到了1609年，意大利天文学家、物理学家伽利略在造访威尼斯城时，听闻了当时还是非常新奇的望远镜 。于是，在他回到帕多瓦大学后，通过把凹透镜和凸透镜组合在一起，制造出了一架望远镜 。伽利略改进了望远镜的性能，把放大倍数提高到了33倍 。利用自制的望远镜，伽利略发现了木星的四颗最大卫星、太阳黑子、金星盈亏以及月球环形山等天文现象 。因此，这是第一架真正意义上的天文望远镜，所以这种结构的望远镜又被称为伽利略望远镜 。
本质上，伽利略望远镜是一种折射式望远镜，但由于结构原因，很难制造出大口径望远镜 。牛顿在前人的基础上，制造出了更为实用的反射式望远镜 。此后，又出现了性能更加优异的折反射式望远镜 。现代大型的天文望远镜都是从此基础上改进而来 。可以说，没有望远镜，就没有天文学 。
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