牛顿在经过多次研制非球面的透镜都不成功后，才决定用球面反射镜作为望远镜主镜。他把2.5厘米直径的金属磨制成一个凹面反射镜，并在主镜的焦点前放了一个与主镜成45度角的反射镜，使经主镜反射后的会聚光经反射镜后以90度角反射出镜筒后到达目镜。所有的巨型望远镜大多属于反射望远镜，牛顿望远镜为反射望远镜的发展辅平了道路。

牛顿反射望远镜采用抛物面镜作为主镜，光进入镜筒的底端，然后折回开口处的第二反射镜（平面的对角反射镜），再次改变方向进入目镜焦平面。目镜为便于观察，被安置靠近望远镜镜筒顶部的侧方。牛顿反射望远镜用平面镜替换昂贵笨重的透镜收集和聚焦光线，从而使您的每一分钱提供更加多的光线会集的力量。

牛顿反射望远镜系统使您能拥有焦距长达1000mm而仍然相对地紧凑和便携的望远镜。因为主镜被暴露在空气和尘土中，牛顿反射器望远镜要求更多维护与保养。然而，这个小缺点不阻碍这个类型望远镜的大众化，对于那些想要一台价格经济，但仍然可以解决观测微弱，遥远的目标的用户来说，牛顿反射望远镜是一个理想的选择。

由于光学系统的原理，牛顿望远镜的成像是一个倒像，倒像并不影响天文观测，因此牛顿反射望远镜是天文学使用的最佳选择。通过正像镜等附加镜头，可以将图像校正过来，但会降低成像质量。

牛顿望远镜的光学设计结合了施密特摄星仪和牛顿式反射望远镜的元素。这个系统将牛顿式反射望远镜的抛物面镜换成球面镜，因而产生了球面像差。但就像施密特-卡塞格林望远镜一样，使用施密特修正板予以修正。次镜则承袭牛顿式反射望远镜采用椭圆形的平面斜镜。

（2）优缺点

优点：

1）同折射和折反望远镜相比，同样口径成本最低。因为大口径的反射镜比透镜的生产成本低很多。

2）紧凑合理，便携性好，焦距可达1000mm以上。

3）由于F数普遍较短（f/4到f/8），更容易的获得较大的视野，具有较好的微弱深空天体观测性能。

4）长焦距的牛顿式望远镜可以获得卓越的行星外观，具有较好的月球和行星的观测性能。

5）由于采用反射镜作为主镜，无色差。

6）由于光线无须穿透物镜（它只从镜子的表面反射），所以不需要特别的玻璃材料，只需要能掌握住正确的反射面形状，且只需要处理一个表面（折射镜通常需要处理四个表面），因此非常适合非专业人士自制DIY。

7）目镜的位置在望远镜筒前端，与短F数结合可以使用短而紧凑的架台系统，减少费用和增加便利性。

缺点：

1）一般不适合地面应用。

2）容易产生彗差，造成影样偏离轴心扩散的变形现象。这种扩散在光轴上为零，随着镜子的视域呈线性的增加，也与焦距除以口径的商（焦比）的平方反比来扩散。

通常在焦比大于f/6的系统，彗差已经可以忽略掉，不会影响目视或摄影的结果。

焦比小于f/4的系统，虽然不能忽视彗差，但可以借由广视野和低倍率成像来避免。

透镜也可以用在修正牛顿主镜的彗差上，让影像恢复原有的明锐（所谓的“施密特-牛顿式”）。

3）副镜在光路的中间，会遮挡部分光线，反射镜的支撑结构还会使星像形成衍射星芒，并且降低锐度和反差。使用二或三个支架的支撑结构可以减少视觉上的星芒，减少衍射的峰值强度提高星像的反差。弥散斑状的星像通常是由于支撑结构的不稳定和镜筒内不规则流动的空气使星光不能汇聚形成尖锐的星点。虽然十字支撑结构能比三支架支撑结构更有效的消除衍射星芒，但三支架结构形成的六线星芒会给人一种审美上的良好观感。

4）牛顿反射望远镜的校准是个问题。主镜和副镜的准直性会因为运输和操作时的震动而偏离，这意味着望远镜可能在每次使用前都需要校准。

以上内容参考于书本，网络知识。

1、设置牛顿望远镜系统的孔径值，选择“系统（System）”中的“通用配置（General）”菜单项，出现“通用数据对话框（General Data Dialog Box）”对话框，单击“孔径值（Aperture Value）”一格，输入一个值：200。孔径类型为“入瞳直径（EntrancePupil  Diameter）”。​

2、设置常规的视场和可见波段的波长​

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3、移动光标到第一面，即光阑面的曲率半径列，输入-2000.0，负号表示为凹面。现在在同一个面上输入厚度值-1000， 这个负号表示通过镜面折射后，光线将往“后方”传递。现在在同一面的“Glass”列输入“MIRROR”，根据下列参数数据输入，现在打开一个图层窗口，光线显示了从第一面到象平面的轨迹，此时象平面在镜面的左边。：​

4、我们现在先来看看标准的点列图是怎么样的？现在演示一个标准的点列图（拉下“Analysis”菜单，选择“Spot Diagrams”，再选“Standard”或键入“shift+Ctrl+S”），你将会看到一幅RMS 为77.6微米的点列图。 ​

评定像质的一种较为简便的方法是将艾利（Airy）衍射斑加到点列图的顶部。进行此操作，可从点列图的菜单条选择“设置-Setting”，在“查看比例-Show Scale”选项中选择“Airy Disk”，然后单击“OK”，所得的点列图。

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在原先的点列图上有一个小圈是艾利衍射斑。

所列的RMS点的尺寸是77.6微米，光线并没有达到衍射极限的原因是我们还没有输入圆锥常量。我们原先所输入的2000这个曲率半径只是定义了一个球形，我们需要一个锥形常量为-1来定义抛物线。在第一面的“Conic”列输入-1，敲回车，现在选“System”，“Update”菜单项刷新所有的窗口，在更新后的点列图上，你可以看到有一小簇的光线在六角环带的中心，RMS点尺寸是0。​

在这个高像质的图象所处的位置并不好。由于像处在入射光路的光程中，图象无法接收。这通常在主镜面后安放一个转折光线用的反射面来调整，反射镜面以45度的角度倾斜，将像从光轴上往外转出来。为了使用转折面，我们首先必须定下它该安放在哪儿。由于入射的光束为200mm宽，我们所需要的像平面至少要离开光轴100mm。 我们选择200mm，因此折叠镜面必须距主反射面有800mm。

5、先从改变第一面的厚度着手，将之改为-800mm。现在移动光标到像平面，按Insert 在主面与像平面之间插入一个虚构的面。新的面很快会被转换为折叠面。虚构面的作用只是简单地用来安放折叠镜面。在新的虚构面上输入一个-200的厚度值，保持镜面到像平面的总距离为-1000.0。

现在单击 “工具-Tools”，“折叠反射面-Add Fold Mirror”，然后设置“Fold Surface”为2，单击“OK”。​

插入：在插入折叠反射面或者在一面反射镜前后各添加一个坐标间断面的方法有以下几个，详细请查看这篇文章：ZEMAX知识点：坐标间断面（coordinate break）_weixin_47638568的博客-CSDN博客

现在我们可以看看我们的新的折叠式牛顿反射镜系统，可通过“Analysis”，“Layout”，“3D Layout”菜单来得到。一旦三维图形显示出来，即可用左、右、上、下、Page Up和Page Down键来控制图形的旋转。ZEMAX允许图形的交互式旋转。​

首先，光线从物体到镜面可被显示出来。还有，落在折叠镜面后面的光线应该被拦去，且不允许它落在像平面上。这对于真正的系统来说，是非常重要的，因为光线在通常的光学系统中，不可能物理地穿过反射镜。

6、首先，我们将光标停在第一面，在光阑前加入一个虚构的面。现在使得虚构面的厚度为900mm，​ 

双击第一面的 “Standard”，在对话框中为孔径类型选择圆形遮拦（“Circular Obscuration”），在光束中安放一个“遮拦（Obscuration）”，这样就考虑到了折叠反射镜阻挡了一些光束。为“最大半径（Max Radius）”输入40，然后单击 OK，再更新3维图。看上去更为实际。​

如果不是所有的表面都是可见的，选择“Setting”，然后将第一面和最后一面的选项分别改为2和6，或单击“Reset”，然后按“OK”。​