Vì sao dùng kính viễn vọng có thể thấy rõ vật thể ở xa?
Kính viễn vọng là một loại khí cụ quang học dùng để quan sát vật thể ở khoảng cách xa. Có thể nói là có nhiều ý kiến khác nhau về những gì liên quan tới phát minh ban đầu của nó. Trong số các nhà phát minh thì nổi tiếng hơn cả là Hans Lippershay, nhà buôn kính đeo mắt người Hà Lan ở Mdelburg. Vị thương gia tinh nhanh này nắm bắt rất tốt các cơ hội, một mặt xin được công nhận bản quyền sáng chế phát minh, mặt khác tuyên truyền thuyết phục các nhà hoạt động chính trị tầm cỡ, mở rộng thị trường. Rất nhanh chóng, một loại kính viễn vọng có tên gọi “cái cột Hà Lan” đã lưu hành rộng rã i tại nhiều nước Châu Âu.
Tháng 5 năm 1609, Galilei – người đang giảng dạy tại Trường đại học Padua thuộc thành phố Venizơ, nghe được tin này, ông lập tức cho mua rất nhiều tấm kính to có nhỏ có, vùi đầu nghiên cứu trong phòng thực nghiệm. Tháng 8 năm đó, Galilei đã làm ra một kính viễn vọng có thể đưa vật thể lại gần gấp 30 lần, tức là có thể phóng to vật ảnh gần một nghìn lần. Ông dùng kính viễn vọng đó quan sát được dã y núi trên bề mặt nhấp nhô của Mặt Trăng, phát hiện ra sao Mộc có bốn vệ tinh, và còn biết được Ngân Hà chẳng phải là sông ở trên trời gì cả mà là do vô số ngôi sao hợp thành… Phát minh kính viễn vọng đã mang lại vinh dự cho Galilei, và cũng mang cả bất hạnh đến. Việc quan sát quá mức dẫn đến hai mắt của ông sau này bị mù. Các trước tác viết ra dựa vào kết quả quan sát lại làm cho Giáo hội tức giận, cuối cùng ông bị giam cầm và nếm đủ mọi niềm cay đắng của ngục tù.
Kính viễn vọng của Galilei dùng một thấu kính lồi (vật kính) và một thấu kính lõm (thị kính) hợp thành, tầm nhìn tương đối hẹp. Nhà thiên văn Kepler, bạn thân của Galilei, đã cải tiến điều đó. Mặt trước của kính viễn vọng Kepler có một thấu kính lồi đường kính lớn, tiêu cự dài, gọi là vật kính; mặt sau có một thấu kính lồi đường kính nhỏ, gọi là thị kính. Loại kính viễn vọng này gọi là kính viễn vọng khúc xạ. Khi tia sáng đến từ cảnh vật ở xa đi vào kính viễn vọng, hội tụ qua vật kính thành ảnh thực thu nhỏ lộn ngược, tương đương với việc bỗng chốc dời gần cảnh vật ở xa đến chỗ hình thành ảnh. Còn cảnh thực ấy vừa khéo lại rơi vào trong tiêu điểm trước của thị kính. Khi ấy, nhìn vào thị kính có vẻ như cầm kính lúp mà xem đồ vật vậy, có thể trông thấy một ảnh ảo đã được phóng to lên nhiều lần. Vậy là cảnh vật xa xôi, trong kính viễn vọng, xem ra hệt như gần trong gang tấc.