Оборачивающая линза своими руками

Самодельная подзорная труба

Какого только хлама не найдешь порой в своих закромах. В ящичках комода на даче, в сундучках на чердаке, среди вещей под старым диваном. Вот бабушкины очки, вот складная лупа, вот испорченный ,,глазок» от входной двери, а вот куча линз от разобранных фотоаппаратов и диапроекторов. Выбросить жалко, и лежит вся эта оптика без дела, только место занимает.
Если у Вас есть желание и время, то попробуйте из этого хлама сделать полезную вещь, например, подзорную трубу. Хотите сказать, что уже пробовали, да формулы в книжках-подсказках больно сложными оказались? Давайте еще раз попробуем, по упрощенной технологии. И все у Вас получится.
Вместо того, чтоб прикидывать на глазок, что с чем получится, попытаемся все дальнейшее сделать по науке. Линзы бывают увеличительные и уменьшительные. Разложим все имеющиеся линзы на две кучки. В одной увеличительные, в другой кучке уменьшительные. В разобранном ,,глазке» от двери есть и увеличительные, и уменьшительные линзы. Такие маленькие линзочки. Они нам тоже пригодятся.
Теперь все увеличительные линзы протестируем. Для этого нужна длинная линейка и само собой бумажка для записей. Хорошо бы еще солнышко светило за окном. С солнышком результаты были бы точней, но подойдет и горящая лампочка. Тестируем линзы следующим образом:
-Измеряем длину фокуса увеличительной линзы. Ставим линзу между солнышком и бумажкой, и отодвигая бумажку от линзы или линзу от бумажки, находим самую маленькую точку схождения лучей. Это и будет длина фокуса. Измеряем его (фокус) на всех линзах в миллиметрах и запишем результаты, чтоб потом не мучиться с определением пригодности линзы.
Чтоб и дальше все было по научному, запоминаем простенькую формулу. Если 1000 миллиметров (один метр) разделить на длину фокуса линзы в миллиметрах, то получим силу линзы в диоптриях. А если нам известны диоптрии линз (из магазина оптика), то разделив метр на диоптрии получим длину фокуса. Диоптрии на линзах и увеличительных лупах обозначаются значком умножения сразу после цифры. 7x; 5x; 2,5x; и т.д.
С уменьшительными линзами подобное тестирование не получится. Но они тоже обозначаются также в диоптриях и тоже соответственно диоптриям имеют фокус. Но фокус уже будет отрицательным, но совсем не мнимым, вполне реальным и в этом мы сейчас убедимся.
Возьмем самую длиннофокусную увеличительную линзу из имеющихся в нашем наборе и сложим ее с самой сильной уменьшительной линзой. Общая длина фокуса обеих линз сразу уменьшится. Теперь попробуем посмотреть через обе линзы в сборе, уменьшительной к себе.
Теперь потихоньку отодвигаем увеличительную линзу от уменьшительной, и в итоге, возможно, получим слегка увеличенное изображение предметов за окном.
Обязательное условие тут должно быть следующее. Фокус уменьшительной (или отрицательной) линзы должен быть меньше увеличительной (или положительной) линзы.
Введем новые понятия. Положительная линза, она же передняя линза называется еще объективом, а отрицательная или задняя, та что ближе к глазу называется окуляром. Сила подзорной трубы равна делению длины фокуса объектива на длину фокуса окуляра. Если от деления получится число больше единицы, то подзорная труба будет что-то показывать, если меньше единицы, то в трубу ничего не увидишь.
Вместо отрицательной линзы в окулярах можно применять и короткофокусные положительные линзы, но изображение уже будет перевернутым и телескоп немного длинней.
Кстати длина телескопа равна сумме длин фокусов объектива и окуляра. Если окуляр положительная линза, то к фокусу объектива прибавляется фокус окуляра. Если окуляр из отрицательной линзы, то плюс к минусу равно минус и от фокуса объектива, фокус окуляра уже вычитается.
Значит основные понятия и формулы следующие:
-Длина фокуса линзы и диоптрия.
-Увеличение подзорной трубы (фокус объектива делим на фокус окуляра).
-Длина подзорной трубы (сумма фокусов объектива и окуляра).
ВОТ И ВСЯ СЛОЖНОСТЬ.
Теперь еще немного технологии. Помните, наверно, что подзорные трубы делаются складными, из двух, трех и более частей-колен. Эти колена делаются не только для удобства, но и для конкретной регулировки расстояния от объектива до окуляра. Поэтому максимальная длина подзорной трубы, немного больше суммы фокусов, а подвижные части трубы позволяю регулировать растояние между линзами. Плюс и минус к теоретической длине трубы.
Объектив и окуляр должны быть на одной (оптической) оси. Поэтому никакой болтанки колен трубы относительно друг друга не должно быть.
Внутреннюю поверхность трубок необходимо выкрасить в матовый (не блестящий) черный цвет или можно оклеить внутреннюю поверхность трубы черной (выкрашеной) бумагой.
Желательно, чтобы внутренняя полость подзорной трубы была герметична, тогда труба потеть внутри не будет.
И последние два совета:
-не увлекайтесь большими увеличениями.
-если захотите сделать самодельный телескоп, то моих разъяснений для Вас вероятно будет маловато, почитайте специальную литературу.
Не поймете что к чему в одной книжке, возьмите другую, третью, четвертую и в какой-то по счету книжке Вы все равно получите ответ на свой вопрос. Если же случится, что ответа в книжках (и в Интернете) Вы не найдете, то Поздравляю! Вы достигли уровня когда ответа уже ждут от ВАС самого.
Нашел в Интернете очень интересную статью по этой же теме:
http://herman12.narod.ru/Index.html
Хорошее лополнение к моей статье предлагает автор с прозы.ру Котовский:
Чтобы даже такой небольшой труд не пропал зря, не следует забывать о диаметре объектива, от которого зависит выходной зрачок прибора, рассчитываемый как диаметр объектива деленный на увеличение трубы.
Для телескопа выходной зрачок может быть около миллиметра. Значит, из объектива диаметром 50 мм можно выжать (подобрав подходящий окуляр) 50-кратное увеличение. При бОльшем увеличении картинка будет ухудшаться из-за дифракции и терять яркость.
Для «земной» трубы выходной зрачок должен быть не менее 2,5 мм (лучше — больше. У армейского бинокля БИ-8 — 4 мм). Т.е. для «земного» пользования с 50-миллиметрового объектива не следует выжимать более 15-20-кратного увеличения. Иначе картинка будет темнеть и размываться.
Из этого следует, что линзы диаметром меньше 20 мм для объектива не годятся. Разве что, вам достаточно 2-3 кратного увеличения.
Вообще, объектив из очковых линз — некомильфо: менисковые искажения из-за выпукло-вогнутости. Должна быть линза-дуплекс, а то и триплекс, если короткофокусная. Хороший объектив просто так среди хлама не найдешь. Разве что, завалялся объектив «фоторужья» (супер!), корабельный коллиматор или артиллерийский дальномер 🙂
Об окулярах. Для трубы Галлилея (окуляр с рассеивающей линзой) следует использовать диафрагму (кружок с дыркой) диаметром, равным рассчетному размеру выходного зрачка. Иначе при смещении зрачка в сторону от оптической оси будут сильные искажения. Для трубы Кеплера (окуляр собирающий, картинка перевернута) однолинзовые окуляры дают большие искажения. Нужно хотя бы двухлинзовый окуляр Гюйгенса или Рамсдена. Лучше готовый — от микроскопа. В крайнем случае можно использовать объектив от фотоаппарата (не забудьте полностью раскрыть лепестковую диафрагму!)
О качестве линз. Из дверных глазков все в мусорку! Из оставшихся вывирайте линзы с просветляющим покрытием (характерный лиловый отблеск). Отсутствие просветления допускается на поверхностях, обращенных наружу (к глазу и к объекту наблюдения). Лучшие линзы — из оптических приборов: кино-фотоаппаратов, микроскопов, биноклей, фотоувеличителей, диапроекторов — на худой конец. Готовые окуляры и объективы из нескольких линз не спешите разбирать! Лучше использовать целиком — там все подобрано наилучшим образом.
И еще. При больших увеличениях (>20) трудно обойтись без штатива. Картинка пляшет — ничего не разобрать.
Не следует стремиться делать трубу покороче. Чем длиннее фокусное расстояние объектива (точнее — его отношение к диаметру), тем меньше тревования к качеству всей оптики. Именно поэтому в старину подзорные трубы были намного длинее, чем современные бинокли.

Самую лучшую самодельную трубу я сделал так: давным давно в Салавате купил задешево детскую игрушку — пластмассовую подзоркную трубу (Галлилея). У нее было 5-кратное увеличение. Но у нее был объектив-дуплекс диаметром почти 50 мм! (Видимо, некондиция с «оборонки»).
Много позже я приобрел недорого маленький китайский монокуляр 8-кратный с объективом 21мм. Там мощный окуляр и компактная оборачивающия система на призмах с «крышей».
Я их «скрестил»! Из игрушки удалил окуляр, из монокуляра — обектив. Сложил, скрепил. Игрушку предварительно изнутри оклеил черной бархатной бумагой. Получил мощную 20-кратную компактную трубу высокого качества.

Источник

Подзорная ТРУБА с 85х увеличением

Вооружившись этими познаниями, вы идёте копаться в коробках с разным хламом, на чердаке, в гараже, в сарае и т. д. с четко обозначенной целью – найти побольше разных линз. Это могут быть стекла от очков (желательно круглые), часовые лупы, линзы от старых фотоаппаратов и т. д. Набрав запас линз, приступаете к измерениям. Вам нужно подобрать объектив с фокусным расстоянием F побольше и окуляр с фокусным расстоянием f поменьше.

Измерить фокусное расстояние очень просто. Линза направляется на какой-либо источник света (лампочка в комнате, фонарь на улице, солнце в небе или просто освещенное окно), за линзой располагается белый экран (можно лист бумаги, но картон лучше) и передвигается относительно линзы до тех пор, пока на нем не получится резкое изображение наблюдаемого источника света (перевернутое и уменьшенное). После этого остается измерить линейкой расстояние от линзы до экрана. Это и есть фокусное расстояние. В одиночку вы вряд ли справитесь с описанной процедурой измерения – вам будет не хватать третьей руки. Придется позвать на помощь ассистента.

Подобрав объектив и окуляр, вы приступаете к конструированию оптической системы для увеличения изображения. Берете в одну руку объектив, в другую – окуляр и сквозь обе линзы рассматриваете какой-нибудь удаленный предмет (только не солнце – запросто можно остаться без глаза!). Взаимным перемещением объектива и окуляра (стараясь, чтобы их оси оставались на одной линии) добиваетесь четкого изображения.

Получится увеличенное изображение, но все еще перевернутое. То, что вы сейчас держите в руках, стараясь сохранять достигнутое взаимное положение линз, и есть искомая оптическая система. Осталось только зафиксировать эту систему, например, поместив внутри трубы. Это и будет подзорная труба.

Но не надо торопиться со сборкой. Сделав подзорную трубу, вас не устроит изображение «вверх ногами». Эта проблема решается просто с помощью оборачивающей системы, получаемой добавлением одной или двух линз, идентичных окуляру.

Оборачивающую систему с одной соосной дополнительной линзой получите, поместив ее на расстоянии примерно 2f от окуляра (расстояние определяется подбором).

Интересно отметить, что при этом варианте оборачивающей системы удается получать бóльшее увеличение, плавно отдаляя дополнительную линзу от окуляра. Впрочем, сильного увеличения получить не удастся, если у вас не очень качественный объектив (например, стекло от очков). Чем больше диаметр объектива, тем больше будет получаемое увеличение.

Эту проблему в «покупной» оптике решают, составляя объектив из нескольких линз с разными коэффициентами преломления. Но вас эти подробности не волнуют: ваша задача – разобраться в принципиальной схеме прибора и построить по этой схеме простейшую действующую модель (не потратив ни копейки).

Теперь вы представляете себе схему подзорной трубы и знаете фокусные расстояния линз, поэтому приступаете к сборке оптического прибора.
Хорошо подходят для сборки ПХВ трубы различных диаметров. Обрезков можно набрать в любой сантехнической мастерской. Если линзы не подходят по диаметру трубки(меньше), размер можно подогнать нарезав кольца из трубки близкой к размеру линзы. Кольцо разрезается в одном месте и одевается на линзу, Туго закрепляется изолентой- обматывается. Аналогично подгоняются и сами трубки, если линза больше диаметра трубки. Таким способом сборки у вас получится телескопическая подзорная труба. Удобно настраивать увеличение и резкость путем передвижением гильз прибора. Добиваться большего увеличения и качества изображения передвигая оборачивающую систему, наводки резкости двигая окуляр.

Процесс изготовления, сборки и настройки очень увлекателен.

Ниже моя труба с увеличением в 80х — почти как телескоп.

Дно гильзы объектива и линза в оправе закрепляются шурупами, а так же изготовляется еще одна гильза. Она будет вставлена в объектив и закрепляется горячим клеем.

Снимаем с трубы ее объектив, а саму трубу вставляем в объектив телескопа. Двигаем, настраиваем лучшее увеличение, резкость как описано выше. Все, телескоп готов.

Источник

Как самому сделать телескоп – мощное самодельное устройство типа рефлектора Кеплера своими руками

Предлагаем изготовить качественный и очень дешевый самодельный телескоп для начинающих астрономов. Вам потребуется не более 15 евро, чтобы купить линзы, при этом вы получите превосходное, профессиональное изображение. С помощью этого мощного телескопа вы сможете разглядывать, словно глобус, Юпитер и Венеру, сможете рассмотреть кольца Сатурна, сотни кратеров и других объектов на поверхности Луны. Изучая небо в ясную погоду, вы даже можете увидеть четыре крупнейшие спутника Юпитера (галилеевы луны).

Шаг 1: Линзы и их параметры

Телескоп представляет собой небольшой рефрактор Кеплера. Он дает увеличение примерно в 20 раз, что достаточно для начала астрономических наблюдений за небесными телами. Изображение в нем будет перевернутым, поэтому не рекомендуется использовать его в качестве подзорной трубы для наблюдения за земными объектами.

Повернуть изображение с головы на ноги можно, применив в конструкции плюсовые (положительные) линзы, но качество изображения всегда будет ухудшаться при использовании дополнительных оптических элементов. Для астрономов не так существенен переворот объектов, т.к. всегда предпочтительнее четкие и контрастные изображения, а в космических масштабах нет никакого смысла в земных направлениях.

Наиболее важными частями телескопа являются линзы. Возможно, вам хотелось бы использовать простые стекла от очков, пылящихся в старых коробках на чердаке, но есть две причины, по которым следует избегать этого. Во-первых, вы никогда не узнаете точный фокус и вряд ли сможете подобрать стекла с оптимальными параметрами для постройки телескопа. Вторая причина, это жесткие факторы оптики: обычные стекла от очков или лупы не могут передавать изображение объекта без искажений.

У таких линз присутствуют две очень серьезные проблемы: сферическая и хроматическая аберрации (даже одна из них может полностью испортить изображение, но эти искажения всегда присутствуют вместе). Поэтому, любая попытка построить телескоп с линзами от очков или обычными лупами, заканчивается разочарованием, когда наблюдатель пытается разглядеть в такое устройство звезду или планету. Объект в таком телескопе виден как нечеткое радужное пятно, на котором невозможно разглядеть какие-либо четкие детали. Поэтому, если вы решили создать свой собственный маленький телескоп, не используйте простые линзы, а следуйте этой инструкции, и у вас будет недорогой, полупрофессиональный инструмент.

Для хорошего телескопа оптимальным выбором будут ахроматы. Ахромат состоит из двух (собирательной и рассеивающей) линз. Они изготовлены из неодинаковых по дисперсии света сортов оптического стекла, что почти полностью нейтрализует хроматическую аберрацию. Ахроматы начального уровня склеены (известны как «склеенные ахроматы») и передают очень четкое изображение при использовании их в телескопах. Вы должны раздобыть себе такие линзы, чтобы построить телескоп с превосходной видимостью.

Данные линзы можете найти в продаже в интернет-магазинах. Чтобы собрать телескоп своими руками вам понадобятся три линзы. Две одинакового размера, а третья – большего размера. Теперь рассмотрим устройство рефрактора Кеплера.

Шаг 2: Рефрактор Кеплера

На рисунке представлена схема очень старого и очень простого способа увеличения удаленных объектов. Параллельные лучи света от объекта достигают большой линзы объектива с большим фокусным расстоянием, преломляются и сходятся в точке фокусировки, далее они попадают в короткофокусный окуляр малого диаметра, который увеличивает изображение. Большая линза – это объектив, маленькая – окуляр. Сложенные вместе длины фокусных расстояний объектива и окуляра составляют длину телескопа, а соотношение линз – его увеличение. Если вы соедините две одинаковые ахроматические линзы, как показано на рисунке, вы получите отличный окуляр с двойным увеличением, названный окуляром Plossl. Таким образом, мы используем в проекте 3:

Объектив (5 евро): фокусное расстояние 250 мм, диаметр 30 мм, арт. №: 569.OAL – это число, по которому вы можете идентифицировать линзу объектива.

Информацию по этой линзе вы можете прочитать на сайте AstroMedia.

Для проекта вам потребуется одна такая линза.

Окуляр (4,6 евро): фокусное расстояние 26,5 мм, диаметр 18 мм, арт. №: 551.OAL – по этому числу вы сможете идентифицировать линзу окуляра.

С информацией по линзе можете ознакомиться здесь: AstroMedia.

Вам потребуется две линзы для окуляра Plossl. Для простого окуляра с увеличением 10х будет достаточно одной такой линзы.

Шаг 3: Материалы и инструмент

Кроме линз, вам дополнительно потребуются несколько недефицитных деталей.

Материалы, которые вам понадобятся:

• Три ахроматические линзы, описанные выше.
• Труба от пылесоса, пластмассовая или металлическая (длиной 26-27 см).
• Старая толстая ручка или небольшая пластмассовая трубка (длиной 5-6 см).
• Две стандартные пластмассовые пробки от пластиковых бутылок.
• Лист черного картона (не глянцевый!)
• Изоляционная лента.
• Несколько картонных полосок.

• Нож или ножницы.
• Липкая лента и немного жидкого клея.

Шаг 4: Собираем главную трубу

Трубу для телескопа можно использовать от старого пылесоса. Ее наружный диаметр составляет 30 мм, но с одной стороны этой трубы, есть утолщение, внутренний диаметр которого более 30 мм. Это идеально подходит для установки линзы объектива, и еще остается небольшая кромка перед объективом – эта кромка будет служить козырьком для защиты от окружающего света.

Трубка меньшего размера (как видно на фото) – это труба окуляра. Она будет скользить в основной трубе. Внутрь труб вставьте предварительно вырезанные отрезки из черного картона, чтобы исключить нежелательные блики внутри их.

Обрежьте большую трубу до требуемой длины (27-28 см), скрутите в трубку деталь из черного картона и вставьте в главную трубу на расстоянии 20 см от широкого конца. Затем попробуйте вставить линзу объектива – она должна легко входить. Теперь у вас есть труба с черной внутренней поверхностью.

Возьмите две пробки от пластиковых бутылок и аккуратно обрежьте их края, чтобы получились два пластмассовых кольца. Эти кольца будут стопорить линзу объектива без использования клея. Отрежьте от колец небольшие участки, чтобы можно было их согнуть при установке.

Вставьте одно такое кольцо до конца в широкий конец трубы. Убедитесь, что кольцо стоит ровно. Теперь осторожно вставьте большую линзу (30 мм) выпуклой стороной наружу и застопорьте ее вторым кольцом. Это кольцо вы можете зафиксировать небольшим количеством клея (клей не должен попасть на линзу!). Допускается небольшое перемещение линзы между двумя кольцами. Будьте внимательны: линза должна быть обращена выпуклой стороной к небу. Сборка основной трубы почти завершена.

Шаг 5: Собираем трубу окуляра

Трубка окуляра будет немного отличаться от основной. Найдите какую-либо пластмассовую трубку с внутренним диаметром 20 мм и длиной не менее 5 см. Затем возьмите две маленькие линзы для окуляра, установите их выпуклыми сторонами друг к другу (см. фото). Это очень важная часть. Проделав такой трюк, мы получим очень эффективный окуляр Plossl. Расстояние между этими линзами должно быть не более 1-2 мм.

Теперь необходимо смотать установленные таким образом линзы изолентой; при этом нельзя позволять линзам сдвинуться или наклониться. Здесь очень важно сохранить осевую симметрию. Намотайте изоленты столько, чтобы линзы плотно вошли в трубку окуляра и установите их с самого края трубки.

Делаем диафрагму. Если вы хотите сделать профессиональный окуляр с четким изображением, то перед его сборкой изготовьте из картона 4 кольца наружным диаметром равным диаметру линз, и внутренним диаметром 12-14 мм. Установите их вместе с линзами следующим образом (слева-направо): кольцо – линза выпуклой стороной вправо – два кольца – линза выпуклой стороной влево – кольцо. Последнее кольцо может иметь меньший внутренний диаметр (приблизительно 10 мм). С помощью такой диафрагмы поле обзора будет немного уменьшено, но при этом края изображения будут более резкими.

Размеры отверстий колец необходимо подобрать экспериментально до окончательной сборки.

Края внутренних отверстий колец диафрагмы должны быть идеально ровными, иначе все неровности будут видны на изображении. Эту проблему можно решить, если использовать пробойник для изготовления колец. Здесь вам придется поэкспериментировать. Попробуйте подобрать металлическую шайбу подходящего размера и использовать ее в качестве диафрагмы. Придумайте, что еще можно использовать.

ОБХОДИМСЯ БЕЗ ОКУЛЯРА PLOSSL.

Если хотите сэкономить деньги, можете изготовить простой окуляр. В этом случае вам нужно будет купить только одну маленькую линзу. При этом кратность увеличения уменьшится вдвое, примерно до 10х. Даже такого увеличения будет достаточно, чтобы разглядеть кратеры на Луне (но не на Юпитере или Сатурне). Если вы решите сделать такой окуляр, то линзу нужно установить выпуклой стороной к вашему глазу.

Шаг 6: Финальные шаги

Телескоп почти готов. Осталось сделать только одну маленькую деталь: установить трубку окуляра в основную трубу так, чтобы она в тугую двигалась внутри ее. Для этого приклейте 3 маленькие полоски из многослойного картона изнутри свободного конца основной трубы. Предварительно сложите полоски пополам в виде буквы «V». Затем осторожно вставьте маленькую трубку в большую и попытайтесь сфокусировать изображение. Если вы все сделали правильно, то должны наблюдать перевернутое изображение объектов в очень хорошем качестве (если не были установлены кольца в окуляр, то изображение будет с размытыми краями).

Если вы не сможете настроить четкое изображение, перемещая трубку окуляра, возможно, что ваша труба или слишком длинная, или слишком короткая. В этом случае посчитайте расстояние между линзами: фокус объектива (25 см) прибавляем к фокусному расстоянию окуляра (1,4 см). Попробуйте немного вытащить линзы окуляра из маленькой трубки (вот почему их нельзя приклеивать), или отрезать немного от основной трубы со стороны окуляра, или же использовать более длинную трубку окуляра (более, чем рекомендуемые 5-6 см). При использовании однолинзового окуляра, помните, что его фокус будет составлять 2,6 см.

Шаг 7: Вперед, к звездам!

Наш телескоп (с окуляром Plossl) имеет серьезное увеличение, поэтому вы вряд ли сможете пользоваться им, просто держа в руках. Установите его на штатив для фотокамеры, чтобы было легче прицеливаться, или прижмите телескоп к стене. Лучше все-таки со штатива, т.к. спутники Юпитера вы точно не сможете разглядеть держа телескоп в руках. Посмотрите на поверхность Луны, это удивительно!

Попробуйте построить второй телескоп, используя акриловые линзы и обратите внимание на разницу.

Ваш телескоп является неплохим инструментом для наблюдения за звездами. Единственное отличие от профессиональных телескопов, это небольшой диаметр его объектива (и, следовательно, его слабая способность собирать свет). Если вы хотите создать действительно серьезную вещь с кратностью увеличения 60-80х, нужен объектив диаметром 60-70 мм, и здесь уже пятью евро вам не обойтись. Зато с помощью 70-миллиметрового телескопа вы сможете наблюдать множество небесных тел, которые невидимы невооруженным глазом (звездные скопления, яркие галактики, кольца Сатурна, поверхность Юпитера и многое другое…).

Между прочим, самый совершенный телескоп Галилея был хуже, чем этот (меньший угол обзора, более слабая оптика). Гордитесь своим творением!

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Источник