在观测日食和月食的科学活动中，没有比使用望远镜的工作更能吸引人们的兴趣了。科学家观测日食和月食离不开天文望远镜，天文业余爱好者观测日食和月食也需要望远镜。我们都知道望远镜的重要用途是使我们能把远处的东西看得近些；看一件数十千米以外的东西竟能仿佛是在几米之内。造成这种结果的光学工具就是用的一些很大的磨得很好的透镜——这种透镜跟我们所用的眼镜是一类的东西，只不过更大更精美罢了。这种工具的最完整的形式，例如天文学家在天文台上用的，是非常复杂的。可是其中有几个要点却只需细心一点加以注意便可大致体会。明白了这些要点以后，再去参观天文台，审视这些仪器时，便能比一个这方面毫无所知的人得到更多的满足和知识。
古人的“望远镜”之梦
观测日食和月食自然离不开观测工具。观测工具中无论如何也离不开望远镜。望远镜是人类延长了的眼睛。其实，在古时候，人们就想延长自己的眼睛了。
1929年，在川西平原的广汉南兴镇，当地农民燕道诚在住宅旁挖水沟时发现一坑精美的玉石器，因其浓厚的古蜀地域特色，迅速引起了世人的关注。
此后，经过几代人的努力，终于在这里发现了一个“三星堆古王国”。1986年发掘的一号、二号祭祀坑。出土了1200件玉器与青铜器，轰然现世，震惊全球。英国《独立报》撰文说：三星堆的发现“比有名的中国兵马俑更加非同凡响”。
三星堆遗址文化距今4800～2800年，即从新石器晚期至商末周初。这个近2000年的古蜀文明来去匆匆，突然消失，充满了神秘色彩。整个遗址占地12平方千米，仅发掘了500多平方米。如要弄清它的全部面目，则还需开挖1万个探洞，花费100年的时间。
有人判断，20世纪初人们发现的敦煌是西北丝绸之路上的一颗明珠；而21世纪的三星堆可能将成为西南文化走廊上的又一个“敦煌”。
理想化的眼睛在三星堆出土的青铜器中，有闻所未闻的青铜树、金手杖、金面罩和青铜人头像等。尤为引人注目的是，这些文物展示了一个向往飞翔的古老集体。在这里，鸟是他们普遍的偶像，鸟的眼睛特别受到尊敬，被深深地崇拜着，还有许多眼形器和铜眼球，其瞳孔被极度夸张。
特别使人惊奇的是，他们把人类自己的眼睛也理想化了：戴上了一副“望远镜”。这也许是早期人类对世事的“童言无忌”，盼望延伸眼睛这个器官，来探索宇宙的奥秘。虽然也有许多史前文明都显示了人类对探测宇宙的浓厚兴趣，但三星堆文明表现得最为执著、最为深刻。
尽管这些器具看起来有些荒诞、不可思议，但却反映了我们祖先认真求索的科学理念和世界一流的艺术创造。今天我们睹物思人，将时间回溯到人类的“童年”时代，仿佛看到了先人们对未知世界的好奇和无奈，也听到了他们用那童趣般的热情向现代科学发出的声声呼唤。
历史事实是，这种愿望终于在400多年前得以实现。人类的眼睛真的被延长了。望远镜的发明和应用对于人类所起的作用是难以估量的。没有望远镜，就不可能了解天体的基本运动，不可能有对神创论勇敢的否定。牛顿也就不可能将万有引力理论应用于天体研究，写出了《自然哲学的数学原理》，成为现代科学各个方面的基础，当然也就没有以万有引力理论为基础的现代工业社会。
今天，人类不仅能够像鸟那样在蓝天下自由飞翔，而且已经摆脱地球的引力束缚，飞驶到古人们认为的神秘莫测的太空世界，正在努力探究宇宙的各种奥妙。要是三星堆古人真有“在天之灵”，他们一定会为这样的后代感到无比自豪，一定在暗暗地保佑我们，在未来的征途中平安、吉祥。
折射式天文望远镜
折射望远镜，是用透镜作物镜的望远镜。分为2种类型：①由凹透镜作目镜的，称伽利略望远镜；②由凸透镜作目镜的，称开普勒望远镜。因单透镜物镜色差和球差都相当严重，现代的折射望远镜常用2块或2块以上的透镜组作物镜。
其中以双透镜物镜应用最普遍。它由相距很近的一块冕牌玻璃制成的凸透镜和一块火石玻璃制成的凹透镜组成，对2个特定的波长完全消除位置色差，对其余波长的位置色差也可相应减弱。
在满足一定设计条件时，还可消去球差和彗差。由于剩余色差和其他像差的影响，双透镜物镜的相对口径较小，一般为1/15～1/20，很少大于1/7，可用视场也不大。口径小于8厘米的双透镜物镜可将2块透镜胶合在一起，称双胶合物镜；留有一定间隙没有胶合的称双分离物镜。
为了增大相对口径和视场，可采用多透镜物镜组。对于伽利略望远镜来说，结构非常简单，光能损失少。镜筒短，很轻便。而且成正像，但倍数小，视野窄，一般用于观剧镜和玩具望远镜。
对于开普勒望远镜来说，需要在物镜后面添加棱镜组或透镜组来转像，使眼睛观察到的是正像。一般的折射望远镜都是采用开普勒结构。由于折射望远镜的成像质量比反射望远镜好，视面大，使用方便，易于维护，中小型天文望远镜及许多专用仪器多采用折射系统。但大型折射望远镜制造起来比反射望远镜困难得多，因为冶炼大口径的优质透镜非常困难，且存在玻璃对光线的吸收问题，所以大口径望远镜都采用反射式。
1608年，荷兰磨镜师伯希偶然发现用2块镜片可以看清远处的景物，受此启发，他制造了人类历史上第一架望远镜。
1609年，伽利略制作了一架口径4.2厘米，长约1.2米的望远镜。他是用平凸透镜作为物镜，凹透镜作为目镜，这种光学系统称为伽利略式望远镜。伽利略用这架望远镜指向天空，得到了一系列的重要发现，天文学从此进入了望远镜时代。
1611年，德国天文学家开普勒用2片双凸透镜分别作为物镜和目镜，使放大倍数有了明显的提高，以后人们将这种光学系统称为开普勒式望远镜。现在人们用的折射式望远镜还是这两种形式，天文望远镜是采用开普勒式。
早期的折射望远镜需要指出的是，由于当时的望远镜采用单个透镜作为物镜，存在严重的色差，为了获得好的观测效果，需要用曲率非常小的透镜，这势必会造成镜身的加长。所以在很长的一段时间内，天文学家一直在梦想制作更长的望远镜，但多次尝试均以失败告终。
1757年，杜隆通过研究玻璃和水的折射和色散，建立了消色差透镜的理论基础，并用冕牌玻璃和火石玻璃制造了消色差透镜。但是，由于技术方面的限制，很难铸造较大的火石玻璃，在消色差望远镜的初期，最多只能磨制出10厘米的透镜。
19世纪末，随着制造技术的提高，制造较大口径的折射望远镜成为可能，随之就出现了一个制造大口径折射望远镜的高潮。世界上现有的8架70厘米以上的折射望远镜中有7架是在1885~1897年期间建成的，其中最有代表性的是1897年建成的口径102厘米的叶凯士望远镜和1886年建成的口径91厘米的里克望远镜。
折射望远镜的优点是焦距长，底片比例尺大，对镜筒弯曲不敏感，最适合于做天体测量方面的工作。但是它总是有残余的色差，同时对紫外、红外波段的辐射吸收很厉害。而巨大的光学玻璃浇制也十分困难，到1897年叶凯士望远镜建成，折射望远镜的发展达到了顶点，此后的这100年中再也没有更大的折射望远镜出现。这主要是因为从技术上无法铸造出大块而又完美无缺的玻璃做透镜，并且，由于重力使大尺寸透镜的变形会非常明显，因而丧失焦点，无法正确观测目标。
知识点透镜
透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件。共六种透镜。在天文、军事、交通、医学、艺术等领域发挥着重要作用。透镜是由透明物质（如玻璃、水晶等）制成的一种光学元件。透镜是折射镜，其折射面是两个球面（球面一部分），或一个球面（球面一部分）一个平面的透明体。它所成的像有实像也有虚像。透镜一般可以分为两大类：凸透镜和凹透镜。
反射式天文望远镜
反射望远镜是使用曲面和平面的面镜组合来反射光线，并形成影像的光学望远镜，而不是使用透镜折射或弯曲光线形成图像的屈光镜。
反射式望远镜的性能很大程度上取决于所使用的物镜。通常使用的球面物镜具有容易加工的特点，但是如果所设计的望远镜焦比比较小，则会出现比较严重的光学球面像差；这时，由于平行光线不能精确地聚焦于一点，所以物像将会变得模糊。因而大口径、强光力的反射式望远镜的物镜通常采用非球面设计，最常见的非球面物镜是抛物面物镜。
由于抛物面的几何特性，平行于物镜光轴的光线将被精确地汇聚在焦点上，因而能大大改善像质。但即使是抛物面物镜的望远镜，仍然会存在轴外像差。
反射望远镜由于工作焦点的不同分为主焦点系统、牛顿系统、卡塞格林系统、格里高里系统、折轴系统等，通过镜面的变换，在同一个望远镜上可以分别获得主焦点系统（或牛顿系统）、卡塞格林系统和折轴系统。这些系统的焦点，分别称为主焦点、牛顿焦点、卡塞格林焦点、格里高里焦点、折轴焦点等。单独用上述一个系统作望远镜时，分别称为牛顿望远镜、卡塞格林望远镜、格里高里望远镜、折轴望远镜。大型光学反射望远镜主要用于天体物理研究，特别是暗弱天体的分光、测光以及照相工作。
牛顿式反射望远镜通常利用一个凹的抛物面反射镜将进入镜头的光线汇聚后反射到位于镜筒前端的一个平面镜上，然后再由这个平面镜将光线反射到镜筒外的目镜里，这样我们便可以观测到星空的影像。
牛顿式反射望远镜牛顿望远镜的优点是，由于反射镜的造价要比透镜低得多，因此对于大口径的望远镜来说，经常做成反射式的，而不是笨重的折射式。便携式设计的反射望远镜，虽然镜筒只有500毫米，但焦距却可以达到1000毫米。牛顿式反射镜非常适合观测那些暗弱的河外星系、星云。有些时候用这种望远镜观测月亮和行星也是很适合的。如果要进行拍照，使用牛顿式望远镜是非常好的，但是使用起来要比折射式望远镜要麻烦一点。牛顿式结构可以很好地会聚光线，在焦点处得到一个非常明亮的像。
它的缺点是，开放的镜筒式的空气可以流通，这样不仅会影响到成像的稳定度，而且一些尘埃会随着流动的空气进入镜筒并附着在物镜上，长此以往会破坏物镜表面的镀膜，使其反射力下降。由于这种结构的物镜比较容易破裂，所以使用的时候需要倍加小心。对于偏轴的光线，牛顿式望远镜会产生彗差。这种结构的望远镜不适合于对地面景观的观测。通常牛顿式望远镜的口径和体积都比较大，因此价格也比较昂贵。它由于加了一个二级平面反射镜，所以会损失一些光线。
卡塞格林望远镜是由2块反射镜组成的一种反射望远镜，1672年为卡塞格林所发明。反射镜中大的称为主镜，小的称为副镜。通常在主镜中央开孔，成像于主镜后面，它的焦点称为卡塞格林焦点。有时也按图中虚线那样多加入一块斜平面镜，成像于侧面，这种卡塞格林望远镜，又称为耐司姆斯望远镜。
折轴望远镜是光线通过光学元件沿轴射出的望远镜。这种望远镜的焦点称为折轴焦点。各种装置形式（赤道式、地平式等）的折射望远镜、反射望远镜、折反射望远镜都可以配置成折轴望远镜。
折射望远镜产生的像差，主要是因为光线通过透镜以后再聚焦而产生的，那么能不能不通过透镜折射后聚焦而通过镜面的反射而聚焦成像呢？为此英国的物理学家、天文学家牛顿首先提出用一定形状的反射镜，也可以把平行光线会聚在一起而聚焦成像。
1668年牛顿亲自动手磨制了一块凹球面镜。镜子材料选用合金（铜、锡、砷），颜色为白色，镜面直径为2.5厘米，镜筒为15厘米长的金属筒，在镜筒末端安装了物镜。当来自天体的平行光束，投射到物镜上，经过反射后会聚到焦点处，然后可以看到天体的像。此焦点又称主焦点，在主焦点前安放一个小平面镜，使它与主轴光线之间夹角为45°。把光线转向90°，然后在镜筒一侧聚焦成像，此焦点称为牛顿焦点。在牛顿焦点后安放目镜便可以进行观测了。这是牛顿制作的第一架反射望远镜。这种望远镜外形上短粗矮胖，产生的物像可以被放大40倍。
牛顿制造第一架反射望远镜虽然不想公开宣传，但引起了人们的关注。后来牛顿又制作了第二架反射望远镜，物镜口径为5厘米。他于1672年1月11日送给皇家学会，目前这架反射望远镜，仍在英国被得以很好地保存。
反射望远镜的发明，为望远镜家族增加了新的活力，人们以极大的热情研究不同类型的反射望远镜。最早提出制作新型反射望远镜的人是英国天文学家詹姆斯·格里高里。1663年，他提出一个方案：利用2面镜子，一面主镜，一面副镜；口径较大的凹抛物面镜作为主镜，镜中心钻个圆孔，把此镜放在望远镜的一端，让光线从另一端进入镜筒射在主镜上，经过主镜的反射光线会聚至焦点处，再选口径较小的凹椭球面镜作副镜，将它放置在镜筒内的主镜焦点后，经副镜重新反射发散，使光线进入主镜的中心，然后再重新聚焦成像。在主镜后焦点处再通过目镜产生一个放大像。
