計算結果為理論上的“最佳”分辨率。計算過程：θ≈1.22*550x10^-9/1=1.22*550x10^-9rad≈6.71x10^-7rad。將其轉換為角秒：θ(arcsec)=θ(rad)*206265≈6.71x10^-7*206265≈1.38arcsec。答案：理論分辨極限約為1.38角秒。2.解析思路：計算圓的面積公式A=π*(D/2)^2。將物鏡直徑D=1m代入計算。計算過程：A=π*(1/2)^2=π*0.25=0.25πm^2≈0.785m^2。答案：集光面積約為0.785平方米。五、論述題解析思路：從兩個維度對比優(yōu)缺點。優(yōu)勢（空間望遠鏡）：1.無大氣干擾：可進行高分辨率成像（無視寧度模糊）、高精度光譜測量（無大氣吸收和散射）、可觀測被大氣吸收的波段（如紅外、紫外、X射線）。2.觀測波段廣：不受大氣限制，可覆蓋更寬的電磁波譜范圍。3.高穩(wěn)定性和高靈敏度：可在近地軌道遠離地球輻射源，環(huán)境更穩(wěn)定，且通常能使用更大孔徑（相對地面觀測而言）。劣勢（空間望遠鏡）：1.成本極高：發(fā)射、建造和維護費用遠超地面望遠鏡。2.維護困難：一旦出現(xiàn)故障，維修幾乎不可能，依賴在軌維護技術。3.限制在軌道內(nèi)：觀測天體位置受限于軌道，需要頻繁指向調整；無法進行地基的某些特定觀測（如使用整個大氣層作為背景進行某些干涉測量）；受軌道資源限制。劣勢（地面望遠鏡）：1.受大氣影響：視寧度模糊、大氣吸收、大氣散射等限制了成像質量、觀測波段和精度。2.波段限制：無法