望遠鏡はその口径が大きくなるほど、より多くの光を集めることができて、暗い天体を観測できるようになります。口径が10倍になると、光を集める面積は100倍になり、100倍暗い星、つまり５等級暗い天体を観測できるようになります。肉眼で見るときの星の観測限界が６等級だとすると、瞳の直径が6mmと仮定すると、口径6cmで11等級まで、60cmで16等級まで、6mでは21等級まで観測できることになります。さらに、肉眼やフィルムの代わりに、高感度のCCD（固体撮像素子）を用いるようになり、露出時間を長くとるなどの工夫をしたり、空気のゆらぎを解消するための様々な補正を行うことで、より暗い天体を観測できるようになっています。レンズを用いた屈折式の望遠鏡は、装置が大がかりになることと、赤い光と青い光の屈折率の差による、像のぶれ（色収差）を生じてしまうなどの欠点があり、大口径のものは反射式の望遠鏡がほとんどです。
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