Итак, вы решили сделать подзорную трубу и приступаете к делу. Прежде всего вы узнаете, что простейшая подзорная труба состоит из двух двояковыпуклых линз – объектива и окуляра, и что увеличение подзорной трубы получается по формуле K = F / f (отношение фокусных расстояний объектива (F) и окуляра (f)).
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).
Оборачивающую систему с двумя соосными дополнительными линзами получите, расположив их так, чтобы окуляр и эти две линзы отстояли друг от друга на одинаковых расстояниях f.
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.
Вторая часть покажет вам, как спроектировать и построить трубу для этой поделки .
Общий вид телескопа – это симбиоз идей, почерпнутых с различных форумов, что посвящены изготовлению различных телескопических самоделок и оптик к ним.
При изготовлении данного проекта я не стремился к тому, чтобы добиться максимальной подвижности за счет уменьшения веса. Вместо этого, самоделка разрабатывалась, как стационарный телескоп, который будет располагаться на мансарде. Было решено построить его полностью из дерева. Преимуществом такой конструкции будет закрытый корпус, который защитит оптику от пыли, а массивный вес сделает его более устойчивым на ветру.
Шаг 1: Выбираем дизайн
Конструкция практически полностью зависит от вас. Но есть несколько правил, которые следует выполнять:
- Кривизна основного зеркала диктует длину трубки.
- Выберите фокусир, прежде чем приступать к изготовлению корпуса.
- Решите для чего будет использоваться телескоп:для визуального наблюдения или астрофотографии.
В моем случае было легко рассчитать кривизну зеркала, так как я делал его своими руками . Если вы купили первичное зеркало, оно, вероятно, пришло с какой-то информацией (диаметр и фокусное отношение). Чтобы получить «координатный центр», умножьте диаметр на фокусное отношение (часто называют F / D):
«Координатный центр» = Диаметр x Фокусное отношение
В моем случае F = 7.93 х 4.75 = 37,67 дюйма (95,68 см). Это расстояние от зеркала, в котором воспроизводится чёткое изображение. Вы же не можете каждый раз располагать свою голову перед зеркалом, что бы блокировать свет, идущий от звезды? Вот почему необходимо использовать вторичное зеркало (называемое эллиптическим), ориентированным на 45 градусов, для отражения света в сторону.
Расстояние между этим зеркалом и вашим глазом будет зависеть от размера вашего фокусира. Если вы выбрали низкопрофильный фокусир – расстояние будет минимальным, и вы будете нуждаться в меньшем зеркале. Если же вы выбрали более высокий фокусир – расстояние будет больше и эллиптическое зеркало должны быть большего размера, тем самым уменьшая количество света, что отражается от основного зеркала.
Последнее, что вы должны решить, для чего вы хотите использовать этот телескоп: для визуального наблюдения или астрофотографии. Для визуального наблюдения монтируем альт-азимут и небольшое эллиптическое зеркало. Для фотографии, вам понадобится точное крепление, чтобы отменить вращение Земли, 5 см фокусир и негабаритное эллиптическое зеркало для предотвращения виньетирования на изображение.
Шаг 4: Перегородки и доски
Теперь, когда вы убедились, что все доски совмещаются и размеры правильно подобраны, можем начинать приклеивать перегородки к доскам.
Приклеиваем доски (через одну) на перегородки. Это позволит обеспечить более равномерное заполнение трубки. Вы можете подогнать другие доски, чтобы они вписывались в промежутки (обработав края рубанком и наждачной бумагой).
Шаг 5: Сглаживаем трубу
Теперь, когда трубка склеена, нужно обработать доски, чтобы сделать поверхность более гладкой. Вы можете использовать рубанок и наждачную бумагу зернистостью120, 220, 400 и 600, чтобы сделать дерево, как можно более гладким.
Если вы заметили, что некоторые доски не идеально подходят, сделайте небольшие деревянные вставки с помощью столярного клея и древесной пыли. Смешайте их вместе и замажьте этой смесью трещины. Дайте высохнуть и отшлифуйте «проклеенные участки».
Шаг 6: Отверстие для фокусира
Чтобы разместить Фокусир нужно верно рассчитать позиции. Воспользуемся сайтом, чтобы найти расстояние между оптической осью фокусира и концом трубы.
После того, как вы вымерили дистанцию, используйте коронку немного больше диаметра, чем фокусир и просверлите отверстие по центру с одной стороны. Расположите Фокусир и отметьте положение винтов карандашом, после чего снимите Фокусир. Теперь просверлите 4 отверстия в каждом углу.
Вы можете видеть, что мой фокусир был немного больше, чем ширина доски, поэтому мне пришлось добавить 2 клина с двух сторон, чтобы создать плоскую поверхность.
Шаг 7: «Зеркальные соты»
Шаг 12: Коромысло
Подвижные «колёса»в 1,2 раза больше, чем зеркало.
Коромысло построено из грецкого ореха и клена. Тефлоновые подушечки делают движение телескопа более плавными.
Боковые стороны коромысла установлены на круглые основания. Вырезанные ручки (на каждой стороне) помогают при транспортировке.
Шаг 13: Азимут колеса
Для того, чтобы повернуть инструмент слева направо, нам нужно добавить вертикальную ось.
Основание сделано из фанеры, установленного на 3 хоккейные шайбы (уменьшает вибрацию). Существует центральный стержень и 3 тефлоновые прокладки.
Шаг 14: Готовый телескоп
Вам нужно будет найти центр тяжести.
Также понадобится окуляр. Чем меньше фокусное расстояние, тем выше степень увеличения. Для расчета используйте формулу:
Увеличение = фокусное расстояние телескопа / фокусное расстояние окуляра
Мой 11 мм окуляр даёт мне 86x увеличение.
Чтобы предотвратить накопление пыли на первичном зеркале, вам понадобится колпачок на переднем конце трубки. Простой кусок фанеры с ручкой будет отличным решением.
Спасибо за внимание!
Подзорная труба имеет многовековую историю. На протяжение десятков столетий этот предмет позволял осуществлять наблюдение за объектами большой дальности. Сколько новых географических открытий обязано этому оптическому устройству! В век продвинутых технологий оно не утратило своей практической ценности. Специализированный рынок в изобилии предлагает всевозможные варианты современных оптических устройств. Вовсе не обязательно тратить на них деньги. Ниже мы расскажем о том, как происходит изготовление подзорной трубы в домашних условиях.
Творческий процесс
Перед тем, как приступить к работе, необходимо приобрести комплектующие для будущего оптического устройства. Вам понадобятся:
- пара линз;
- плотный картон;
- эпоксидная смола или клей на основе нитроцеллюлозы;
- черный матовый краситель;
- шаблон из дерева;
- полиэтилен;
- скотч;
- ножницы;
- линейка;
- кисть для нанесения клея;
- простой карандаш.
Изготовление подзорной трубы в домашних условиях требует некоторой подготовки, понимания принципов работы данного оптического устройства. Как и заводская, самодельная труба состоит из двух и более мобильных частей, регулирующих расстояние между объективом, окуляром. Адекватная работа требует обязательного соблюдения оптической оси. Поэтому выдвижные части должны плотно прилегать одна к другой.
В качестве линз вполне можно использовать стекла для очков. Диоптрии должны быть разноплановыми. Выбирайте положительную линзу диаметром 5 см, значением 6 диоптрий. Диаметр отрицательной линзы со значением 21 диоптрия, не должен превосходить 3 см. Можно использовать длиннофокусный объектив от отслужившего свой век фотоаппарата, старую лупу.
Положительная линза используется в качестве периферийного объектива, а отрицательная, именуемая окуляром, располагается ближе к глазу. Вместо отрицательной линзы можно использовать короткофокусную положительную. Но в этом случае длину трубы следует увеличить, изображение будет перевернутым.
Чтобы избежать риска запотевания внутренней полости, следует обратить внимание на герметичность трубы. Не рекомендуется увлекаться большими увеличениями. В самодельном оптическом устройстве мощные линзы могут существенно снизить качество изображения.
Алгоритм действий
Подведем итог! Подзорная труба своими руками и ее изготовление, требует много усидчивости, и еще больше аккуратности. Проявив старания можно создать красивое и полезное оптическое устройство, которое не только сослужит хорошую службу, но принесет истинное удовлетворение!
Если же, изготовить зрительную трубу самостоятельно, у вас не получилось, рекомендуем перейти в раздел и выбрать подходящую модель.
Линзы для очков неплохой материал для качественного телескопа. Прежде чем покупать хороший телескоп, можно сделать его самому из недорогих и доступных средств. Если вы или ваш ребенок захотели увлечься астрономическими наблюдениями, то постройка самодельного телескопа поможет изучить и теорию оптических устройств, и практику наблюдений.Не смотря на то что, построенный телескоп-рефрактор из очковых стекол не покажет вам многого на небе, но приобретенный опыт и знания будут бесценны. После, если вас увлечет телескопостроение, можно построить более совершенный телескоп-рефлектор, например системы Ньютона (см. другие разделы нашего сайта).
Существует три вида оптических телескопов: рефракторы (в качестве объектива система линз), рефлекторы (объектив - зеркало), и катадиоптрические (зеркально-линзовые). Все современные самые большие телескопы - рефлекторы, их преимущество в отсутствии хроматизма и возможных больших размерах объектива, ведь чем больше диаметр объектива (его апертура), тем выше его разрешающая способность, и больше собирается света, а следовательно тем более слабые астрономические объекты видны в телескоп, тем выше их контрастность, и тем большие можно применить увеличения.
Рефракторы применяются там, где необходима высокая точность и контрастность или в небольших телескопах. А сейчас про самый простой рефрактор, с увеличением до 50 раз, в который вы сможете увидеть: крупнейшие кратеры и горы Луны, Сатурн с его кольцами (как шарик с кольцом, а не "пельмень"!), яркие спутники и диск Юпитера, некоторые звёзды невидимые невооруженным глазом.
Любой телескоп состоит из объектива и окуляра, объектив строит увеличенное изображение объекта, которое рассматривается, затем через окуляр. Расстояние между объективом и окуляром равно сумме их фокусных расстояний (F), а увеличение телескопа равно Fоб./Fок. В моём случае оно составляет примерно 1000/23=43 раз, т. е. 1,72D при диафрагме 25 мм.
1 - окуляр; 2 - основная труба; 3 - фокусировочная труба; 4 - диафрагма; 5 - скотч, которым крепится линза к третей трубе, которую можно легко извлекать, например для замены диафрагмы; 6 - линза.
В качестве объектива возьмём заготовку линзы для очков (можно купить в любой "Оптике") с силой 1 диоптрия, что соответствует фокусному расстоянию 1 м. Окуляр - я использовал ту же ахроматическую просветлённую склейку, что и для микроскопа, считаю для такого простого устройства - это неплохой вариант. В качестве корпуса я использовал три трубы из плотной бумаги, первая около метра, вторая ~20 см. Короткая вставляется в длинную.
Линза - объектив крепится к третей трубе выпуклой стороной к наружу, сразу за ней устанавливается диск - диафрагма с отверстием по центру диаметром 25-30 мм - это необходимо, т. к. одиночная линза, да ещё и мениск, очень плохой объектив и для получения сносного качества приходится жертвовать её диаметром. Окуляр - в первой трубе. Фокусировка производится изменением расстояния между объективом и окуляром, вдвигая или выдвигая вторую трубу, фокусировать удобно по Луне. Объектив и окуляр должны быть параллельны друг другу и их центры должны находиться строго на одной линии, диаметр трубы можно взять например на 10 мм больше диаметра отверстия диафрагмы. В общем, при изготовлении корпуса, каждый волен поступать как хочет.
Несколько замечаний:
- не устанавливайте ещё одну линзу после первой в объективе, как советуют на некоторых сайтах - это принесёт только светопотери и ухудшение качества;
- не устанавливайте также диафрагму глубоко в трубе - в этом нет необходимости;
- стоит поэкспериментировать с диаметром отверстия диафрагмы и подобрать оптимальный;
- можно также взять линзу на 0,5 диоптрии (фокусное расстояние 2 м) - это позволит увеличить отверстие диафрагмы и повысить увеличение, но длина трубы станет равной 2 метра, что может быть неудобно.
Для объектива подойдет одиночная линза, фокусное расстояние которой равно F=0.5-1 м (1-2 диоптрии). Достать ее несложно; она продается в магазине оптики, где есть линзы для очков. Такая линза имеет целый букет аберраций: хроматизм, сферическая аберрация. Уменьшить их влияние можно, применив диафрагмирование объектива, то есть уменьшить входное отверстие до 20 мм. Как проще это сделать? Вырезаете из картона колечко, равное диаметру трубы и внутри прорезаете то самое входное отверстие (20 мм), а затем ставите его перед объективом почти вплотную к линзе.
Можно даже из двух линз собрать объектив, в котором частично будет исправлена хроматическая аберрация, появляющаяся в результате дисперсии света. Чтобы ее устранить, берете 2 линзы разной формы и материала – собирательную и рассеивающую – с разным коэффициентом дисперсии. Простой вариант: купить 2 очковые линзы из поликарбоната и стекла. В стеклянной линзе коэффициент дисперсии будет 58-59, а в поликарбонате – 32-42. соотношение примерно 2:3, тогда и фокусные расстояния линз берем с этим же соотношением, допустим +3 и -2 диоптрии. Складываем эти значения, получим объектив с фокусным расстоянием +1 диоптрия. Линзы складываем вплотную; собирательная должна быть первой к объективу. Если одиночная линза, то она должна быть выпуклой стороной к объекту.
Как сделать телескоп без окуляра?! Окуляр – это вторая важная деталь телескопа, без нее мы никуда. Его делают из лупы с расстоянием фокуса 4 см. Хотя для окуляра лучше использовать 2 плосковыпуклые линзы (окуляр Рамсдена), установив их на расстоянии 0.7f. Идеальный вариант – достать окуляр от готовых приборов (микроскоп, бинокль). Как определить размер увеличения телескопа? Делите фокусное расстояние объектива (например, F=100см) на фокусное расстояние окуляра (например, f=5см), получаете 20 крат – увеличение телескопа.
Затем нам нужны 2 трубки. В одну вставим объектив, в другую – окуляр; далее первую трубку вставляем во вторую. Какие трубки использовать? Их можно сделать самим. Берете лист ватмана или обоев, но обязательно плотный лист. Сворачиваете трубку по диаметру объектива. Затем другой лист плотной бумаги сворачиваете, и помещаете в нее окуляр (!)плотно. Потом эти трубки плотно вводите одна в другую. Если появился зазор, то внутреннюю трубку оборачиваете в несколько слоев бумаги, пока зазор не исчезнет.
Вот ваш телескоп готов. А как сделать телескоп для астрономических наблюдений? Вы просто зачерняете внутреннюю полость каждой трубы. Раз мы делаем телескоп первый раз, то способ зачернения возьмем простой. Всего лишь покрасьте черной краской внутреннюю полость труб.
Эффект от первого созданного самостоятельно телескопа будет ошеломляющим. Удивите родных своими конструкторскими способностями!
Часто геометрический центр линзы не совпадает с оптическим, поэтому если есть возможность обточить линзу у мастера не пренебрегайте ею. Но в любом случае подойдет и необточенная заготовка очковой линзы. Диаметр линзы - объектива большого значения для нашего телескопа не имеет. Т.к. очковые линзы сильно подвержены различным обберациям, особенно края линзы, то мы будем диафрагментировать линзу диафрагмой диаметром около 30 мм. Но для наблюдения разных объектов на небе, диаметр диафрагмы подбирается эмпирически и может варьироваться от 10 мм до 30мм.
Для окуляра, конечно, лучше использовать, окуляр от микроскопа, нивелира или бинокля. Но в этом примере я использовал объектив от фотоаппарата-мыльницы. Фокусное расстояние у моего окуляра 2,5 см. Вообще, в качестве окуляра подойдет любая положительная линза небольшого диаметра (10-30мм), с коротким фокусом (20-50мм).
Определить, самостоятельно фокусное расстояние окуляра просто. Для этого наведем окуляр на Солнце и расположим за ним плоский экран. Будем приближать и удалять экран, пока не получится самое маленькое и яркое изображение Солнца. Расстояние между центром окуляра и изображением и есть фокусное расстояние окуляра.
Эта статья предназначена для тех астрономов-любителей, которые уже наигрались с биноклем и телескопом-рефрактором, рассмотрели фазы Венеры, кольца Сатурна и спутники Юпитера, и хотят чего-то менее скучного и более потрясающего. Например, в 1000 крат с огромным объективом. Сделать такое на одних линзах невозможно: дают так называемую хроматическую аберрацию, которая проявляется в виде радужных ореолов вокруг объектов, тем более сильных, чем сильнее увеличение телескопа.
Поэтому встаёт задача собрать самодельный телескоп-рефлектор, то есть телескоп на зеркалах. В его простейшей форме он состоит из двух зеркал (объектива и диагонального) и одной линзы-окуляра.
Где достать
Главное зеркало-объектив телескопа-рефлектора — самая важная и ответственная его часть. И она же — самая сложная в изготовлении. Найти готовое зеркало такого типа практически невозможно.
Хотя есть один способ: можно сделать такое из вогнутой или выпукло-вогнутой линзы. Найдите вогнутую или выпукло-вогнутую линзу самого большого размера, какого только сможете найти. Важно, чтобы фокусное расстояние было как можно выше, а, значит, вогнутость как можно меньше: от слишком мощных вогнутых линз требуется не сферическая, а параболическая форма, а это уже совсем другой дефицит, который никак не сымпровизируешь.
Самый надёжный расчёт — это найти плосковогнутую диаметром в 10-12 см и оптической силой в 1 диоптрию. Поищите её в оптических магазинах. Самодельный телескоп в 1000 крат, таким образом, не получится, но кое-что сделать с таким можно.
Серебрение с помощью химии
Затем надо заняться серебрением, чтобы получить зеркало. Приготовьте раствор, который называется реактивом Толленса. Для того чтобы приготовить этот реактив, нужны: нитрат серебра (ляпис), едкий натр (каустическая сода) и раствор аммиака.
В комплект к этому реактиву ещё понадобится формалин (раствор формальдегида). На 10 мл воды растворите 1 г нитрата серебра, на другие 10 мл воды — 1 г едкого натра. Смешайте эти растворы, должен выпасть белый осадок. Приливайте раствор аммиака, пока осадок не растворится. Этот раствор и есть реактив Толленса.
Чтобы использовать его для серебрения, следует налить его в вогнутую часть, предварительно тщательно очищенную от любых загрязнений. Если очень слабовыраженная вогнутость, следует сделать по её краю барьерчик из воска или пластилина.
Налив реактив, следует начинать частыми каплями добавлять в него формалин. Вскоре образуется плёнка серебра, и она превратится в вогнутое зеркало. Имейте в виду, что реактив Толленса не хранится долго, использовать его надо сразу после того, как он приготовлен.
Есть и способы изготовить вогнутую поверхность самостоятельно, в первую очередь — вышлифовывание на стеклянных кругах вогнутой поверхности. Однако эти способы слишком сложны, и не рекомендованы к использованию начинающими.
Таким же способом, как и вогнутое, следует изготовить диагональное зеркало. Оно должно быть идеально прямым; для его изготовления подойдёт плоская сторона любой плосковыпуклой или плосковогнутой.
Сборка телескопа
Теперь можете начинать собирать самодельный . Вам понадобится труба, длиной точно в фокусное расстояние (если Вы использовали для изготовления плосковогнутую линзу в 1 диоптрию, то возьмите трубу длиной в 100 см, +0,5- 1 см поправки на толщину).
Труба должна быть открытой с одного конца и закрытой с другого, и изнутри выкрашенная самой чёрной краской, что только сможете найти. Диаметр трубы должен быть в 1,25 раза больше диаметра зеркала-рефрактора, если Вы использовали для изготовления линзу диаметром в 100 мм, возьмите трубу диаметром в 125 мм.
В донце трубы, точно по центру, закрепите зеркало-объектив. Чтобы это удобно было делать, донце лучше предусмотреть съёмное. Крепить объектив к донцу можно, к примеру, суперклеем.
Сделайте отверстие ближе к открытому концу трубы. Чтобы высчитать нужное положение для отверстия, отсчитайте от открытого конца трубы её радиус. Там и должен располагаться центр отверстия. В этом отверстии будет укреплён окуляр (перпендикулярно трубе).
Оно должно висеть на оптической оси под углом в 45 градусов. Если угол выдержан правильно, то при взгляде в окуляр Вы будете видеть изображение. Если с первого раза не получится, поэкспериментируйте с углом.