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광학 망원경의 종류에는 빛을 모으기 위해 렌즈를 사용하는 굴절망원경과 거울을 사용하는 반사망원경이 있다. 굴절망원경의 경우, 큰 렌즈를 사용하면 망원경 자체의 무게에 의한 상의 찌그러짐 등 몇 가지 문제가 있기 때문에, 구경이 102cm 이하로 제한된다. 큰 구경의 굴절망원경은 매우 길어야 하기 때문에 크고 비싼 돔이 필요하다. 따라서 가장 큰 현대적인 망원경들은 모두 반사망원경이다. 반사망원경은 굴절망원경에서 문제가 되는 색수차의 영향을 받지 않으며 크기가 작기 때문에 기계적인 지원이 쉽고 작은 돔 속에 설치할 수 있다. 1개의 거울이나 렌즈로 된 망원경은 빛의 파동적 성질에 의해 제한받는다. 광학 망원경은 원래 매우 높은 분해능을 가질 수 있으나 실제로는 대기의 효과 때문에 그렇지 못하다. 대기는 모든 파장의 빛을 똑같이 투과시키지 못한다. 이러한 대기의 효과를 줄이기 위해 관측장소를 높은 고도에 신중하게 선택한다.