Самодельная простая подзорная труба. Как самому сделать телескоп – мощное самодельное устройство типа рефлектора Кеплера своими руками
Многие люди, поднимая свой взор в на звездное небо, восхищаются манящей таинственностью космического пространства. Хочется заглянуть в бескрайние просторы вселенной. Увидеть кратеры на луне. Кольца Сатурна. Множество туманностей и созвездий. Поэтому сегодня я расскажу вам, как сделать телескоп в домашних условиях.
Во-первых, нужно определиться какое требуется увеличение. Дело в том, что чем больше эта величина, тем длиннее будет сам телескоп. При 50-тикратном увеличении длина, составит 1 метр, а для 100 кратного — 2 метра. То есть, длина телескопа будет прямопропорциональна кратности.
Допустим, это будет 50-тикратный телескоп. Далее нужно приобрести в любом салоне оптики (или на рынке) две линзы. Одна для окуляра (+2)-(+5) диоптрий. Вторая — для объектива (+1) диоптрию (для 100 кратного телескопа требуется (+0.5) диоптрии).
Затем, учитывая диаметры линз необходимо сделать трубу, а точнее две трубы — одна должна плотно входить в другую. Причем длина полученной конструкции (в раздвинутом состоянии) должна быть равна фокусному расстоянию линзы. В нашем случае 1метр (для линзы (+1) диоптрию).
Как сделать трубы? Для этого нужно на оправу соответствующего диаметра намотать несколько слоёв бумаги, промазывая их эпоксидной смолой (можно другим клеем, но последние слои для укрепления лучше эпоксидкой). Можно воспользоваться остатками обоев, которые валяются без дела после ремонта квартиры. Можно поэкспериментировать со стеклотканью, тогда это будет более серьёзная конструкция.
Далее встраиваем во внешнюю трубу линзу объектива (+1) диоптрию, а во внутреннюю окуляра (+3) диоптрии. Как это сделать? Ваша фантазия — главное обеспечить точную параллельность и соосность линз. При этом нужно добиться, чтобы расстояние между линзами при раздвижении труб было в пределах фокусного расстояния линзы объектива, в нашем случае это 1 метр. В дальнейшем при помощи изменения этого параметра мы будем настраивать резкость нашего изображения.
Для удобного использования телескопа необходима тренога для четкой его фиксации. При сильном увеличении малейшее дрожание трубы приводит к размыванию изображения.
Если у вас есть какие-либо линзы, можно узнать их фокусное расстояние следующим способом: сфокусируйте солнечный свет на ровную поверхность до получения как можно меньшей точки. Расстояние между линзой и поверхностью при этом и есть фокусное расстояние.
Итак, чтобы добиться увеличения телескопа в 50 крат необходимо линзу в (+1) диоптрию расположить на расстоянии 1 метр от линзы (+3) диоптрии.
Для 100 кратного увеличения используем линзы (+0.5) и (+3) изменив между ними расстояние на 2 метра.
А на этом видео — процесс создания похожего телескопа:
Приятного астрономического просмотра!
(Visited 11,426 times, 1 visits today)
Сложно найти на всей земле человека, который хотя бы немного не интересовался астрономией. Это, закономерно, требует наличия определенного инструмента, который позволил бы более внимательно рассмотреть загадки звездного неба. Если есть подзорная труба или бинокль - то этого достаточно, чтобы любоваться красотой звездного неба. Но при наличии сильного интереса такие девайсы не могут удовлетворить запрос. Необходимо что-то более мощное, то есть, телескоп. Вот только как его создать? Рассмотрению вопроса: « своими руками?» и посвящена эта статья.
Вводная информация
Приобретение телескопа заводского изготовления обойдется довольно дорого. Поэтому его покупка уместна в тех случаях, когда есть желание заниматься астрономией хотя бы на любительском уровне. Но для начала, чтобы получить базовые знания и навыки, а также понять, действительно ли эта наука кажется тем, что про нее думает большинство, нелишним будет создать самодельный домашний телескоп своими руками. Во многих детских энциклопедиях и различных научно-популярных изданиях можно найти описание процесса изготовления простейшего устройства, позволяющего видеть кратеры на Луне, диск Юпитера вместе с его четырьмя спутниками, кольца и сам Сатурн, серп Венеры, отдельные яркие и крупные звездные скопления и туманности. Следует отметить, что слабым местом таких устройств является качество изображения, которое не может соревноваться с приборами заводского изготовления.
Немного теории
Прежде чем начинать создавать телескоп своими руками в домашних условиях, стоит разобраться как работает этот прибор.
Два минимально необходимых оптических узла - это объектив и окуляр. Первый задуман для того, чтобы собирать свет. От его диаметра зависит какое максимальное увеличение будет у готового устройства, и насколько слабо видимые объекты можно будет наблюдать. Окуляр необходим для увеличения изображения, что формируется объективом и для передачи изображения к человеческому глазу.
Определяемся с типом
В зависимости от устройства, выделяют различные телескопы. Два самых распространенных типа - это рефлекторы и рефракторы. В первом случае в качестве объектива выступает зеркало, во втором - система линз. В домашних условиях создать все в необходимом качестве для рефлектора довольно проблематично, в силу трудности и точности процесса изготовления. Тогда как линзы для рефрактора несложно приобрести в магазине оптики. Как видите, различие между ними сугубо в конструктивном исполнении.
Первая проба
Для определения значения увеличения используется соотношение фокусного расстояния от объектива до окуляра. Рассмотренная ниже схема будет обеспечивать улучшение зрительных свойств примерно в 50 раз.
Первоначально необходимо запастись заготовкой линзы для очков, сила которой составляет один диоптрий. Это соответствует фокусному расстоянию в один метр. Обычно их диаметр около 7 сантиметров. Этот как раз то, что необходимо для объектива. Тут следует отметить, что если интересует как сделать телескоп своими руками из линз для очков, то следует признать, что они слабо подходят для такого нецелевого применения. Но при желании можно использовать и их. Если есть длиннофокусная двояковыпуклая линза, то лучше использовать именно ее. Хотя на роль окуляра еще подходит и увеличительное стекло из лупы, диаметром в 3 сантиметра или линза от микроскопа.
Для корпуса необходимо сделать из плотной бумаги две трубы. Первая (представляющая собой основную часть) будет иметь длину в один метр. Для окулярного узла создается труба в двадцать сантиметров. Короткая вставляется в длинную. Для изготовления корпуса можно использовать широкий лист ватмана или рулона обоев, свернув их в трубу в несколько слоев и проклеить ПВА. Количество пластов подбирается вручную. Необходимо добиться эффекта жесткости будущего устройства. При этом внутренний диаметр основной части должен равняться размеру выбранной линзы.
Но это не все
Если вопрос только в том, как сделать телескоп своими руками в домашних условиях, то обойтись исключительно вышеизложенным можно.
Но для лучшего результата не обойтись без некоторых нюансов.
Так, объектив необходимо крепить в первой трубе наружу выпуклой стороной с помощью оправы. Для этого подойдут кольца соразмерного диаметра с толщиной в сантиметр. Сразу после линзы необходимо установить диск - диафрагму. Ее специфическим отличием является наличие в центре отверстия диаметром в 2,5-3 сантиметра. Это необходимо сделать для уменьшения искажения изображения, которое формирует одиночная линза. Правда, такой подход уменьшает количество света, что собирает объектив. Для улучшения результата линзу необходимо устанавливать как можно ближе к краю трубы. Затем подходит очередь окуляра. Где его размещать? Установить его требуется в окулярном узле как можно ближе к краю. При этом для окуляра идеальным будет картонное крепление. Прибор лучше делать в виде цилиндра, диаметр которого равен размеру выбранной линзы. Он устанавливается внутри трубы благодаря двум крепежам (например, дискам). При этом необходимо следить, чтобы он по своему диаметру был соразмерен и с линзой, и с окулярным узлом.
Подготовка телескопа к использованию
Фокусировка устройства осуществляется посредством изменения расстояния между объективом и окуляром. Достигается это, в механическом смысле, благодаря обеспечению движения окулярного узла, размещенного в основной трубе. Для фиксации положения лучше всего использовать силу трения. Следует отметить, что фокусировку удобнее осуществлять на больших и ярких объектах, как-то близлежащие здания, Луна, яркие звезды (но не Солнце).
При создании телескопа следует учитывать, что объектив и окуляр должны находиться параллельно друг другу, а их центры следует расположить на одной линии. На этапе подготовки можно поэкспериментировать с диаметром диафрагмового отверстия с целью найти оптимальный. Так например, если подобрать линзу на 0,6 диоптрия и установить фокусное расстояние в 1,7 метра (1/0,6), то это позволит добиться большего увеличения. Правда, при этом придется поработать над отверстием диафрагмы. А именно - увеличить его размер.
И после завершения работы над первым устройством запомните одну простую истину: через телескоп посмотреть на Солнце можно только два раза - сначала правым глазом, потом левым. Такое опасное занятие моментально вредит зрению, поэтому им лучше не заниматься.
Промежуточный итог
Следует отметить, что получившаяся конструкция будет несовершенной. А именно - она даст перевернутое изображение. Чтобы исправить это, необходимо использовать еще одну собирающую линзу, с тем же самым фокусным расстоянием, что и у окуляра. Она устанавливается в трубу около него. Казалось бы, теперь не должно быть вопросов с тем, как сделать телескоп своими руками с увеличением. Но это далеко не единственный верный подход.
Можно использовать и другие схематические варианты, беря в качестве основы линзы очков или телеобъективов. Это весьма широкая область, в которой есть как и совсем зеленые новички, так и профессиональные астрономы. Поэтому если возникнет определенный вопрос или непонимание чего-то, не следует стесняться, спокойно задавайте интересующий вопрос. Для этого сегодня есть тематические кружки, сайты, форумы и т. д. Ведь стоит только окунуться в мир астрономии - и взору откроются многочисленные сокровища звездного неба. В целом рассмотренной практической информации должно хватить для создания простейшего устройства. Если хочется сконструировать и воплотить что-то более сложное, то здесь не обойтись без качественной теоретической подготовки.
Необходимые знания
Следует всегда помнить о том, что основная характеристика - это размер объектива, окуляра и фокусное расстояние. Это альфа и омега, без которой создать телескоп невозможно. Но при этом существует большое количество мелких моментов, которые могут существенно повлиять на конечный результат. Например, максимальное полезное увеличение телескопа. Значение этого параметра равняется удвоенному диаметру объектива (в миллиметрах). Делать устройство с большим увеличением не имеет смысла, поскольку, скорее всего, увидеть новые детали не получиться. А вот общая яркость изображения пострадает. Поэтому для устройств с пятидесятикратным увеличением не рекомендуется использовать линзы менее чем на 2,5 сантиметра. Следует отметить, что предложенный выше вариант имеет показатели в 7 и 3 см, что хорошо подходит для телескопа с качеством 50х. Можно взять и 4-сантиметровую линзу в качестве объектива, но в таком случае уменьшиться разрешающая способность оптического устройства. Поэтому лучше использовать рекомендованные значения.
Экспериментирование с конструктивным исполнением
Вариант, когда создается основная труба на метр, и в нее встраивается дополнительная на двадцать сантиметров, - это далеко не все. Можно подкорректировать конструкцию с тем, чтобы создавать другие формы телескопов. Например, для объектива используется труба в 60-65 сантиметров, а в нее на 10-15 см входит другая, для окуляра, длина которой составляет 50-55 см.
Возвращаемся к теории
Минимальное значение полезного увеличения для телескопа зависит от диаметра окуляра. Здесь есть один очень важный нюанс! Его размер не должен превышать диаметр полностью раскрытого зрачка наблюдателя. В противном случае не весь собранный телескопом свет будет попадать в глаз: он будет теряться, ухудшая качество работы устройства. Так, максимальный диаметр зрачка глаза у обычного человека не превышает пяти-семи миллиметров. Поэтому для поиска минимального полезного увеличения берется 10 крат (апертура, помноженная на 0,15). Это интересное слово, апертура, означает отверстие, подобное диафрагме, только несколько усовершенствованное и продвинутое. Это устройство используют в сложных приборах для получения качественного результата. Но это уже для тех, кто хочет сделать телескоп своими руками в домашних условиях с серьезными характеристиками для более тщательного изучения звездного неба.
Заключение
Ну, вот и тот минимум, который необходимо знать каждому, чтобы создать собственный девайс для изучения звездного неба. Неважно, какой будет первый шаг - соберете телескоп-рефлектор своими руками или рефрактор. Главное, если это представляет интерес, то необходимо действовать в данном направлении, - учиться, осваивать новые знания, практиковаться, открывать что-то новое для себя или даже для целого мира - не останавливаться, а уж удача сопутствует целеустремленным.
Но знайте, что при изготовлении устройств с бо́льшим увеличением сильнее о себе заявят дифракционные явления. Это приведет к ухудшению видимости. И напоследок задача: какими основными параметрами должен обладать телескоп, обеспечивающий 1 000-кратное увеличение?
Можно с уверенностью сказать, что все когда-либо мечтали поближе рассмотреть звезды. С помощью бинокля или подзорной трубы можно полюбоваться ярким ночным небом, однако вы вряд ли сможете разглядеть в эти приборы что-то подробно. Здесь понадобится более серьезная аппаратура - телескоп. Чтобы иметь у себя дома такое чудо оптической техники, необходимо выложить крупную сумму, что не всем любителям прекрасного по карману. Но не стоит отчаиваться. Можно сделать телескоп своими руками, и для этого, как бы это абсурдно ни звучало, необязательно быть великим астрономом и конструктором. Лишь бы было желание и непреодолимая тяга к неизведанному.
Почему стоит попробовать сделать телескоп?
Совершенно точно можно сказать, что астрономия - наука очень сложная. И требует от человека, ею занимающегося, очень много усилий. Может произойти такая ситуация, что вы приобретете дорогостоящий телескоп, а наука о Вселенной вас разочарует, или вы попросту поймете, что это совершенно не ваше занятие.
Для того чтобы разобраться, что к чему, достаточно сделать телескоп для любителя. Наблюдение за небом через такой аппарат позволит увидеть в разы больше чем через бинокль, а также вы сможете разобраться, интересно ли вам это занятие. Если вы загоритесь изучением ночного неба, тогда, вам, конечно, не обойтись без профессионального аппарата.
Что можно увидеть в самодельный телескоп?
Описания того, как сделать телескоп, можно отыскать во многих учебниках и книгах. Такой аппарат позволит четко рассмотреть лунные кратеры. С помощью него можно увидеть Юпитер и даже разглядеть четыре его основных спутника. Знакомые нам со страниц учебников кольца Сатурна также могут быть замечены при помощи телескопа, своими руками изготовленного. Кроме этого, еще множество небесных тел можно увидеть своими глазами, например, Венеру, большое количество звезд, скоплений, туманностей.
Немного об устройстве телескопа
Главные части нашего агрегата - это его объектив и окуляр. С помощью первой детали собирается свет, источаемый небесными телами. То, насколько далекие тела можно будет видеть, а также каково будет увеличение прибора, зависит от диаметра объектива. Второй же участник тандема, окуляр, предназначен для увеличения получаемой картинки, чтобы наш глаз мог любоваться красотами звезд.
Теперь о двух самых распространенных типах оптических устройств - рефракторах и рефлекторах. Первый тип имеет объектив, выполненный из системы линз, а второй - зеркальный объектив. Линзы для телескопа, в отличие от рефлекторного зеркала, достаточно легко можно найти в специализированных магазинах. Покупка зеркала для рефлектора обойдется недешево, а его самостоятельное изготовление будет для многих невыполнимо. Поэтому, как уже стало понятно, мы будем собирать именно рефрактор, а не зеркальный телескоп. Закончим теоретический экскурс понятием об увеличении телескопа. Оно равняется отношению фокусных расстояний объектива и окуляра.
Как сделать телескоп? Подбираем материалы
Для того чтобы начать сборку аппарата, необходимо запастись 1-диоптриевой линзой или ее заготовкой. К слову сказать, такая линза будет с фокусным расстоянием один метр. Диаметр заготовок будет около семидесяти миллиметров. Нужно также отметить, что линзы для телескопа лучше не выбирать очковые, так как в основном они имеют вогнуто-выпуклую форму и плохо подходят для телескопа, хотя если они есть под рукой, то можно использовать и их. Рекомендуется использовать длиннофокусные линзы двояковыпуклой формы.
В качестве окуляра можно взять обычную лупу тридцатимиллиметрового диаметра. Если есть возможность достать окуляр от микроскопа, то, несомненно, стоит этим воспользоваться. Он отлично подойдет и для телескопа.
Из чего же сделать корпус для нашего будущего оптического помощника? Отлично подойдут две трубы разного диаметра из картона или плотной бумаги. Одна (та, что короче) будет вставляться во вторую, с большим диаметром и более длинную. Трубу с меньшим диаметром следует сделать длиной сантиметров двадцать - это в итоге будет окулярный узел, а основную рекомендуется сделать метровой. Если под рукой не найдется нужных заготовок - не беда, корпус можно смастерить из ненужного рулона обоев. Для этого обои наматываются в несколько слоев для создания нужной толщины и жесткости и проклеиваются. Каким сделать диаметр внутренней трубы, зависит от того, какую мы используем линзу.
Подставка для телескопа
Весьма важный момент в создании своего телескопа - подготовка специальной подставки для него. Без таковой будет почти невозможно им пользоваться. Есть вариант установки телескопа на штатив от фотоаппарата, который снабжен двигающейся головкой, а также крепежом, который позволит фиксировать различные положения корпуса.
Сборка телескопа
Линза для объектива закрепляется в маленькой трубе выпуклостью наружу. Крепить ее рекомендуется с помощь оправы, представляющей собой кольца, по диаметру схожие с самой линзой. Прямо за линзой, дальше по трубе, необходимо оборудовать диафрагму в виде диска с тридцатимиллиметровым отверстием строго посередине. Диафрагма предназначена для сведения на нет искажений картинки, появляющихся в связи с использованием одиночной линзы. Также установка ее повлияет на уменьшение света, которое получает объектив. Сам объектив телескопа монтируется около основной трубы.
Естественно, что в окулярном узле не обойтись без самого окуляра. Для начала необходимо приготовить для него крепления. Делаются они в виде картонного цилиндра и схожи с окуляром по диаметру. Крепление устанавливается внутрь трубы с помощью двух дисков. Они такого же диаметра, что и цилиндр, и имеют отверстия посередине.
Настройка аппарата в домашних условиях
Фокусировать изображение необходимо с помощью расстояния от объектива до окуляра. Для этого окулярный узел перемещается в основной трубе. Так как трубы должны быть хорошо прижаты вместе, то необходимое положение будет надежно зафиксировано. Процесс настройки удобно производить на больших ярких телах, например, Луне, также и соседний дом подойдет. При сборке очень важно добиться того, чтобы объектив с окуляром располагались параллельно и их центры были на одной прямой.
Еще один способ сделать телескоп своими руками заключается в изменении размера диафрагмы. Варьируя ее диаметр, можно добиться оптимальной картинки. Используя оптические линзы 0,6 диоптрий, которые имеют фокусное расстояние примерно два метра, можно добиться увеличения диафрагмы и сделать приближение на нашем телескопе гораздо больше, однако стоит понимать, что корпус при этом тоже увеличится.
Осторожно - Солнце!
По меркам Вселенной наше Солнце - далеко не самая яркая звезда. Однако для нас это очень важный источник жизни. Естественно, что, имея телескоп в своем распоряжении, многим захочется рассмотреть его поближе. Но надо знать, что это очень опасно. Ведь солнечный свет, проходя через построенные нами оптические системы, может сфокусироваться до такой степени, что будет способен прожечь насквозь даже толстую бумагу. Что уж говорить о нежной сетчатке наших глаз.
Поэтому надо запомнить очень важное правило: нельзя смотреть на Солнце в приближающие устройства, тем более в телескоп домашний, без специальных средств защиты. Такими средствами считаются светофильтры и способ проецирования изображения на экран.
Что если собрать телескоп своими руками не получилось, а посмотреть на звезды очень хочется?
Если вдруг по какой-то причине сборка самодельного телескопа невозможна, то не стоит отчаиваться. Можно подыскать телескоп в магазине за приемлемую цену. Сразу же возникает вопрос: "А где они продаются?" Такую технику можно найти в специализированных магазинах астроприборов. Если такого в вашем городе нет - тогда стоит посетить магазин фототехники или найти другой магазин, торгующий телескопами.
Если вам повезло - в вашем городе есть специализированный магазин, да еще с профессиональными консультантами, тогда вам точно туда. Перед походом рекомендуется посмотреть обзор телескопов. Во-первых, вы разберетесь с характеристиками оптических устройств. Во-вторых, вас будет труднее обмануть и подсунуть некачественный товар. Тогда вы точно не разочаруетесь в покупке.
Несколько слов о покупке телескопа через Всемирную сеть. Этот вид покупок становится очень популярным в наше время, и не исключено, что вы воспользуетесь именно им. Весьма удобно: вы подыскиваете нужный вам аппарат, а потом заказываете. Однако можно наткнуться на такую неприятность: после долгого выбора может оказаться, что товара уже нет в наличии. Гораздо более неприятная проблема - это доставка товара. Не секрет, что телескоп - очень хрупкая вещь, поэтому вам могут довезти лишь осколки.
Возможен вариант покупки телескопа с рук. Такой вариант позволит неплохо сэкономить, однако следует хорошо подготовиться, чтобы не купить сломанную вещь. Неплохое место для того, чтобы найти потенциального продавца, - форумы астрономов.
Цена за телескоп
Рассмотрим некоторые ценовые категории:
Около пяти тысяч рублей. Такой прибор будет соответствовать характеристикам, которые имеет телескоп, своими руками сделанный в домашних условиях.
До десяти тысяч рублей. Этот аппарат наверняка будет больше подходить для качественного наблюдения ночного неба. Механическая часть корпуса и комплектация будет весьма скудной, и, может быть, вам придется потратиться на некоторые запасные части: окуляры, фильтры и т. д.
От двадцати до ста тысяч рублей. К этой категории относятся профессиональные и полупрофессиональные телескопы. Наверняка новичку будет незачем зеркальный аппарат с астрономической стоимостью. Это попросту, как говорится, пустая трата денег.
Заключение
В итоге мы познакомились с важной информацией о том, как сделать простой телескоп своими руками, и некоторыми нюансами покупки нового аппарата для наблюдения за звездами. Кроме способа, который мы рассмотрели, существуют и другие, но это уже тема для иной статьи. Вне зависимости от того, собрали ли вы телескоп в домашних условиях или приобрели новый, астрономия позволит вам погрузиться в неизведанный мир и получить впечатления, которых вы никогда раньше не испытывали.
Можно с уверенностью сказать, что все когда-либо мечтали поближе рассмотреть звезды. С помощью бинокля или подзорной трубы можно полюбоваться ярким ночным небом, однако вы вряд ли сможете разглядеть в эти приборы что-то подробно. Здесь понадобится более серьезная аппаратура – телескоп. Чтобы иметь у себя дома такое чудо оптической техники, необходимо выложить крупную сумму, что не всем любителям прекрасного по карману. Но не стоит отчаиваться. Можно сделать телескоп своими руками, и для этого, как бы это абсурдно ни звучало, необязательно быть великим астрономом и конструктором. Лишь бы было желание и непреодолимая тяга к неизведанному.
Почему стоит попробовать сделать телескоп? Совершенно точно можно сказать, что астрономия – наука очень сложная. И требует от человека, ею занимающегося, очень много усилий. Может произойти такая ситуация, что вы приобретете дорогостоящий телескоп, а наука о Вселенной вас разочарует, или вы попросту поймете, что это совершенно не ваше занятие. Для того чтобы разобраться, что к чему, достаточно сделать телескоп для любителя. Наблюдение за небом через такой аппарат позволит увидеть в разы больше чем через бинокль, а также вы сможете разобраться, интересно ли вам это занятие. Если вы загоритесь изучением ночного неба, тогда, вам, конечно, не обойтись без профессионального аппарата. Что можно увидеть в самодельный телескоп? Описания того, как сделать телескоп, можно отыскать во многих учебниках и книгах. Такой аппарат позволит четко рассмотреть лунные кратеры. С помощью него можно увидеть Юпитер и даже разглядеть четыре его основных спутника. Знакомые нам со страниц учебников кольца Сатурна также могут быть замечены при помощи телескопа, своими руками изготовленного.
Кроме этого, еще множество небесных тел можно увидеть своими глазами, например, Венеру, большое количество звезд, скоплений, туманностей. Немного об устройстве телескопа Главные части нашего агрегата - это его объектив и окуляр. С помощью первой детали собирается свет, источаемый небесными телами. То, насколько далекие тела можно будет видеть, а также каково будет увеличение прибора, зависит от диаметра объектива. Второй же участник тандема, окуляр, предназначен для увеличения получаемой картинки, чтобы наш глаз мог любоваться красотами звезд. Теперь о двух самых распространенных типах оптических устройств – рефракторах и рефлекторах. Первый тип имеет объектив, выполненный из системы линз, а второй – зеркальный объектив. Линзы для телескопа, в отличие от рефлекторного зеркала, достаточно легко можно найти в специализированных магазинах. Покупка зеркала для рефлектора обойдется недешево, а его самостоятельное изготовление будет для многих невыполнимо.
Поэтому, как уже стало понятно, мы будем собирать именно рефрактор, а не зеркальный телескоп. Закончим теоретический экскурс понятием об увеличении телескопа. Оно равняется отношению фокусных расстояний объектива и окуляра. Личный опыт: как я сделала лазерную коррекцию зрения Вообще-то, я не всегда излучала радость и уверенность в себе. Но обо всем по порядку.. Как сделать телескоп? Подбираем материалы Для того чтобы начать сборку аппарата, необходимо запастись 1-диоптриевой линзой или ее заготовкой. К слову сказать, такая линза будет с фокусным расстоянием один метр. Диаметр заготовок будет около семидесяти миллиметров. Нужно также отметить, что линзы для телескопа лучше не выбирать очковые, так как в основном они имеют вогнуто-выпуклую форму и плохо подходят для телескопа, хотя если они есть под рукой, то можно использовать и их. Рекомендуется использовать длиннофокусные линзы двояковыпуклой формы. В качестве окуляра можно взять обычную лупу тридцатимиллиметрового диаметра. Если есть возможность достать окуляр от микроскопа, то, несомненно, стоит этим воспользоваться. Он отлично подойдет и для телескопа. Из чего же сделать корпус для нашего будущего оптического помощника? Отлично подойдут две трубы разного диаметра из картона или плотной бумаги. Одна (та, что короче) будет вставляться во вторую, с большим диаметром и более длинную.
Трубу с меньшим диаметром следует сделать длиной сантиметров двадцать – это в итоге будет окулярный узел, а основную рекомендуется сделать метровой. Если под рукой не найдется нужных заготовок – не беда, корпус можно смастерить из ненужного рулона обоев. Для этого обои наматываются в несколько слоев для создания нужной толщины и жесткости и проклеиваются. Каким сделать диаметр внутренней трубы, зависит от того, какую мы используем линзу. Подставка для телескопа Весьма важный момент в создании своего телескопа - подготовка специальной подставки для него. Без таковой будет почти невозможно им пользоваться. Есть вариант установки телескопа на штатив от фотоаппарата, который снабжен двигающейся головкой, а также крепежом, который позволит фиксировать различные положения корпуса. Сборка телескопа Линза для объектива закрепляется в маленькой трубе выпуклостью наружу. Крепить ее рекомендуется с помощь оправы, представляющей собой кольца, по диаметру схожие с самой линзой.
У вас есть замечательная заготовка для главного зеркала. Но только если это линзы из К8. Потому что в конденсорах (а это линзы, несомненно, конденсорные) часто ставят пару линз, одна из которых из крона, другая из флинта. Флинтовая линза в качестве заготовки для главного зеркала абсолютно не годится по ряду причин (одна из которых -- большая чувствительность к температуре). Флинтовая линза прекрасно подходит в качестве основания для полировальника, но шлифовать ею не получится, так как у флинта твердость и сошлифовываемость значительно больше, чем у крона. В этом случае используйте пластмассовый шлифовальник.
Во-вторых, очень советую внимательно ознакомиться не только с книгой Сикорука, но и с "Телескопом астронома-любителя" М.С. Навашина. И в том, что касается испытаний и измерений зеркала, следует ориентироваться именно на Навашина, у которого этот аспект очень подробно расписан. Естественно, что не стоит в точности делать теневой прибор "по Навашину", так как сейчас легко внести в его конструкцию такие усовершенствования, как использовать мощный светодиод в качестве источника света (что значительно повысит интенсивность света и качество измерений на непокрытом зеркале, а также позволит вплотную приблизить "звезду" к ножу, в качестве основания целесообразно использовать рельс от оптической скамьи и др.). К изготовлению теневого прибора нужно подойти со всем вниманием, так как именно тем, насколько хорошо вы его сделаете, будет определяться качество вашего зеркала.
Помимо вышеупомянутого рельса от оптической скамьи, полезным "хабаром" для его изготовления является суппорт от токарного станка, который станет замечательным устройством для плавного перемещения ножа Фуко и одновременно -- для измерения этого перемещения. Не менее полезной находкой будет готовая щель от монохроматора или дифрактометра. Еще советую приспособить к теневому прибору вебкамеру -- это позволит устранить погрешность от положения глаза, уменьшит конвекционные помехи от тепла вашего тела, а кроме того, позволит регистрировать и хранить все теневые картины на протяжении процесса полировки и фигуризации зеркала. В любом случае, основание для теневого прибора должно быть надежным и тяжелым, крепление всех частей -- идеально жестким и прочным, а перемещение -- без люфтов. Организуйте трубу или тоннель вдоль всего хода лучей -- это уменьшит воздействие конвекционных потоков, а кроме того, позволит работать при свете. Вообще конвекционные потоки -- бич любых методов испытания зеркала. Боритесь с ними всеми возможными средствами.
Не пожалейте денег на покупку хороших абразивов и смолы. Варить смолу и отмучивать абразивы -- это во-первых непроизводительные затраты сил, во-вторых, плохая смола -- плохое зеркало, а плохие абразивы -- куча царапин. А вот шлифовальный станок может и должен быть самым примитивным, единственное требование к нему -- безупречная жесткость конструкции. Здесь совершенно идеальна деревянная бочка, засыпанная щебнем, вокруг которой в свое время ходили Чикин, Максутов и другие "отцы-основатели". Полезным дополнением к бочке Чикина является диск "Грация", позволяющий не наматывать километры вокруг бочки, а работать, стоя на одном месте. Бочку для обдирки и грубой шлифовки лучше оборудовать на улице, а вот тонкая шлифовка и полировка -- это дело уже для помещения с постоянной температурой и без сквозняков. Альтернатива бочке, особенно на этапе тонкой шлифовки и при полировке -- пол. На коленях, конечно, работать менее удобно, но жесткость такого "станка" -- идеальна.
Нужно особое внимание уделить креплению заготовки. Хорошим вариантом разгрузки линзы является приклейка за "пятачок" минимальных размеров в центре и три упора около краев, которые должны лишь касаться, но не давить на заготовку. Пятачок нужно нашлифовать на плоскость и довести до №120.
Для профилактики царапин и сколов необходимо до обдирки сделать фаску по краю заготовки и довести ее до тонкой шлифовки. Ширина фаски должна быть из расчета, чтобы она сохранилась до конца работы с зеркалом. Если фаска "кончится" в процессе -- ее нужно возобновить. Фаска должна быть равномерная, иначе она будет источником астигматизма.
Наиболее рациональна обдирка кольцом, либо уменьшенным шлифовальником в положении "зеркало снизу", но учитывая небольшой размер зеркала, можно делать и по Навашину -- зеркало сверху, шлифовальник нормального размера. В качестве абразива используется карбид кремния или карбид бора. При обдирке нужно остерегаться нашлифовать астигматизм и "уйти" в гиперболоидную форму, к чему у такой системы есть явная склонность. Избежать последнего помогает чередование нормального штриха с укороченным, особенно ближе к концу обдирки. Если при обдирке изначально получена максимально близкая к сфере поверхность, это резко ускорит всю дальнейшую работу по шлифовке.
Абразивы при шлифовке -- начиная со 120-го номера и мельче лучше использовать электрокорунд, а крупнее -- карборунд. Главной характеристикой абразивов, к которой надо стремиться, является узость спектра распределения частиц. Если частицы в данном конкретном номере абразива разнятся по размеру, то более крупные зерна -- источник царапин, а более мелкие -- это источник местных ошибок. И с абразивами такого качества их "лестница" должна быть гораздо более пологой, а к полировке мы придем с "волнами" на поверхности, от которых потом будем долго избавляться.
Шаманский прием против такого при не самых лучших абразивах -- это перед сменой номера на более тонкий пошлифовать зеркало еще более тонким абразивом. Например, вместо ряда 80-120-220-400-600-30u-12u-5u ряд будет таким: 80-120-400-220-600-400-30u-600... и так далее, причем эти промежуточные стадии достаточно короткие. Почему это работает -- не знаю. С хорошим абразивом можно шлифовать после 220-го номера сразу тридцатимикронным. В разведенные с водой грубые (до №220) абразивы хорошо добавлять "Фейри". Микронные порошки имеет смысл поискать с добавлением талька (или добавить самому, но надо быть уверенным, что тальк абразивно-стерилен) -- он уменьшает вероятность царапин, облегчает процесс шлифовки и уменьшает закусывание.
Еще один совет, позволяющий контролировать форму зеркала еще на этапе шлифовки (даже не тонкой) -- это приполировать поверхность, растерев замшей с полиритом до блеска, после этого можно легко определить фокусное по Солнцу или лампе и даже (на более тонких этапах шлифовки) получить теневую картину. Признаком точности сферической формы также является однородность шлифованной поверхности и быстрая однородная зашлифовка всей поверхности после смены абразива. Варьируйте в небольших пределах длину штриха -- это поможет избежать "ломаной" поверхности.
Процесс полировки и фигуризации, наверное, настолько хорошо и подробно описан, что разумнее не вдаваться в него а отослать к Навашину. Правда, он рекомендует крокус, а сейчас все пользуются полиритом, в остальном все то же самое. Крокус, кстати, полезен при фигуризации -- он медленнее работает, чем полирит, и меньше риск "пропустить" нужную форму.
Прямо за линзой, дальше по трубе, необходимо оборудовать диафрагму в виде диска с тридцатимиллиметровым отверстием строго посередине. Диафрагма предназначена для сведения на нет искажений картинки, появляющихся в связи с использованием одиночной линзы. Также установка ее повлияет на уменьшение света, которое получает объектив. Сам объектив телескопа монтируется около основной трубы. Естественно, что в окулярном узле не обойтись без самого окуляра. Для начала необходимо приготовить для него крепления. Делаются они в виде картонного цилиндра и схожи с окуляром по диаметру. Крепление устанавливается внутрь трубы с помощью двух дисков. Они такого же диаметра, что и цилиндр, и имеют отверстия посередине. Настройка аппарата в домашних условиях Фокусировать изображение необходимо с помощью расстояния от объектива до окуляра. Для этого окулярный узел перемещается в основной трубе.
Так как трубы должны быть хорошо прижаты вместе, то необходимое положение будет надежно зафиксировано. Процесс настройки удобно производить на больших ярких телах, например, Луне, также и соседний дом подойдет. При сборке очень важно добиться того, чтобы объектив с окуляром располагались параллельно и их центры были на одной прямой. Еще один способ сделать телескоп своими руками заключается в изменении размера диафрагмы. Варьируя ее диаметр, можно добиться оптимальной картинки. Используя оптические линзы 0,6 диоптрий, которые имеют фокусное расстояние примерно два метра, можно добиться увеличения диафрагмы и сделать приближение на нашем телескопе гораздо больше, однако стоит понимать, что корпус при этом тоже увеличится.
Осторожно – Солнце! По меркам Вселенной наше Солнце - далеко не самая яркая звезда. Однако для нас это очень важный источник жизни. Естественно, что, имея телескоп в своем распоряжении, многим захочется рассмотреть его поближе. Но надо знать, что это очень опасно. Ведь солнечный свет, проходя через построенные нами оптические системы, может сфокусироваться до такой степени, что будет способен прожечь насквозь даже толстую бумагу. Что уж говорить о нежной сетчатке наших глаз. Поэтому надо запомнить очень важное правило: нельзя смотреть на Солнце в приближающие устройства, тем более в телескоп домашний, без специальных средств защиты.
Прежде всего, надо приобрести объектив и окуляр. В качестве объектива можно использовать два стекла для очков (мениски) по +0,5 диоптрии, расположив их выпуклыми сторонами одно наружу, а другое внутрь на расстоянии 30 мм одно от другого. Между ними поставьте диафрагму с отверстием диаметром около 30 мм. Это в крайнем случае. Но лучше использовать длиннофокусную двояковыпуклую линзу.
Для окуляра можно взять обычное увеличительное стекло (лупу) 5-10-кратную небольшого диаметра порядка 30 мм. В качестве варианта может быть также окуляр от микроскопа. Такой телескоп даст увеличение в 20-40 раз.
Для корпуса можно взять плотную бумагу или подобрать металлические или пластмассовые трубки (их должно быть две). Короткая трубка (около 20 см, окулярный узел) вставляется в длинную (около 1м, основную). Внутренний диаметр основной трубы должен быть равен диаметру очковой линзы.
Объектив (очковая линза) крепится в первой трубе выпуклой стороной наружу с помощью оправы (колец диаметром, равным диаметру линзы и толщиной около 10 мм). Сразу за линзой устанавливается диск - диафрагма с отверстием по центру диаметром 25 - 30 мм, это необходимо с целью уменьшения значительных искажений изображения, получаемых за счет одиночной линзы. Объектив устанавливается ближе к краю основной трубы. Окуляр устанавливается в окулярном узле ближе к его краю. Для этого вам придется изготовить из картона крепление для окуляра. Оно будет состоять из цилиндра, равного по диаметру окуляру. Этот цилиндр будет крепиться к внутренней стороне трубы двумя дисками диаметром, равным внутреннему диаметру окулярного узла с отверстием, равным по диаметру окуляру.
Фокусировку производим изменением расстояния между объективом и окуляром за счет движения окулярного узла в основной трубе, а фиксация будет происходить за счет трения. Фокусировку лучше выполнять на ярких и больших объектах: Луна, яркие звезды, близлежащие здания.
Создавая телескоп, необходимо учитывать, что объектив и окуляр должны быть параллельны друг другу, а их центры должны находиться строго на одной линии.
Изготовление самодельного телескопа-рефлектора
Существует несколько систем телескопов-рефлекторов. Любителю астрономии легче изготовить рефлектор системы Ньютона.
В качестве зеркал можно использовать плоско-выпуклые конденсаторные линзы для фотоувеличителей, обрабатывая их плоскую поверхность. Такие линзы диаметром до 113 мм можно приобрести и в фотомагазинах.
Вогнутая сферическая поверхность отполированного зеркала отражает всего около 5% падающего на него света. Поэтому ее надо покрыть светоотражающим слоем алюминия или серебра. Алюминировать зеркало в домашней обстановке невозможно, а серебрить вполне возможно.
В телескопе-рефлекторе системы Ньютона диагональное плоское зеркало отклоняет вбок конус лучей, отраженных от главного зеркала. Изготовить плоское зеркало самим очень трудно, поэтому воспользуйтесь призмой с полным внутренним отражением от призменного бинокля. Также можно использовать для этой цели плоскую поверхность линзы, поверхность светофильтра от фотоаппарата. Покройте ее слоем серебра.
Набор окуляров: слабый окуляр с фокусным расстоянием 25-30 мм; средний 10-15 мм; сильный 5-7 мм. Можно для этой цели использовать окуляры от микроскопа, бинокля, объективы от малоформатных кинокамер.
Главное зеркало, плоское диагональное зеркало и окуляр монтируйте в трубе телескопа.
Для телескопа-рефлектора сделайте параллактический штатив с полярной осью и осью склонения. Полярная ось должна быть направлена на Полярную звезду.
Такими средствами считаются светофильтры и способ проецирования изображения на экран. Что если собрать телескоп своими руками не получилось, а посмотреть на звезды очень хочется? Если вдруг по какой-то причине сборка самодельного телескопа невозможна, то не стоит отчаиваться. Можно подыскать телескоп в магазине за приемлемую цену. Сразу же возникает вопрос: "А где они продаются?" Такую технику можно найти в специализированных магазинах астроприборов. Если такого в вашем городе нет – тогда стоит посетить магазин фототехники или найти другой магазин, торгующий телескопами. Если вам повезло - в вашем городе есть специализированный магазин, да еще с профессиональными консультантами, тогда вам точно туда. Перед походом рекомендуется посмотреть обзор телескопов. Во-первых, вы разберетесь с характеристиками оптических устройств. Во-вторых, вас будет труднее обмануть и подсунуть некачественный товар.
Тогда вы точно не разочаруетесь в покупке. Несколько слов о покупке телескопа через Всемирную сеть. Этот вид покупок становится очень популярным в наше время, и не исключено, что вы воспользуетесь именно им. Весьма удобно: вы подыскиваете нужный вам аппарат, а потом заказываете. Однако можно наткнуться на такую неприятность: после долгого выбора может оказаться, что товара уже нет в наличии. Гораздо более неприятная проблема – это доставка товара. Не секрет, что телескоп - очень хрупкая вещь, поэтому вам могут довезти лишь осколки. Возможен вариант покупки телескопа с рук.
Такой вариант позволит неплохо сэкономить, однако следует хорошо подготовиться, чтобы не купить сломанную вещь. Неплохое место для того, чтобы найти потенциального продавца, – форумы астрономов. Цена за телескоп Рассмотрим некоторые ценовые категории: Около пяти тысяч рублей. Такой прибор будет соответствовать характеристикам, которые имеет телескоп, своими руками сделанный в домашних условиях. До десяти тысяч рублей. Этот аппарат наверняка будет больше подходить для качественного наблюдения ночного неба. Механическая часть корпуса и комплектация будет весьма скудной, и, может быть, вам придется потратиться на некоторые запасные части: окуляры, фильтры и т. д. От двадцати до ста тысяч рублей. К этой категории относятся профессиональные и полупрофессиональные телескопы.
Самодельные телескопы-рефлекторы любители астрономии строят, в основном, по системе Ньютона. Именно Исаак Ньютон примерно в 1670 году впервые создал телескоп-рефлектор. Это позволило ему избавиться от хроматических аббераций (они ведут к снижению чёткости изображения, к появлению на нём цветных контуров или полос, которых на реальном предмете нет) - главного недостатка существовавших тогда телескопов-рефракторов.
диагональным зеркалом – это зеркало направляет пучок отраженных лучей через окуляр к наблюдателю. Элемент, обозначенный цифрой 3, - окулярный узел.
Фокус главного зеркала и фокус окуляра, вставленного в окулярный тубус, должны совпадать. Фокус главного зеркала определяется как вершина конуса отраженных зеркалом лучей.
Диагональное зеркало изготавливается небольших размеров, оно является плоским и может иметь прямоугольную или же эллиптическую форму. Устанавливается диагональное зеркало на оптической оси главного зеркала (объектива), под углом 45° к ней.
Обычное бытовое плоское зеркало не всегда подходит для использования в качестве диагонального зеркала в самодельном телескопе – для телескопа нужна оптически более точная поверхность. Поэтому в качестве диагонального зеркала можно использовать плоскую поверхность плоско-вогнутой или плоско-выгнутой оптической линзы, если предварительно покрыть эту плоскость слоем серебра или алюминия.
Размеры плоского диагонального зеркала для самодельного телескопа определяются из графического построения конуса лучей, которые отражаются главным зеркалом. При прямоугольной или эллиптической форме зеркала стороны или оси соотносятся друг к другу как 1:1,4.
Объектив и окуляр самодельного телескопа-рефлектора монтируются в трубе телескопа взаимоперпендикулярно. Для крепления главного зеркала самодельного телескопа требуется оправа, деревянная или металлическая.
Для изготовления деревянной оправы главного зеркала самодельного телескопа-рефлектора Вы можете взять круглую или восьмигранную дощечку толщиной не менее 10 мм и на 15-20 мм больше, чем диаметр главного зеркала. Главное зеркало закрепляется на этой дощечке 4 отрезками толстостенной резиновой трубки, надетыми на шурупы. Для лучшей фиксации под головки шурупов можно подложить пластмассовые шайбы (само зеркало зажимать ими нельзя).
Труба самодельного телескопа изготавливается из отрезка металлической трубы, из нескольких склеенных между собой слоев картона. Можно также изготовить трубу металлическо-картонную.
Три слоя плотного картона следует склеить между собой столярным или казеиновым клеем, затем вставить картонную трубу в метталические кольца жесткости. Из металла также делают чашу для оправы главного зеркала самодельного телескопа и крышку трубы.
Длина трубы (тубуса) самодельного телескопа-рефлектора должна быть равна фокусному расстоянию главного зеркала, а внутренний диаметр трубы – 1,25 диаметра главного зеркала. Изнутри тубус самодельного телескопа-рефлектора следует «зачернить», т.е. оклеить матовой черной бумагой или же покрасить черной матовой краской.
Окулярный узел самодельного телескопа-рефлектора в самом простом исполнении может быть основан, как говорится, «на трении»: подвижная внутренняя трубка перемещается вдоль неподвижной внешней, обеспечивая необходимую фокусировку. Окулярный узел также может быть резьбовым.
Самодельный телескоп-рефлектор перед использованием необходимо установить на специальную подставку – монтировку. Вы можете приобрести как готовую заводскую монтировку, так и изготовить ее самостоятельно, из подручных материалов. Подробнее о видах монтировок для самодельных телескопов Вы сможете прочесть в наших следующих материалах.
Наверняка новичку будет незачем зеркальный аппарат с астрономической стоимостью. Это попросту, как говорится, пустая трата денег. Заключение В итоге мы познакомились с важной информацией о том, как сделать простой телескоп своими руками, и некоторыми нюансами покупки нового аппарата для наблюдения за звездами. Кроме способа, который мы рассмотрели, существуют и другие, но это уже тема для иной статьи. Вне зависимости от того, собрали ли вы телескоп в домашних условиях или приобрели новый, астрономия позволит вам погрузиться в неизведанный мир и получить впечатления, которых вы никогда раньше не испытывали
Труба из очковых стекол — это, по существу, простейший рефрактор с одиночной линзой вместо объектива. Лучи света, идущие от наблюдаемого предмета, собирает в трубе линзовый объектив. Чтобы уничтожить радужную окраску изображения хроматическую аберрацию, — используют две линзы из разных сортов стекла. Каждая поверхность у этих линз Должна иметь свою кривизну, а
все четыре поверхности — быть соосными. Изготовить такой объектив в любительских условиях практически невозможно. Достать же хороший, пусть даже небольшой, линзовый объектив для телескопа трудно.
Н0 есть другая система — отражательный телескоп. или рефлектор. В нем объективом служит вогнутое зеркало, где точную кривизну нужно придать только одной отражающей поверхности. Как же он устроен?
От наблюдаемого объекта (рис. 1) идут лучи света. Главное вогнутое (в простейшем случае — сферическое) зеркало 1, собирающее эти лучи, дает в фокальной плоскости изображение, которое рассматривается в окуляр 3. На пути пучка лучей, отраженных от главного зеркала, помещено небольшое плоское зеркальце 2, расположенное под углом 45 градусов к оптической оси главного. Оно отклоняет конус лучей под прямым углом, чтобы наблюдатель не загораживал головой открытый конец трубы 4 телескопа. Сбоку на трубе против диагонального плоского зеркальца прорезано отверстие для выхода конуса лучей и укреплен окулярный тубус 5. Несмотря на то. что отражающая поверхность обрабатывается с очень высокой точностью — отклонение от заданного размера не должно превышать 0,07 микрона (семь стотысячных миллиметра), — изготовление такого зеркала вполне доступно школьнику.
Сначала вырезать главное зеркало.
Главное вогнутое зеркало можно сделать из обычного зеркального, настольного или витринного стекла. Оно должно иметь достаточную толщину и быть хорошо отожженным. Плохо отожженное стекло сильно коробится при изменении температуры, а от этого форма поверхности зеркала искажается. Оргстекло, плексиглас и другие пластмассы не годятся вообще. Толщина зеркала должна быть чуть больше 8 мм, диаметр не более 100 мм. Под отрезок металлической трубы подходящего диаметра с толщиной стенок 02-- 2 ммнаносится кашица из порошка наждака или карборунда с водой. Из зеркального стекла вырезаются два диска. Вручную из стекла толщиной 8 - 10 мм можно вырезать диск Диаметром 100 мм примерно за час для облегчения работы можно применить станочек (рис. 2).
На основании 1 укреплена рама
3. Через середину ее верхней перекладины проходит ось 4, снабженная ручкой 5. На нижнем конце оси укреплено трубчатое сверло 2, на верхнем — груз б. Ось сверла можно снабдить подшипниками. Можно сделать моторный привод, тогда не придется крутить рукоятку. Станочек изготавливается из дерева или металла.
Теперь — шлифовка
Если положить один стеклянный диск на другой и, намазав соприкасающиеся поверхности кашицей из абразивного порошка с водой, двигать верхний диск к себе и от себя, в то же время равномерно вращая оба диска в противоположных направлениях, то они будут пришлифовываться один к другому. Нижний диск постепенно становится все более выпуклым, а верхний — вогнутым. Когда будет достигнут нужный радиус кривизны — что проверяется по глубине центра выемки — стрелке кривизны, — переходят к более мелким порошкам абразива (пока стекло не станет темно-матовым). Радиус кривизны определяется по формуле: Х =
где у — радиус главного зеркала; . Р — фокусное расстояние.
для первого самодельного телескопа диаметр зеркала (2у) выбирают равным 100-ь 120 мм; Ф — 1000--1200 мм. Вогнутая поверхность верхнего диска и будет отражающей. Но ее еще нужно отполировать и покрыть светоотражающим слоем.
Как получить точную сферу
Следующий этап — полировка.
Инструмент — все тот же второй стеклянный Диск. Его нужно превратить в полировальник, а для этого на поверхность нанести слой смолы с примесью канифоли (смесь придает полирующему слою большую твердость).
Варят смолу для полировальника так. В небольшой кастрюле на слабом огне расплавляется канифоль,. а затем в нее прибавляются небольшие кусочки мягкой смолы. Смесь размешивается палочкой. Определить заранее соотношение канифоли и смолы трудно. Хорошо остудив каплю смеси, нужно ее испробовать на твердость. Если ноготь большого пальца при сильном нажиме оставляет неглубокий след — твердость смолы близка к требуемой. доводить смолу до кипения и образования пузырей нельзя она будет непригодна для работы. На слое полировальной смеси прорезается сеть продольных и поперечных канавок для того, чтобы полирующее вещество и воздух свободно циркулировали во время работы и участки смолы Давали хороший контакт с Зеркалом. Полировка делается так же, как шлифовка: зеркало движется вперед и назад; кроме того, и полировальник и зеркало поворачивают понемногу в противоположных направлениях. Чтобы получить возможно более точную сферу, во время шлифовки и полировки очень важно соблюдать определенный ритм движений, равномерность в длине «штриха» и поворотах обоих стекол.
Вся эта работа делается на простом самодельном станочке (рис. 3), схожем по конструкции с гончарным. На основании из толстой доски помещен вращающийся деревянный столик с осью, проходящей сквозь основание. На этом столике укрепляется шлифовальщик или полировальник. Чтобы дерево не коробилось, его Пропитывают маслом, парафином или водоупорной краской.
На помощь приходит прибор Фуке
Можно ли, не обращаясь в специальную оптическую лабораторию, проверить, насколько точной получилась поверхность зеркала? Можно, если использовать прибор, сконструированный около ста лет тому назад знаменитым французским физиком Фуко. Принцип его работы удивительно прост, а точность измерения —- до сотых долей Микрояа. Известный советский ученый-оптик Д. Д. Максутов в юности сделал прекрасное параболическое зеркало (а параболическую поверхность получить гораздо труднее, чем сферу), используя для его испытания именно этот прибор, собранный из керосиновой лампы, куска полотна от пилы-ножовки и деревянных брусочков. Вот как он работает (рис. 4)
Точечный источник света И, — например, прокол в фольге освещенной яркой лампочкой, — находится вблизи центра кривизны О зеркала З. Зеркало слегка повернуто с таким расчетом, чтобы вершина конуса отраженных лучей О1 располагалась несколько в стороне от самого источника света. Эту вершину может пересекать тонкий плоский экран Н с прямолинейным краем — «нож Фуко». Поместив глаз позади экрана вблизи точки, где сходятся отраженные лучи, Мы увидим, что все зеркало как бы залито светом. Если поверхность зеркала точно сферическая, то при пересечении экраном вершины конуса, все зеркало начнет равномерно гаснуть. А сферическая поверхность (не сфера) не - может собрать все лучи в одной точке. Часть из них пересечется перед экраном, часть — сзади него. Тогда мы видим рельефную теневую картину» (рис. 5), по которой можно узнать, какие отклонения от сферы есть на поверхности зеркала. Изменяя определенным образом режим полировки, их можно устранить.
О чувствительности теневого метода можно судить по такому опыту. Если приложить к поверхности зеркала на несколько секунд палец и потом посмотреть, пользуясь теневым прибором; то на том месте, где был приложен палец, будет виден бугор с довольно
заметной тенью, постепенно исчезающей. Тёневой прибор отчетливо показал ничтожнейшее возвышение, образовавшееся от нагревания участка зеркала при соприкосновении с пальцем. Если «нож Фуко гасит все зеркало одновременно значит поверхность его — действительно точная сфера.
Еще несколько важных советов
Когда зеркало отполировано и его поверхность точно доведена до заданной формы, отражающую вогнутую поверхность нужно алюминировать или посеребрить. Отражающий слой алюминия очень долговечен, но покрыть им зеркало можно только на специальной установке под вакуумом. Увы, у любителей таких установок нет. Зато посеребрить зеркало можно и дома. Жаль только, что серебро довольно быстро тускнеет и светоотражающий слой приходится возобновлять.
Хорошее главное зеркало для телескопа — основное. Плоское же диагональное зеркало в небольших телескопах-рефлекторах может быть заменено призмой с полным внутренним отражением, применяемой, например, в призматических биноклях. Обычные плоские зеркальца, употребляемые в быту, для телескопа не годятся.
Окуляры можно подобрать от старого микроскопа или геодезических приборов. В крайнем случае, окуляром может служить и одинарная двояковыпуклая или плосковыпуклая линза.
Труба (тубус) и вся установка телескопа могут быть выполнены в самых различных вариантах — от простейшего, где материалом служат картон, дощечки и деревянные брусочки (рис. 6), до весьма совершенных. с Деталями и специально отлитыми выточенными на токарном станке. Но главное— прочность, устойчивость трубы. Иначе, особенно при больших увеличениях, изображение будет дрожать и навести окуляр на резкость будет трудно, а работать с телескопом неудобно
Теперь главное — терпение
Сделать телескоп, дающий очень хорошие изображения при увеличениях до 150 раз и более, может школьник 7—8-го класса. Но эта работа требует большого терпения, настойчивости и аккуратности. Зато какую радость и гордость должен чувствовать тот, кто знакомится с космосом при помощи точнейшего оптического прибора — телескопа, сделанного своими руками!
Наиболее тяжелая для самостоятельного производства деталь - основное зеркало. Рекомендуем вам новый довольно простой метод его изготовления, для которого нет необходимости сложного оборудования и специальных станков. Правда, вам нужно строго выполнять все советы сообразно тонкой шлифовке и в особенности по полировке зеркала. Лишь при данном условии вы можете выстроить телескоп, кой никак-никак не хуже промышленного. Именно данная деталь, вызывает более всего затруднений. Поэтому обо всех остальных подробностях мы расскажем совсем кратко.
Заготовка для основного зеркала – диск из стекла толщиной 15-20мм.
Можно применить линзу от конденсора фотоувеличителя, которые нередко продаются в торговых центрах фототоваров. Или склеить эпоксидным клеем из стеклянных тонких дисков, которые легко вырезать алмазным либо роликовым стеклорезом. Потрудитесь, чтоб клеевое соединение было минимальной толщины. "Слоеное" зеркало имеет некоторые достоинства перед сплошным - оно не в такой мере подвержено короблению при изменениях температуры окружающей среды, а следственно, дает изображение более лучшего качества.
Диск для шлифовки может быть стеклянным, железным либо цементно-бетонным. Диаметр диска шлифовальника должен быть равен поперечнику зеркала, а его толщина 25-30мм. Рабочая поверхность шлифовальника должна быть стеклянной либо, что еще лучше, из отверженной эпоксидной смолы слоем 5-8мм. Потому, если у Вас получилось выточить или выбрать на металлоломе пригодный диск, либо отлить его из цементного раствора (1 часть цемента и 3 доли песка), то нужно оформить его рабочую сторону, как показано на рисунке 2.
Абразивные порошки для шлифовки могут быть из карборунда, корунда, наждака либо из кварцевого песка. Последний полирует медленно, но несмотря на все вышесказанное качество отделки приметно больше. Зерна абразива (его будет нужно 200-300 г) для грубой шлифовки, когда нам необходимо будет сделать в заготовке зеркала нужный радиус кривизны, должны быть размером 0,3-0,4мм. Не считая этого, потребуются более мелкие порошки с размерами зерен.
Если порошки в готовом виде приобрести не представляется возможным, то вполне возможно приготовить их самому, раскрошив в ступке маленькие кусочки шлифовального абразивного круга.
Грубая шлифовка зеркала.
Закрепите шлифовальник на устойчивой тумбе либо столе рабочей стороной кверху. Надлежит побеспокоиться о кропотливой уборке вашего домашнего шлифовального "станка" опосля замены абразивов. Для чего на его поверхности надлежит уложить слой линолеума либо резины. Совсем удобен особый поддон, который совместно с зеркалом после работы потом можно будет убрать со стола. Грубая шлифовка делается достоверным "дедовским" методом. Смешайте абразив с водой в соотношении 1:2. Размажьте по поверхности шлифовальника около 0,5 см.куб. получившейся кашицы, положите болванку зеркала внешней стороной книзу и начинайте шлифовку. Зеркало держите 2-мя руками, это предохранит его от падения, а верное положение рук даст быстрое и точное получение нужного радиуса кривизны. Перемещения при шлифовке (штришки) делайте в направлении диаметра, равномерно вертя зеркало и шлифовальник.
Постарайтесь с самого начала приучить себя к последующему ритму работы: на каждые 5 штрихов 1 разворот зеркала в руках на 60°. Темп работы: приблизительно 100 штрихов в минутку. Двигая зеркало вперед и обратно по поверхности шлифовальника, пытайтесь удерживать его в состоянии стабильного равновесия на линии окружности шлифовальника. По мере шлифовки хруст абразива и интенсивность шлифовки уменьшается, плоскость зеркала и шлифовальника загрязняются отработанным абразивом и частичками стекла с водой - шламом. Его необходимо временами смывать либо обтирать увлажненной губкой. Прошлифовав 30 мин., проверьте величину углубления при помощи металлической линейки и лезвий безопасной бритвы. Зная толщину и количество лезвий, которое проходит в промежуток между линейкой и центральной частью зеркала, вы легко сможете замерить получившееся углубление. Если оно недостаточно, продолжайте шлифовку, покуда не получите необходимое значение (в нашем случае - 0,9мм). Ежели шлифующий порошок хорошего качества, то грубую шлифовку можно совершить за 1-2 часа.
Тонкая шлифовка.
При тонкой отделке поверхности зеркала и шлифовальника с высочайшей точностью притираются друг к другу по сферической поверхности. Шлифовка делается в несколько заходов все более мелкими абразивами. Если при грубой шлифовке центр давления располагался поблизости от краёв шлифовальника, то при тонкой он должен быть не более чем на 1/6 диаметра заготовки от его центра. Временами необходимо совершать как бы ошибочные перемещения зеркалом по поверхности шлифовальника, то налево, то направо. Тонкую шлифовку начинайте лишь после капитальной уборки. Нельзя допускать, чтоб вблизи от зеркала были большие, твердые частички абразива. Они имеют неприятную способность "самостоятельно" просачиваться в зону шлифовки и производить царапинки. Поначалу применяйте абразив с размером частиц 0,1-0,12 мм. Чем мельче абразив, тем более меньшими дозами его надлежит прибавлять. В зависимости от вида абразива нужно опытным путем подобрать его концентрацию с водой в суспензии и значение порции. Время ее выработки (суспензии), а также периодичность очищения от шлама. Невозможно допустить, чтоб зеркало прихватывало (застревало) на шлифовальнике. Абразивную суспензию удобно держать в бутылочках, в пробки которых вставлены пластиковые трубочки диаметром 2-3 мм. Это облегчит ее нанесение на рабочую поверхность и предохранит от засорения большими частичками.
Ход шлифовки проверяйте просмотром зеркала на просвет после промывки водой. Большие выколки, оставшиеся после топорной шлифовки, должны полностью исчезнуть, матовость обязана быть совершенно равномерной - только в данном случае работу с этим абразивом можно полагать оконченной. Полезно поработать еще лишних 15-20 мин., чтоб с гарантией ошлифовать не только незамеченные выколки, но и слой микротрещин. После этого промойте зеркало, шлифовальник, поддон, стол, руки и переходите к шлифовке еще одним, наиболее маленьким абразивом. Абразивную суспензию прибавляйте равномерно, по нескольку капель, предварительно взбалтывая бутылочку. Ежели абразивной суспензии прибавить слишком мало либо если есть огромные отклонения от сферической поверхности, то зеркало может "прихватывать". Поэтому накладывать зеркало на шлифовальник и делать 1-ые перемещения нужно совсем осторожно, без большого нажима. В особенности щекотливо "прихватывание" зеркала на последних стадиях тонкой шлифовки. Ежели таковая угроза произошла, то ни в коем случае никак не нужно торопиться. Потрудитесь равномерно (за 20 мин.) подогреть зеркало с шлифовальником под струей теплой воды до температуры 50-60°, а потом охладите их. Тогда зеркало и шлифовальник "разъедутся". Можно постучать древесным бруском по краю зеркала в направленности его радиуса, соблюдая все меры осторожности. Не забывайте, что стекло весьма непрочный и малотеплопроводный материал и при весьма великой разности температур оно растрескивается, как это происходит иногда со стеклянным стаканом, если в него налить кипяток. Контроль качества на завершающих шагах тонкой шлифовки надлежит производить при помощи мощной лупы либо микроскопа. На завершающих стадиях тонкой шлифовки резко увеличивается вероятность появления царапин.
Поэтому перечислим меры предостережения от появления их:
производите кропотливую очистку и мытье зеркала, поддона, рук;
делайте влажную уборку в рабочем помещении после каждого подхода;
старайтесь снимать зеркало со шлифовальника как можно реже. Прибавлять абразив необходимо, сдвинув зеркало в сторону на половину поперечника, равномерно распределяя его сообразно поверхности шлифовальника;
положив зеркало на шлифовальник, нажмите на него, при этом большие частички, случайно попавшие на шлифовальник, раздавятся и никак не оцарапают плоскость стеклянной болванки.
Отдельные царапинки либо ямки никак не испортят качество изображения. Однако если их немало, то они понизят контрастность. После тонкой шлифовки зеркало делается полупрозрачным и отлично отражает лучи света, падающие под углом 15-20°. Удостоверившись, что это так, ошлифуйте его еще в отсутствии всякого нажима, быстро вертя для выравнивания температуры от тепла рук. Если на тонком слое самого мелкого абразива зеркало ходит просто, с легеньким присвистом, напоминающим свист через зубы, то это означает, что его поверхность весьма близка к сферической и отличается от нее только на сотые доли микрона. Наша задача в последующем при операции полировки никак не попортить ее.
Полировка зеркала
Отличие полировки зеркала от тонкой шлифовки в том, что она производится на мягком материале. Высокоточные оптические поверхности получают полировкой на полировальниках из смолы. Причём чем тверже смола и чем меньше ее слой на поверхности жесткого шлифовальника (он используется как основа полировальника), тем более точной получается поверхность сферы на зеркале. Для изготовления смоляного полировальника сначала нужно приготовить битумно-канифольную смесь в растворителях. Для этого измельчите на мелкие кусочки 20 г нефте-битума марки IV и 30 г канифоли, смешайте их и высыпьте в бутылочку емкостью 100 см.куб.; после чего залейте в нее 30 мл бензина и 30 мл ацетона и закройте пробкой. Для ускорения растворения канифоли и битума периодически взбалтывайте смесь, и через несколько часов лак будет готов. Слой лака нанесите на поверхность шлифовальника и дайте ему высохнуть. Толщина этого слоя после высыхания должна быть 0,2-0,3 мм. После этого наберите лак пипеткой и по одной капле капайте на высохший слой, не допуская слияния капель. Что весьма важно равномерно распределять капли. После высыхания лака полировальник готов к использованию.
Затем приготовьте полирующую суспензию - смесь полирующего порошка с водой в соотношении 1:3 или 1:4. Ее также удобно хранить в бутылочке с пробкой, снабженной полиэтиленовой трубочкой. Теперь у вас есть все, чтобы отполировать зеркало. Смочите поверхность зеркала водой и капните на нее несколько капель полирующей суспензии. Потом осторожно наложите зеркало на полировальник и подвигайте. Движения при полировке такие же, как и при тонкой шлифовке. А вот надавливать на зеркало можно только при его ходе вперед (сдвиг с полировальника), возвращать его в исходное положение необходимо без всякого давления, держась пальцами за его цилиндрическую часть. Полировка будет идти почти без шума. Если в комнате тихо, можно услышать шум, напоминающий дыхание. Полируйте не спеша, не слишком усердно нажимая на зеркало. Важно установить такой режим, при котором зеркало под нагрузкой (3-4 кг) идет вперед довольно туго, а обратно легко. Полировальник как бы "привыкает" к такому режиму. Число штрихов 80-100 в одну минуту. Время от времени делайте неправильные движения. Посматривайте за состоянием полировальника. Его рисунок должен быть равномерным. Если нужно, подсушите его и накапайте в нужных местах лак, предварительно хорошенько взболтав бутылочку с ним. Процесс полировки следует контролировать на просвет, при помощи сильной лупы или микроскопа с увеличением 50-60 раз.
Поверхность зеркала должна полироваться равномерно. Весьма плохо, если быстрее полируется средняя зона зеркала или у краёв. Такое может произойти, если поверхность полировальника не сферическая. Этот дефект нужно немедленно устранить, добавив в пониженные места битумно-канифольный лак. Через 3-4 часа работа обычно подходит к концу. Если рассмотреть края зеркала через сильную лупу или микроскоп, то Вы уже не увидите ямок и мелких царапин. Полезно поработать еще 20-30 минут, уменьшив давление в два-три раза и делая остановки на 2-3 минуты через каждые 5 минут работы. Это обеспечивает выравнивание температуры от тепла трения и рук и приобретение зеркалом более точной формы сферической поверхности. Итак, зеркало готово. Теперь о конструктивных особенностях и деталях телескопа. Виды телескопа показана на эскизах. Материалов вам потребуется немного, и все они доступны и относительно дешевы. В качестве вторичного зеркала можно применить призму полного внутреннего отражения от большого бинокля, линзу или светофильтр от фотоаппарата, на плоские поверхности которых нанесено отражающее покрытие. В качестве окуляра телескопа можете использовать окуляр от микроскопа, короткофокусный объектив от фотоаппарата или одиночные плоско-выпуклые линзы с фокусным расстоянием от 5 до 20 мм. Следует особо отметить, что оправы основного и вторичного зеркал нужно делать весьма аккуратно.
От их правильной регулировки зависит качество изображения. Зеркало в оправе должно быть закреплено с небольшим зазором. Нельзя допустить, чтобы зеркало было зажато в радиальном или в осевом направлении. Для того чтобы телескоп обеспечивал изображение высокого качества, надо, чтобы его оптическая ось совпадала с направлением на объект наблюдения. Это регулирование производится изменением положения вторичного вспомогательного зеркала, а затем регулировочными гайками оправы основного зеркала. Когда телескоп будет собран, надо выполнить отражающие покрытия на рабочих поверхностях зеркал и установить их. Проще всего покрыть зеркало серебром. Это покрытие отражает более 90% света, но со временем тускнеет. Если освоить метод химического осаждения серебра и предпринимать меры против потускнения, то для большинства астрономов-любителей это станет самым наилучшим решением проблемы.
Телескоп заводского производства стоит достаточно дорого, поэтому покупать его целесообразно в случаях серьезного увлечения астрономией. А любителям можно попробовать собрать телескоп своими руками.
Как известно, существует два вида телескопов:
- Рефлекторные . В этих приборах роль светособирающих элементов выполняют зеркала.
- Рефракторные – оснащены системой оптических линз.
Телескоп-рефрактор своими руками
Схема телескопа-рефрактора достаточно проста. На одном конце прибора имеется объектив – линза, собирающая и фокусирующая лучи света. На другом конце расположен окуляр – линза, позволяющая рассматривать изображение, которое исходит от объектива. Объектив помещают в основную трубу, называемую тубусом, а окуляр – в меньшую трубу, именуемую окулярным узлом.
Обычный телескоп из лупы
- Делаем основную трубу . Берем лист плотной бумаги и сворачиваем в трубку с помощью ровной палки или подходящей трубы диаметром 5 см. Бумага внутри должна быть выкрашена черной краской и не блестеть. Трубу делаем длиной 1,9 метра.
- Делаем окулярную трубу . Она должна надеваться на конец основной. Ее сворачиваем из листа бумаги длиной 25 см и проклеиваем. Внутренний диаметр окулярной трубы должен совпадать с наружным диаметром основной трубы, чтобы она без усилий двигалась по ней.
- Работа с линзами . Из плотной бумаги делаем две крышечки. Первую разместим там, где будет объектив, а вторую укрепим на конце окулярной трубы. Посередине каждой крышечки проделаем отверстие диаметром немного меньше, чем диаметр линз. Линзы устанавливаем выпуклостью наружу.
Чтобы делать интересные фотографии звездного неба, можно прикрепить веб-камеру к телескопу.
Телескоп из бинокля
Из обычного восьмикратного бинокля можно соорудить телескоп, дающий увеличение свыше 100 раз. Трубы можно склеить из ватмана. Линзы подойдут от старых фильмоскопов или аналогичные по увеличению. Используем расчет простого телескопа, а длину прибора и расстояние между линзами окуляра подбираем опытным путем.
Бинокль при этом разбирать не нужно – трубки надеваются прямо на него. Для удобства использования можно сделать треногу. Такой телескоп из бинокля позволяет увидеть горы и кратеры на поверхности Луны, спутники Юпитера и т.д.
Выводы
Изготовить самодельный телескоп в домашних условиях не представляет особой сложности. Выполнить такую работу может даже старшеклассник. Для ребенка достаточно будет прибора с увеличением 30 – 100 крат.
Однако есть домашние умельцы, которые могут самостоятельно собрать трехсоткратный качественный телескоп. Такие навыки приходят с опытом и могут пригодиться тем, кто серьезно увлекается астрономией.
