大人的科学:牛顿天文望远镜.pdf

大人的科学:牛顿天文望远镜.pdf
 

书籍描述

编辑推荐
10年畅销2,000,000套,日本科学手作第一品牌,新品重磅登场
用纸全面升级,最绚丽图文完美呈现
科技文艺跨界主题书+日本原装DIY模型套装,极富创意的产品组合
重拾童年的回忆,和最爱的人一起分享幸福的手作时间
从小孩到大人,从情侣到亲子,都能收获乐趣、知识和感动的梦幻作品
内含详细分解说明书,任何人都可以顺利组装使用

作者简介
《大人的科学》系列DIY手作模型书,由具有60多年历史的日本第一大教育类出版集团——学研教育出版株式会社编著开发。该社同时拥有50年出版科学模型和实验教材的扎实经验及专业团队,确保作品的原创性和权威性。
首创于2003年4月的《大人的科学》,在日本一年不定期出版3-4部,迄今已出版40余部作品。每一部《大人的科学》均包含一册主题书和一套模型组件。模型的创意来源于经典科学器材、科学史上的独特发明或生活中的灵感迸发。读者遵循主题书附带的“安装和使用说明”即可将模型DIY组装成形,在组装和使用的过程中重温手作的快乐,并学到相应的科学知识。
组装完模型之后,读者不妨把模型放在手边,参照着阅读主题书。为了让模型的原理更明晰,创意更好玩,主题书中满载着与模型相关的延伸内容,包括相关技术的历史沿革、相同原理在其他领域的应用、手工达人的奇趣改造等等,尤其注重探索科技与生活、文化、艺术的关联。读者在享受完模型制作的乐趣后,更能在主题书中彻底满足求知欲和好奇心。
在日本学研社,每一部《大人的科学》从选题确定到最终上市,一般需要经历6个多月。除了编辑部的5位主创开发者以外,在策划、开发、制作、编辑、量产等各个环节中,还要借助多达几十位经验丰富的外部人员一起推进。
让如此众多的参与者孜孜以求的《大人的科学》,背后寄托着几代编辑者的美好愿景。60年前,学研社曾为日本的小学生读者制作过带有附件的科学杂志《○年的科学》,然而那一代读者在儿童时代接触了科学知识后,长大却对科学的认知变淡薄了。但科学的世界无关年龄,有趣的事物始终有趣,学研社编辑们希望读者在长大之后依然能享受科学的乐趣,更希望大人能以亲子的形式在家庭内部把科学的趣味传播开来,让普通人感受到科学就在我们身边。由此,《大人的科学》诞生了——而后经过数次改进,最终在2003年4月,以主题书与模型的组合形式闪亮问世。
日本是一个具备“制造”文化的独特国家,因而发展成为制造业强国。从日本历史上来看,科学的发展与制造技术的发展是无法割裂的。在物质极大丰富的现代,科技制造和科学教育变得愈发重要——《大人的科学》也被众多抱有同样观点的读者支持着。
独特有趣的科学主题、漂亮时尚的设计装帧,以及大人小孩都会着迷的精致模型,令《大人的科学》在日本广受欢迎,长盛不衰,10年畅销逾200万套。现在,这一系列已由磨铁图书首度正版引进。

目录
目录

5 牛顿:反射式望远镜之父

10 牛顿和万有引力定律
苹果和月亮都在下坠!

22 用我们的望远镜做游戏
亲子娱乐之第一次的天体观测

28 精度1/100000mm的奇迹

38 望远镜种类完全图解

42 月面再考
人类为什么还要登月?

50 大人的科学实验村

56 道布森式望远狂

58 窥视宇宙的望远镜先生

65 真空管的时代

72 明和电机的My little lover

74 伊藤雅敏
手作灯泡的超级作业

79 神奇的加压训练

83 佳片推荐:《一声惊雷》

84 牛顿天文望远镜
组装和使用方法

文摘
牛顿:
反射式望远镜之父


伽利略·伽利雷把透镜装入圆筒中制成折射式望远镜,并通过它来窥探星空,从而为尼古拉·哥白尼的“日心说”提供了有力的证据。在伽利略离开这个世界之后的1642年,艾萨克·牛顿出生了。
与伽利略相隔一代的牛顿,创造出了世界上第一架实用型的反射式望远镜。
反射式望远镜,用凹面镜取代了透镜来聚光。在牛顿之前,笛卡尔、格雷戈里等虽然提出了反射式望远镜的构想,但是并未创造出具有实用性的东西。最终,将反射式望远镜这个实物呈现在大家面前的,正是从儿童时代起就酷爱实验,能精巧地自制各种东西的牛顿。

对光的强烈兴趣和棱镜实验

看着牛顿每天埋头于思考和制作,完全没有继承家产的实际能力,他的叔父很担心,于是把他送到了剑桥大学三一学院。可是,即使是在剑桥大学,牛顿也基本上没有交朋友,过的依然是每天埋头读书的生活。
大家也许会想:连望远镜都设计出来了,那他应该沉迷上了天体观测吧。其实不然。通过对各种自然现象的观察,试图发现支配这些现象的法则,才是当时学者们的热情所在。那时自然科学、哲学、神学、炼金术等各种学术浑然一体,这正刺激了牛顿对知识的好奇心。从1664年左右开始,他几乎通过自学完成了取名为“哲学的疑问”的笔记,笔记中写满了他自
己的理论和考察。
其中,强烈地吸引着青年牛顿好奇心的正是关于光和色彩的研究。牛顿把对笛卡尔《屈光学》的反驳写在了笔记上,并开始热衷于对透镜、棱镜、镜子等光学器材的研究。在这种对于光和视觉的强烈兴趣的驱使下,为了观察闭上眼睛后眼前出现的余像,牛顿有时候因为长时间盯着阳光,几乎把眼睛灼伤。正是因为这样,才坚定了牛顿对于自己理论的信心。
1665年,罗伯特·胡克出版了《显微制图》一书。由于对其中所写的色彩理论充满了疑问,牛顿进行了有名的棱镜实验。牛顿把棱镜放在阳光(白光)下,阳光透过棱镜分解成各种颜色的光线(光谱),然后他又把第二个棱镜放在这些带有颜色的光下,结果发现光线的颜色不仅没有变化,颜色的种类也没有增加。由此牛顿得出结论,白光是由折射率不同的各种颜色的光组成的,白光其实是全部颜色的混合。几年后,这个想法被应用于反射式望远镜的制作。为了反驳胡克,牛顿把两块玻璃体夹在一起,然后进行了光透过空气薄膜的折射实验。
也就是在这时牛顿发现了现在用于检查透镜和镜面歪斜的“牛顿环”现象。

反射式望远镜的制作和对后世的影响

当时望远镜的透镜始终没能解决成像模糊这个问题。牛顿认为其原因在于光色折射率的不同,也就是所谓的“色象差”问题,由此他感到了折射式望远镜本身是有局限的。
于是,牛顿尝试着制造出了用凹面镜取代透镜来聚光的反射式望远镜。当时还没有用银或铝镀制的玻璃镜,只有把金属打磨后制作出来的金属镜。
牛顿用自己研制出的合金磨制出了凹面镜。凹面镜的制作正是反射式望远镜的困难所在。要想得到清晰的成像,就必须按照光波长(380~740nm)的几分之一的精度来进行研磨。也就是说,牛顿的反射式望远镜拥有着当时任何人都无法超越的精度。
在1704年出版的《光学》一书中,牛顿提到镜子的研磨方法是问题的关键,并详细地把研磨方法记载了下来。牛顿的手艺如工匠般灵巧,关于镜子的特性也无所不知,他利用铜制的模型制作出合金,然后通过螺距研磨打造出了凹面镜。
牛顿晚年,当有人问起他是在哪里做成了那个大名鼎鼎的望远镜时,牛顿回答:“在哪儿?那可是我亲手做的!就连工具都是我自己做的。要是让别人帮我去做,估计什么都做不出来。”(《约翰·康杜特的回忆》,1726年)1668年,牛顿制成的第一架反射式望远镜,其长度为6英寸(约15cm),放大倍率为40倍,牛顿自己记载这架望远镜的性能完全可以和镜筒为10倍、6英尺长(约1.8m)的折射式望远镜相媲美。
牛顿制成的望远镜,在剑桥大学被大家口口相传之后, 于1 6 7 1年在科学家聚集的英国皇家学会上呈现在世人眼前。作为世界上第一架实用型反射式望远镜,人们对其赞誉不绝。牛顿以此为契机,又在皇家学会上发表了关于色彩的论文,从此他作为一个朝气蓬勃的研究者开始活跃在世界舞台上。
试想,如果牛顿在当时没有研制出反射式望远镜,望远镜的历史将会大大不同吧。折射式望远镜的时代或许会持续得更久些,像今天这样以“昴星团望远镜”为代表的大型反射式望远镜的时代或许也还没有到来。

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