1608年6月的一天，意大利物理学家伽利略听说：荷兰米德尔堡眼镜匠查理·詹斯的儿子在玩耍时偶尔发现，透过两块眼镜镜片看物体，物体被放大了。查理·詹斯就根据这一现象，将两块镜片装在一根长管子的两头，制成了最原始的望远镜。正迷于光学研究的伽利略知道后喜出望外，立即动手制作这种望远镜。很快地，在1609年，一架能放大9倍的望远镜制成了。伽利略并不满足，接着在次年又制成了一架可以放大30倍的望远镜，并随即使用在天文观测上。
伽利略首先将望远镜对准了月亮。进入他视野的，是人类从未见过的景象：皎洁的明月上覆盖着高高的山峦和大块大块的平原，那上面还有着随时间移动的阴影！伽利略还用这架望远镜观测了木星、金星和太阳等天体，有许多重大的发现。
伽利略的望远镜问世不久，德国的天文学家开普勒便从光学原理上进行了分析。他认为应该在焦平面后加上一对凸透镜，这样得到放大的便会是倒象。可是，开普勒只是在理论上作了探讨，自己并没有亲自制作望远镜。直到后来，英国人伽斯科因，根据开普勒的理论，才制作出了一台更加巨大的天文望远镜。
17世纪末，一些科学家先后创制出了不同类型的组合目镜，这样，才基本上完善了开普勒式望远镜的结构。在20世纪中叶，天文望远镜的制作又有了重大发展，像美国帕洛玛山天文台上的“海尔”望远镜，口径达5米，可以观测到20亿光年之远的天体，它可以观测到暗至23等的星体，相当于可窥
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