六分儀的原理和使用

六分儀的原理：光線的反射角等於入射角、幾何光學中的反射定律

六分儀的原理

光線的反射角等於入射角

六分儀所基於的原理很簡單：光線的反射角等於入射角。實際上，六分儀也可以測量任意兩物體之間的夾角。其原理最初由牛頓（以及更早的胡克）提出；而固定式大型六分儀很早就由各大天文臺建造，供天體測量之用（如第谷在汶島建造的紀限儀、格林尼治天文臺的大六分儀等）。

航海用六分儀是在扇形框架背面有手柄供握持用，框架上裝有活動臂，活動臂最上端即是指標鏡；半反射式地平鏡安裝在六分儀的左側（中部，正對望遠鏡者），地平鏡旁邊還配有濾光片供測量太陽等明亮天體時使用。測量天體地平高度時，觀測者手持六分儀，讓望遠鏡鏡筒保持水平，並從望遠鏡中觀察被測天體經地平鏡反射所成的像；同時要調節活動臂，使星象落在望遠鏡中所見的地平線上。這也是地平鏡需要用半反射玻璃製造的原因。

幾何光學中的反射定律

在天體的象與地平線重合時，該天體高度等於地平鏡與指標鏡夾角的二倍。通過幾何光學中的反射定律，這一點可以很容易地被證明。而根據這一點來恰當地設計圓弧標尺上的刻度，就可以讓觀測者直接讀出天體高度。為提高讀數精度，實際的六分儀活動臂上往往還附有鼓輪和遊標尺。六分儀的精度比較高，最高能達到10角秒，且輕便易用，所以它能夠迅速取代之前操作複雜的星盤，成為在海洋上測量地理座標的利器，也徹底解決了精確地確定海上航線這一困擾無數航海家的難題。

六分儀的使用

觀測者手持六分儀，轉動指標鏡，讀出天體的高度角。

然後讀出某天體上中天時的地平高度。

再查閱天文年曆瞭解當天該天體的赤道座標。

然後從天文年曆刊出的資料進行修正。

注：式中z是天體天頂距（90度減去地平高度），δ是天體的赤緯，t是時角。

六分儀

六分儀用來測量遠方兩個目標之間夾角的光學儀器。［1］通常用它測量某一時刻太陽或其他天體與海平線或地平線的夾角﹐［2］以便迅速得知海船或飛機所在位置的經緯度，廣泛用於航海和航空中。六分儀具有扇狀外形，其刻度弧為圓周的1/6。使用時﹐觀測者手持六分儀，轉動指標鏡﹐使在視場裡同時出現的天體與海平線重合。根據指標鏡的轉角可以讀出天體的高度角，其誤差約為±0。2°～±1°。在航空六分儀的視場裡，有代替地平線的水準器。這種六分儀一般還有讀數平均機構。其組成部分包括一架小望遠鏡，一個半透明半反射的固定平面鏡即地平鏡，一個與指標相聯的活動反射鏡即指標鏡。六分儀的特點是輕便，可以在擺動著的物體如船舶上觀測。缺點是陰雨天不能使用。六分儀的原理是牛頓首先提出的，二十世紀四十年代以後﹐雖然出現了各種無線電定位法，但六分儀仍在廣泛應用。

六分儀的應用

固定式大型六分儀很早就由各大天文臺建造，供天體測量之用（如第谷在汶島建造的紀限儀、格林尼治天文臺的大六分儀等）。

航海用六分儀是在扇形框架背面有手柄供握持用，框架上裝有活動臂，活動臂最上端即是指標鏡；

半反射式地平鏡安裝在六分儀的左側（中部，正對望遠鏡者），地平鏡旁邊還配有濾光片供測量太陽等明亮天體時使用。測量天體地平高度時，觀測者手持六分儀，讓望遠鏡鏡筒保持水平，並從望遠鏡中觀察被測天體經地平鏡反射所成的像；同時要調節活動臂，使星象落在望遠鏡中所見的地平線上。這也是地平鏡需要用半反射玻璃製造的原因。