望远镜前面直径大、焦距长的凸透镜叫物镜；后面一块透镜直径小，焦距短的叫目镜。物镜把来自远处景物的光线，在它的后面汇聚成倒立的缩小了的实像，相当于把远处景物一下子移近到成像的地方。而这景物的倒像又恰好落在目镜的前焦点处，这样对着目镜望去，就好像拿放大镜看东西一样，可以看到一个放大了许多倍的虚像。那样，很远很远的景物，在望远镜里看来就仿佛近在眼前一样。望远镜同其他光学仪器一样，经过一段漫长的发展历史，各种结构形式的望远镜相继问世。根据光学原理，可归纳为折射式和反射式两大类。折射式望远镜，常见的有棱镜双筒望远镜，因它镜筒短、视野大，携带方便，常用于军事和野外考察；反射式望远镜是由凹面镜作物镜，凸透镜做目镜，用于天文台观察天体。