一、 摘要

    中国元代伟大天文学家郭守敬创作的仰仪是专门用来测量太阳的赤经与纬经。它的形状如同一口朝天放置的大锅。锅口上刻有二十四方位，锅口有水槽用于校正水平，锅中心开有小孔称为玑板，锅内刻有赤道坐标网。适用适当阳光透过玑板上小孔而投到仰仪内的赤道坐标网上就可直接读出去极度、时间、真太阳时等数值，还能用观察日食全过程，测定食相时刻、方位与食分等。它与表圭、日晷相比有其独特的结构与优点。

    现在我们中学生用现代材料进行仿制与改进后，对我们学习天文知识、观察太阳运行规律与历法知识有极大帮助。我们采用了凸透镜或球透镜、水透镜成像原理来取代小孔成像原理，用透明空心半球代替铁制中空半球；采用三种不同显示刻度值的办法；采用热敏记录纸自动记录法；用过滤板防止记录纸烧毁的方法。

二、 研制过程

1. 透镜

    我们共采用了四种不同的透镜来取代小孔成像原理，它的好处是亮度大，光点直径小，能加热热敏记录纸达到自动记录的目的。

（1）凸透镜

    我们采用直径为6公分的老光眼镜片，优点是价格便宜、规格多，可直接选购要求其度数（焦距），与仰仪的空心半球半径相配，如图1。其缺点是太阳光斜射时，由于玻璃的折射率可能会引起角度偏移：而且光通量会减少，造成自动记录效果不佳，如图2。

（2）球形玻璃球：

    为了克服上述缺点，我们改用实心玻璃球。我们知道一个实心玻璃球在太阳光照射时，也会将球另一端的纸点燃，如图3，这说明它与凸透镜同样有聚焦的作用，仅仅是焦距短一些罢了，用它做透镜的最大好处是光点始终与玻璃球、太阳处在同一直线上，而且光通量始终不变，所以玻璃球作为我们做仰仪的主要透镜。它的直径从10公分到15公分之间，如图4，其缺点是焦距及光通量不可调节。

（3）球形烧瓶

    我们从一个故事得到启发：

    一个家庭内由于球形鱼缸内的水的聚焦作用引燃了布质窗帘而引起火灾，从中我们知道原来球形玻璃容器也能代替凸透镜进行聚焦作用。

    我们选用现成的球形烧瓶，其容积分别有0.5升、1升、2升、3升、5升，而且其圆度可以达到要求。并选用蒸馏水作为光的聚焦介质，制成如图5状。

    用它做凸透镜的优点是价格便宜，不放水时重量轻，可用在水中添加颜料的方法来改变透光度。其缺点是易碎，不经撞击，携带要小心。

（4）半球玻璃透镜

    在使用大规格尺寸仰仪时发现球形透镜的焦距太短，而选择直径大的玻璃球价格昂贵而且重量大，不便携带与搬运，所以我们试将一只15公分玻璃球对切，割成两个半球，这样既可获得长焦距，又可降低价格减轻质量，如图6所示。

2. 空心半球

    郭守敬所采用铁锅作为光屏，有等距离的优点，但由于是不透明体，只能从锅的上方观察，很不方便