有了好的玻璃,还要有好的加工。夫琅和费对镜片加工也疯魔,高级光学镜片的加工精度要达到纳米的等级,当时是加工天文望远镜片的技术难点。夫琅和费为此专门制造了新的研磨机来解决这个难题。
如此一环套一环,几年下来,夫琅和费领导的巴伐利亚光学研究所成了世界第一。连老牌的科学大国英国都造不出那么好的光学仪器。
可夫琅和费却一直是个“民科”,没学历。用他自己的话说,“我没时间玩那些花招子,我的研究就是为了改进望远镜这么个实际目的”。直到1822年,巴伐利亚的埃朗根-纽伦堡大学(FAU, Univ. Erlangen-Nuremberg)才倒贴给了他一个名誉博士的学位。
夫琅和费确实没有多少时间。他和当时很多玻璃匠一样,由于没有职业防护的知识, 39岁(1826年)就死于与重金属中毒相关的肺病。
望远镜为什么需要大口径
夫琅和费发财是因为大口径镜片。那么天文望远镜为啥要用大口径镜片呢?这是因为镜片越大,进光越多,也就能看见更暗的天体。
另外,光学仪器的分辨率也是由镜片的口径大小决定的。啥叫 “分辨率” 呢?就是能看清楚两个点的能力。人眼睛的光学分辨率是视角 “一分” , 意思就是从地平线到天顶算视角九十度,把其中的一度再分成六十份就是视角一分(图7)。
同时,人眼瞳孔的口径只有两毫米左右,由此决定了人眼睛的集光能力和分辨率。因此,天上的星星虽然都能看得见,但是除了太阳月亮,大多数天体的视角都小于人眼分辨率,所以即便是一个巨大的星系,在人类的眼睛里就只是一个光点。人眼在天空中能看到的大于一个点的星系只有110个,这些星系叫做梅西耶天体(Messier objects)。
想想看,我们的肉眼只能勉强看到宇宙中一千亿个星系中的110 个,就知道人类肉眼凡胎的 “无能” 与望远镜的重要性了。
图7 人眼分辨率
分辩率指能分辨两个点的能力,不是能否看得见。右边图中上面的两个点可以分辨,下边的两点融合不可分辨。但两种情况下光点都能看见。夜空中看到的大多数星体都是一个点,而不可以分辨其形状。
巨型折射望远镜时代