Все про оптику
Телескоп своими руками
Телескоп из очковых стекол
Что нужно для постройки телескопа из очковых стекол. Простейший телескоп-рефрактор.
Для постройки телескопа потребуется очковое стекло силой в 1 диоптрию (фокусным расстоянием 1 м), которое представляет собой мениск (выпукло-вогнутую линзу) диаметром 60 — 80 мм, и может быть приобретено в магазинах по продаже и изготовлению очков. Необходимо обратить внимание на то, что линза должна иметь положительную оптическую силу, т. е. быть «собирающей», в отличие от «рассеивающих» стекол, которые не могут построить действительное изображение объекта. Что такое положительная линза, большинство из нас знает, так как все мы пользовались в детстве увеличительным стеклом для выжигания. При этом лучи Солнца фокусируются на расстоянии от линзы, равном фокусному. Очковое стекло будет служить объективом телескопа. Такой телескоп называется рефрактором от слова «рефракция», т. е. «преломление». В объективе телескопа-рефрактора происходит преломление лучей света, пришедших от объекта наблюдения, в результате чего они собираются в фокальной плоскости, где рассматриваются наблюдателем в окуляр, т. е. в лупу той или иной конструкции. В нашем случае окуляром может служить простое увеличительное стекло фокусным расстоянием 20 — 70 мм, объектив от фотоаппарата, окуляр от бинокля, зрительной трубы, микроскопа и т. д.
Кроме объектива и окуляра потребуются несколько листов ватмана, клей (ПВА, столярный, эпоксидный), небольшое количество толстого и тонкого картона. Для изготовления штатива нужны будут рейки сечением примерно 25х15 мм, 5 мм фанера, обрезки дюймовой доски, несколько мелких шурупов, три длинных и один короткий болты М6 с гайками-барашками, клей.
Если не удастся достать линзу в 1 диоптрию, можно использовать другую, учитывая при этом, что фокусное расстояние объектива будет равно:
F (м) =1 м / оптическая сила в диоптриях.
Например, для линзы в 0,75 диоптрии:
F = 1 м / 0,75 = 1,33 м.
Нужно только учитывать, что слишком длинный телескоп будет неудобен в обращении, а короткофокусный объектив будет давать изображение неудовлетворительного качества. Из этих соображений целесообразно применить очковое стекло фокусом 0,6 — 1,5 м.
Полезный совет: Очковые стекла обычно имеют метку в виде точки около центра, которая указывает оптический центр линзы. Он может значительно отличаться от геометрического центра, это учитывают при изготовлении очков (при обтачивании стекла). Желательно выбрать стекло, в котором оптический центр отличается от геометрического на небольшую величину.
С чего начать? Оправа, труба, окулярный узел.
Начинать лучше всего с изготовления оправы объектива (см. черт., поз. 1), диаметр которой, а, следовательно, и диаметр трубы, будет зависеть от размера приобретенного очкового стекла. Оправой будет служить трубка, склеенная из ватмана в несколько слоев. Внутренний диаметр оправы должен быть равен диаметру нашей линзы, а длина — 70 — 80 мм. Линза фиксируется двумя бумажными или картонными кольцами, которые плотно вставляются внутрь оправы, зажимая с двух сторон стекло. Оправа должна быть достаточно жесткой.
Затем необходимо склеить из нескольких слоев ватмана главную трубу телескопа (поз. 2). Это можно сделать, наматывая листы на уже готовую оправу и обильно промазывая клеем внутреннюю поверхность бумаги. При этом нужно следить, чтобы бумага не перекашивалась. Длина трубы должна быть немного (на 150 — 200 мм) меньше фокусного расстояния объектива. Подвижная трубка (поз. 3) служит для фокусировки, т. е. для совмещения фокальных плоскостей объектива и окуляра. Она должна легко двигаться «на трении», но не болтаться. Ее склеиваем из ватмана аналогично главной трубе нашего телескопа.
Оправу окуляра, конструкция которой будет зависеть от того, что мы применим для этой цели, можно вставить непосредственно в подвижную трубку, но лучше, особенно если диаметр окуляра мал, сделать несложный фокусировочный узел. Основой узла будет служить кольцо из фанеры (выпилить лобзиком и просверлить отверстие) или двух — трех слоев толстого картона. Узел работает «на трении», и конструкция его ясна из чертежа (поз. 4). Поверхность неподвижной трубки окулярного узла можно оклеить бархатом или сукном, для снижения трения, подвижную можно подобрать или выточить металлическую, а можно склеить из нескольких слоев не очень толстой, но плотной, гладкой бумаги. Ей необходимо придать достаточную жесткость.
Передвижением подвижной трубки телескопа грубо совмещаются фокальные плоскости объектива и окуляра (при этом одну и ту же трубу можно использовать с разными объективами), а окулярный узел позволяет добиться точной фокусировки.
Испытание телескопа. Его основные характеристики.
Теперь несколько слов об испытании и настройке телескопа, его основных характеристиках. Прежде всего, скажу об увеличении, с которым мы будем работать. Увеличение телескопа равно фокусному расстоянию объектива, деленному на фокусное расстояние окуляра. Из этого видно, что, применяя разные окуляры, мы можем получать с одним и тем же объективом разные увеличения. Например, для окуляра с фокусным расстоянием 50 мм (нормальный объектив от фотоаппарата):
1000 мм / 50 мм = 20 крат,
а для окуляра от микроскопа с фокусным расстоянием 10 мм:
1000 мм / 10 мм = 100 крат.
Может показаться, что, применяя длиннофокусные стекла и короткофокусные окуляры, можно добиться очень большого увеличения, однако, поэкспериментировав с телескопом из очковых стекол, мы очень скоро убедимся, что это не так. Несовершенство нашего объектива накладывает существенные ограничения. На практике мы сможем использовать построенный инструмент с 20 — 50 кратным увеличением. Этого достаточно для того, чтобы увидеть многое из того, что украшает ночное небо, но недоступно невооруженному глазу, например, яркие туманности, кольцо Сатурна, диск и спутники Юпитера, не говоря уже о захватывающих панорамах Луны.
Итак, наш телескоп готов, клей просох, внутренние поверхности трубы и оправ зачернены тушью, и можно приступить к первым испытаниям. Совместив фокальные плоскости объектива и окуляра, и оперев трубу для устойчивости о подоконник, раму окна или другой предмет, попытаемся «навести на резкость» перемещением фокусировочной трубки с окуляром. Скорее всего, даже при наилучшей фокусировке изображение будет подернуто «дымкой». Это происходит потому, что только центральная часть очкового стекла строит неискаженное изображение. Для строительства телескопов-рефракторов с достаточно большими диаметрами применяют сложные объективы, в которых эти искажения, называемые аберрациями, исправляются. Ничего страшного, закрыв краевые части нашего объектива непрозрачным экраном, мы добьемся хорошего изображения. Такой экран называется диафрагмой (см. черт, поз. 5).Имеет смысл сделать несколько диафрагм — по числу окуляров, так как при малых увеличениях аберрации заметны меньше, а при больших — сильнее. Диафрагма изготовляется в виде кружка из картона с отверстием 10 — 30 мм посредине, красится в черный цвет и вставляется в оправу объектива перед очковым стеклом. При увеличениях 10 — 20 крат можно использовать 30мм диафрагму — это позволит увидеть больше слабых объектов (звезд и туманностей), при наблюдении Луны с увеличением 50 — 100 крат действующее отверстие объектива придется уменьшить до 15 — 10 мм. Во всех случаях увеличение и диаметр диафрагмы нужно будет определять опытным путем.
Здесь мы подошли к другому важнейшему параметру телескопа — диаметру объектива. Этот параметр является основным и определяет такие характеристики, как проницающую силу и разрешающую способность инструмента. Первая характеристика указывает на возможность телескопа показывать слабые объекты и выражается в звездных величинах. Вторая — на способность разделять близко расположенные звезды или детали на дисках планет и выражается в угловых величинах — в секундах и долях секунды дуги. Для примера можно сказать, что угловой размер видимого диска Луны составляет около 30 минут, а человеческий глаз обладает разрешающей способностью 1 — 2 минуты. Наш же телескоп может иметь разрешающую способность около 10 секунд дуги, т.е., по крайней мере, в 6 — 10 раз выше, чем невооруженный глаз. Проницающая сила инструмента пропорциональна квадрату диаметра объектива, и, если принять размер зрачка человеческого глаза равным 7 мм, а диаметр входного отверстия телескопа — 20 мм, то наш простейший рефрактор позволит нам наблюдать звезды и другие светила примерно в 8 раз более слабые, чем невооруженным глазом. Желающих более подробно ознакомиться с этими и другими понятиями геометрической и физической оптики, принципами работы и особенностями различных систем телескопов отсылаем к перечню литературы в конце этой статьи.
Наблюдения с телескопом.
Несмотря на все несовершенство конструкции, наш скромный телескоп наверняка доставит его владельцу немало увлекательных минут. С его помощью можно будет увидеть кратеры и другие детали рельефа на Луне, спутники Юпитера, кольцо Сатурна, Большую туманность Ориона, Туманность Андромеды, звездные скопления и множество слабых звезд. При помощи солнечного экрана можно будет наблюдать пятна на Солнце. Нужно при этом помнить:
БЕЗ СОЛНЕЧНОГО СВЕТОФИЛЬТРА СМОТРЕТЬ НА СОЛНЦЕ ОПАСНО!
Источник
Линзы для телескопа своими рукам
Любой телескоп состоит из объектива и окуляра, объектив строит увеличенное изображение объекта, которое рассматривается, затем через окуляр. Расстояние между объективом и окуляром равно сумме их фокусных расстояний (F), а увеличение телескопа равно Fоб./Fок. В моём случае оно составляет примерно 1000/23=43 раз, т. е. 1,72D при диафрагме 25 мм.
1 — окуляр; 2 — основная труба; 3 — фокусировочная труба; 4 — диафрагма; 5 — скотч, которым крепится линза к третей трубе, которую можно легко извлекать, например для замены диафрагмы; 6 — линза.
В качестве объектива возьмём заготовку линзы для очков (можно купить в любой «Оптике») с силой 1 диоптрия, что соответствует фокусному расстоянию 1 м. Окуляр — я использовал ту же ахроматическую просветлённую склейку, что и для микроскопа, считаю для такого простого устройства — это неплохой вариант. В качестве корпуса я использовал три трубы из плотной бумаги, первая около метра, вторая
20 см. Короткая вставляется в длинную.
Линза — объектив крепится к третей трубе выпуклой стороной к наружу, сразу за ней устанавливается диск — диафрагма с отверстием по центру диаметром 25-30 мм — это необходимо, т. к. одиночная линза, да ещё и мениск, очень плохой объектив и для получения сносного качества приходится жертвовать её диаметром. Окуляр — в первой трубе. Фокусировка производится изменением расстояния между объективом и окуляром, вдвигая или выдвигая вторую трубу, фокусировать удобно по Луне. Объектив и окуляр должны быть параллельны друг другу и их центры должны находиться строго на одной линии, диаметр трубы можно взять например на 10 мм больше диаметра отверстия диафрагмы. В общем, при изготовлении корпуса, каждый волен поступать как хочет.
Несколько замечаний:
— не устанавливайте ещё одну линзу после первой в объективе, как советуют на некоторых сайтах — это принесёт только светопотери и ухудшение качества;
— не устанавливайте также диафрагму глубоко в трубе — в этом нет необходимости;
— стоит поэкспериментировать с диаметром отверстия диафрагмы и подобрать оптимальный;
— можно также взять линзу на 0,5 диоптрии (фокусное расстояние 2 м) — это позволит увеличить отверстие диафрагмы и повысить увеличение, но длина трубы станет равной 2 метра, что может быть неудобно.
Для объектива подойдет одиночная линза, фокусное расстояние которой равно F=0.5-1 м (1-2 диоптрии). Достать ее несложно; она продается в магазине оптики, где есть линзы для очков. Такая линза имеет целый букет аберраций: хроматизм, сферическая аберрация. Уменьшить их влияние можно, применив диафрагмирование объектива, то есть уменьшить входное отверстие до 20 мм. Как проще это сделать? Вырезаете из картона колечко, равное диаметру трубы и внутри прорезаете то самое входное отверстие (20 мм), а затем ставите его перед объективом почти вплотную к линзе.
Источник
Как сделать самодельный телескоп своими руками — схема и инструкции
Времена, когда открытие в науке мог сделать любой желающий, почти полностью остались в прошлом. Всё, что может открыть любитель в химии, физике, биологии — давно уже известно, переписано и посчитано. Астрономия — исключение из этого правила. Ведь это наука о космосе, пространстве неописуемо огромном, в котором невозможно изучить всё, и даже недалеко от Земли ещё существуют неоткрытые объекты. Однако, для того чтобы заниматься астрономией, необходим телескоп — дорогой оптический прибор. Самодельный телескоп своими руками — простая или сложная задача?
Может быть, поможет бинокль?
Начинающему астроному, который только-только начинает присматриваться к звёздному небу, рановато делать телескоп своими руками. Схема для него может показаться слишком сложной. На первых порах можно обойтись и обыкновенным биноклем.
Это не такой уж и несерьёзный прибор, как может показаться, и есть астрономы, которые продолжают пользоваться биноклями, даже став знаменитыми: так, японский астроном Хиякутаке, первооткрыватель кометы, названной его именем, прославился именно своим пристрастием к мощным биноклям.
Для первых шагов начинающего астронома — для того, чтобы понять «моё это, или не моё» — подойдет любой мощный морской бинокль. Чем больше диаметр объективов, тем лучше. В бинокль можно наблюдать Луну (в достаточно внушительных подробностях), разглядеть диски ближних планет, таких, как Венера, Марс или Юпитер, рассмотреть кометы и двойные звёзды.
Нет, всё-таки телескоп!
Если Вы загорелись астрономией всерьёз и всё-таки хотите сделать телескоп своими руками, схема, которую вы выберете, может принадлежать к одной из двух основных категорий: рефракторы (в них используются только линзы) и рефлекторы (используются линзы и зеркала).
Для начинающих рекомендуются рефракторы: это менее мощные, но более простые в изготовлении телескопы. Потом, когда Вы наберетесь опыта в изготовлении рефракторов, сможете попробовать собрать рефлектор — мощный телескоп своими руками.
Чем отличается мощный телескоп?
Что за глупый вопрос — спросите вы. Конечно — увеличением! И будете неправы. Дело в том, что не все небесные тела в принципе возможно увеличить. Например, звёзды вы не увеличите никак: они расположены на расстоянии многих парсек, и с такого расстояния превращаются практически в точки. Никакого приближения не хватит, чтобы разглядеть диск далёкой звезды. «Увеличить» можно только объекты Солнечной системы.
А звёзды, телескоп, прежде всего, делает ярче. И за это его свойство отвечает его первая по важности характеристика — диаметр объектива. Во сколько раз объектив шире, чем зрачок человеческого глаза — во столько раз ярче становятся все светила. Если Вы хотите сделать мощный телескоп своими руками — Вам придется подыскивать, прежде всего, очень большую в диаметре линзу под объектив.
Простейшая схема телескопа-рефрактора
В наиболее простом своём виде телескоп-рефрактор состоит из двух выпуклых (увеличивающих) линз. Первая — большая, направленная на небо — называется объективом, а вторая — маленькая, в которую смотрит астроном, называется окуляром. Самодельный телескоп своими руками следует делать именно по этой схеме, если для Вас это первый опыт.
Объектив телескопа должен иметь оптическую силу в одну диоптрию и как можно больший диаметр. Найти подобную линзу можно, например, в мастерской по изготовлению очков, где из них вырезают стёклышки для очков различной формы. Лучше, если линза будет двояковыпуклой. Если не найдётся двояковыпуклой — можно использовать пару плосковыпуклых линз по полдиоптрии, расположенных одна за другой, выпуклостями в разные стороны, на расстоянии 3 сантиметра друг от друга.
В качестве же окуляра лучше всего сойдёт любая сильная увеличительная линза, в идеале — лупа в окуляре на ручке, какие выпускались раньше. Сойдёт и окуляр от любого оптического прибора заводского изготовления (бинокля, геодезического прибора).
Чтобы узнать, какое увеличение будет давать телескоп, замерьте фокусное расстояние окуляра в сантиметрах. Затем поделите 100 см (фокусное расстояние линзы в 1 диоптрию, то есть объектива) на эту цифру, и получите искомое увеличение.
Закрепите линзы в любой прочной трубе (сойдёт картонная, промазанная клеем и покрашенная изнутри самой чёрной краской, что сможете найти). Окуляр должен иметь возможность скользить вперёд-назад в пределах нескольких сантиметров; это нужно для наведения резкости.
Закрепить телескоп следует в деревянном штативе так называемой монтировки Добсона. Чертёж её легко можно найти в любом поисковике. Это самая простая в изготовлении и в то же время надёжная монтировка для телескопа, почти все телескопы-самоделки используют именно её.
Источник
