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  关于望远镜,现存的最早纪录是荷兰米德尔堡的眼镜制造商汉斯·利普西在1608年向政府提交专利的折射望远镜。实际的发明者是谁不能确定,它的发展要归功于三个人:汉斯·利普西、米尔德堡的眼镜制造商撒迦利亚·詹森(Zacharias Janssen)和阿尔克马尔的雅各·梅提斯。望远镜被发明得消息很快就传遍欧洲。伽利略在1609年6月听到了,就在一个月内做出自己的望远镜用来观测天体。  在折射望远镜发明之后不久,将物镜,也就是收集光的元件,用面镜来取代透镜的想法,就开始被研究。使用抛物面镜的潜在优点 -减少球面像差和无色差,导致许多种设计和制造反射望远镜的尝试。在1668年,艾萨克·牛顿制造了第一架实用的反射望远镜,现在就以他的名字称这种望远镜为牛顿反射镜。  在1733年发明的消色差透镜纠正了存在於单一透镜的部分色差,并且使折射镜的结构变得较短,但功能更为强大。尽管反射望远镜不存在折射望远镜的色差问题,但是金属镜快速变得昏暗的锈蚀问题,使得反射镜的发展在18世纪和19世纪初期受到很大的限制 -在1857年发展出在玻璃上镀银的技术,才解决了这个困境,进而在1932年发展出镀铝的技术。受限于材料,折射望远镜的极限大约是一米(40英寸),因此自20世纪以来的大型望远镜全部都是反射望远镜。目前,最大的反射望远镜已经超过10米(33英尺),正在建造和设计的有30-40米。  20世纪也在更关广的频率,从电波到伽玛射线都在发展。在1937年建造了第一架电波望远镜,自此之后,已经开发出了各种巨大和复杂的天文仪器。

  望远镜这个名词涵盖了各种各样的仪器。大多数是用来检测电磁辐射,但对天文学家而言,主要的区别在收集的光(电磁辐射)波长不同。  望远镜可以依照它们所收集的波长来分类:  随着波长的增加,可以更容易地使用天线技术进行电磁辐射的交互作用(虽然它可能需要制作很小的天线)。近红外线可以像可见光一样的处理,而在远红外线和次毫米波的范围内,望远镜的运作就像是一架电波望远镜。例如,观测波长从3微米(0.003mm)到2000微米(2毫米)的詹姆士克拉克麦克斯威尔望远镜(JCMT),就使用铝制的抛物面天线。另一方面,观察从3μm(0.003毫米)到180微米(0.18 毫米) 的斯皮策太空望远镜就可以使用面镜成像(反射光学)。同样使用反射光学的,还有哈伯太空望远镜可以观测0.2μm(0.0002 毫米)到1.7微米(0.0017 毫米),从红外线到紫外线的第三代广域照相机。  在望远镜设计中的另一个门槛,随着光子能量的增加(波长变短和频率增加)是使用全反射光学,而不是粗略的入射光学。像是TRACE和SOHO望远镜使用特殊的面镜反射极紫外线,否则不可能产生高分辨率和较亮的影像。大口径并不意味着能收集更多的光,它收集的是高阶绕射极限的光。  望远镜也可以依据所在的位置来分类:地面望远镜、太空望远镜或飞行望远镜。它们还能依据使用者是专业天文学家,还是业余天文学家来分类。拥有一架或多架望远镜与其它仪器的永久性房舍或载运工具,称为天文台。

  光学望远镜主要是收集并聚焦电磁频谱中可见光部分的光线(虽然有些在红外线和紫外线的波段工作)光学望远镜明显增加远处物体的视角大小和视亮度。为了对影像观察、拍照、研究、并发送至电脑,望远镜会采用一个或多个光学曲面的元件来工作。通常由玻璃的透镜或面镜收集线或其它电磁波的辐射,将这些光或辐射汇聚到焦点上。光学望远镜使用在许多天文和非天文的仪器,包括:经纬仪(包括中星仪)、鉴识望远镜、 单筒望远镜、双筒望远镜、相机镜头、和间谍镜。望远镜有三种主要的学类型:  除了这些基本的光学类型之外,还有许多改变光学设计以适合它们执行任务的子类型,像是摄星镜、寻彗镜、太阳望远镜等等。

  电波望远镜是电波天文学使用,有指向天线天线的望远镜。这些盘面有时是用导电的金属丝往建造,其口径小于所观测到的波长。多元素的电波望远镜由成对或更多的小望远镜组成,以合成口径相等于彼此间距离的虚拟望远镜,这个程序被称为孔径合成。在2005年,纪录上的阵列大小是地球直径的许多倍 -利用位于太空的甚长基线干涉测量望远镜,像是日本的HALCA(高度先进通信和天文学实验室VSOP (VLBI Space Observatory Program) satellite) 孔径合成现在也被应用在光学望远镜,使用在光学干涉仪 (光学望远镜阵列),和在单一望远镜上使用口径遮蔽干涉。当可见光被阻挡或微弱时,电波望远镜也用来收集微波辐射,例如类星体。有些电波望远镜被使用于专案,例如SETI和阿雷西博天文台寻找外星生命。

  由于大气层对大部分的电磁波谱是不透明的,所以只有少数波段可以从地面观测得到。这些波段是可见光、近红外线和一些无线电波部分的频谱。由于这个原因,地面上没有远红外线、或X射线的望远镜。因为这些波段必须从轨道上才能观测。即使从地面上可以观测的波段,因为视像度的缘故,在轨道上的卫星安置光学望远镜依然是有利的。
望远镜是一种可以透过透镜或面镜将电磁波(例如可见光)折射或反射以协助观察远方物体的工具。已知能实用的第一架望远镜是在17世纪初期在荷兰使用玻璃透镜发明的。这项发明现在被应用在陆地和天文学。