望远镜的效能,可见度系数和黄昏系数

papapa

望远镜的效能是望远镜提供远处景物细节的能力，可以在严格的实验条件下测量出来。
比如在可控光照的厂房里，用不同口径和倍率的望远镜在不同光照条件下观察一定距离外类似视力检查表的分辨力测试图。
望远镜的效能与分辨力和亮度密切相关。而望远镜的分辨力主要受倍率的影响，口径决定的集光力和口径和倍率共同决定的出瞳直径主导着望远镜的亮度。
由于望远镜的倍率和口径对分辨力和亮度有决定性的影响，所以选择这两个参数来衡量望远镜性能有两种著名的指标，一种指标称为可见度系数 Visibility factor ，由加拿大天文学家 Roy L Bishop 提出，加拿大皇家天文学会的观察者手册 Observer' s Handbook 发表；另一种叫作黄昏系数，由德国蔡司光学公司发表。
望远镜的可见度系数可用镜肩上印制的乘号两边的两个数字相乘求得。黄昏系数可用这两个数字的乘积求开平方的方法取得。由于两种指标对倍率和物镜直径都有相等的权重，所以无论是加拿大皇家天文学会还是德国蔡斯公司都认为望远镜的口径和倍率对于其性能有着相同的重要性。
可见度系数使用直观，计算简洁，可以迅速地大致判断一部望远镜的倍效能。
黄昏系数计算比较复杂，但是相对精确地表达了不同口径和倍率的望远镜之间性能上的差异。
可见度系数反映了望远镜特别是在在暗光条件下的观察效能。使用望远镜系数大的望远镜能比使用小系数的望远镜在黎明、黄昏等不良照度下获得更多的景物细节。但是可见度系数大的望远镜并不一定比可见度系数小一只亮，而亮度高的望远镜不见得能比较暗的一只看到更多的东西。这与人眼的生理特点有关，在一定的照明条件下，人眼能否发现目标与景物同背景的对比度关系很大。
在保证一定亮度的情况下，加大望远镜的倍率会使天空背景变暗，比如城市的灯火。这样原来淹没在明亮背景里的微弱光点就凸现出来了。这和粉笔在白墙上写的字不易看到，而浅得多的黑板上的白灰却清晰可见是一个道理。而且人的感知就有对数特点，尽管景物和背景的照度被削弱了相同的倍率，但是他们引起的主观亮度的改变却不一样。所以在在一定范围内加大倍率往往会得到提高景物与背景的对比度，从而使肉眼有更好的观察条件。
另外，在低亮度条件下，区别于胶卷成像，肉眼感光细胞能通过相互关联来获得信息。所以较大的物体更容易被肉眼发现，而细小的物体则往往会被忽略掉。所以在较暗的条件下，通过口径和倍率都比较大的望远镜能看到更多景物的细节。
而在亮度系数大的低倍镜里，视张角较小、对比度较差的景物往往会被淹没在相对明亮的视野中。这点在实际天文和地面观察中的到了充分的验实。所以 Bishop 指出10X40望远镜在暗光下的观察效果略高于7X50；他还认为5mm是适应性最好的出瞳径，而最适合夜间手持观察的望远镜是10X50。
望远镜指数还反映了望远镜的规格和用途。附图是天空出版公司1996年出版的可见度系数示意图，纵座标代表望远镜倍率，横座标代表用毫米表示的口径，蓝色的斜线代表出瞳直径，十字线上黑点代表常见的望远镜的规格，红色的弧线是可见度系数等效线。
从图可知理想的出瞳径在3-7毫米之间。用途最广便于携带的7X30，7X35，8X30，8X32望远镜指数在210-260之间，高光力型的7X40，7X42，8X40，8X42望远镜指数在280-340之间；选择手持望远镜口径或倍率上限的望远镜指数介于350-500之间；望远镜指数在此以上800以下的用于天文和远距离观察等，已不适合手持，应尽量使用三角架；指数800以上的几乎以无手持可能，通常用于天文、观景等特殊用途；而指数在1600以上的望远镜基本是固定式的大型观察镜了。
黄昏系数更准确地描述了不同望远镜间性能上的差异。实际上可见度系数900的15X60望远镜的观察效能只比可见度系数400的10X40望远镜强约1.5倍，而不是2.25倍。因为在加大倍率提高分辨率时也降低了景物的亮度，可能使观察效能下降。所以单纯加大倍率不会有效提高望远镜的观察效果。
比如40mm的10倍望远镜在暗光下的观察效果只相当于7X50。要把望远镜的观察效能提高1.5倍，需要把倍率和口径都增加1.5倍。因为只有在保证亮度的前提下提高分辨率才能获得相应的回报。
所以望远镜的效能由倍率和口径共同决定。在一定程度上提高望远镜的倍率或增大其口径或同时采用以上两种措施都能达到相似的观察效果，视对望远镜的理论流派和风格而异。


这个文章感觉能涨见识，转来。

xiaoxuezdz

知识贴，很好顶一个。

lipper

黄昏系数好像是个理论值，要在相同透光率的镜子间比较才有用，透光率厂商是不公布的，感觉黄昏系数好像没有什么用。

papapa

lipper 发表于 2016-6-7 10:00
黄昏系数好像是个理论值，要在相同透光率的镜子间比较才有用，透光率厂商是不公布的，感觉黄昏系数好像没有 ...

了解一下还是不错的。最起码能纠正过去的对口径倍数的不少错误看法。

zlws

学习一下，买镜可以参考

无为无语

技术贴，选购望远镜一定要考虑口径和倍率的匹配

淡蓝色的天空

顶楼主，学习了

主力镜待定

学习学习学习学习学习学习学习学习，谢谢分享！

天格

项楼主，科普文章，学习中

不敢高声语

同时提高倍率与口径，学习了。

军事家英英

同时提高倍率和口径，还是1.5倍的增加，那重量、体积也同时增大1.5倍     便携性反而大大降低......

brute

而在亮度系数大的低倍镜里，视张角较小、对比度较差的景物往往会被淹没在相对明亮的视野中。这点在实际天文和地面观察中的到了充分的验实。所以 Bishop 指出10X40望远镜在暗光下的观察效果略高于7X50；他还认为5mm是适应性最好的出瞳径，而最适合夜间手持观察的望远镜是10X50。

这段很有用啊，亮度高了反而会使暗光环境下的细节不被观察到。虽然5MM可能是适应性最好的出瞳直径，但夜晚用的时候少且一般是看有灯光的场景，最重要的是50MM的物镜体积较大，并不便携，所以10X42反倒是适应性最好的。