Як зробити з лупи телескоп. Як самостійно зробити якісний та потужний телескоп із звичайних лінз своїми руками. Правила підбору лінз для окулярів для виготовлення телескопа в домашніх умовах. Чим відрізняється потужний телескоп

Ця стаття призначена для тих астрономів-аматорів, які вже награлися з біноклем і телескопом-рефрактором, розглянули фази Венери, кільця Сатурна та супутники Юпітера, і хочуть чогось менш нудного і приголомшливого. Наприклад, у 1000 разів з величезним об'єктивом. Зробити таке на одних лінзах неможливо: дають так звану хроматичну аберацію, яка проявляється у вигляді райдужних ореолів навколо об'єктів, тим більше сильних, ніж збільшення телескопа.

Тому постає завдання зібрати саморобний телескоп-рефлектор, тобто телескоп на дзеркалах. У його найпростішій формі він складається з двох дзеркал (об'єктиву та діагонального) та однієї лінзи-окуляра.

Де дістати

Головне дзеркало-об'єктив телескопа-рефлектора — найважливіша та найвідповідальніша його частина. І вона ж найскладніша у виготовленні. Знайти готове дзеркало такого типу практично неможливо.

Хоча є один спосіб: можна зробити таке із увігнутої або опукло-увігнутої лінзи. Знайдіть увігнуту або опукло-увігнуту лінзу найбільшого розміру, якого тільки зможете знайти. Важливо, щоб фокусна відстань була якомога вищою, а, отже, увігнутість якнайменше: від надто потужних увігнутих лінз потрібно не сферична, а параболічна форма, а це вже зовсім інший дефіцит, який ніяк не симпровізуєш.

Найнадійніший розрахунок - це знайти плоскогнуту діаметром в 10-12 см і оптичною силою в 1 діоптрію. Пошукайте в оптичних магазинах. Саморобний телескопв 1000 разів, таким чином, не вийде, але дещо зробити з таким можна.

Срібло за допомогою хімії

Потім треба зайнятися сріблом, щоб отримати дзеркало. Приготуйте розчин, який називається реактивом Толленса. Щоб приготувати цей реактив, потрібні: нітрат срібла (ляпис), їдкий натр (каустична сода) і розчин аміаку.

У комплект до цього реактиву знадобиться формалін (розчин формальдегіду). На 10 мл води розчиніть 1 г нітрату срібла, на інші 10 мл води - 1 г їдкого натру. Змішайте ці розчини, повинен випасти білий осад. Приливайте розчин аміаку, доки осад не розчиниться. Цей розчин і є реактивом Толленса.

Щоб використовувати його для сріблення, слід налити його у увігнуту частину, попередньо ретельно очищену від будь-яких забруднень. Якщо дуже слабко увігнутість, слід зробити по її краю бар'єрчик з воску або пластиліну.

Наливши реактив, слід починати частими краплями додавати до нього формалін. Незабаром утворюється плівка срібла, і вона перетвориться на увігнуте дзеркало. Майте на увазі, що реактив Толленса не зберігається довго, використовувати його треба одразу після того, як він приготовлений.

Є й способи виготовити увігнуту поверхню самостійно, в першу чергу вишліфування на скляних колах увігнутої поверхні. Однак ці способи надто складні, і не рекомендовані до використання початківцями.

Так само, як і увігнуте, слід виготовити діагональне дзеркало. Воно має бути ідеально прямим; для його виготовлення підійде плоска сторона будь-якої плосковипукої або плоскогнутої.

Складання телескопа

Тепер можете починати збирати саморобний. Вам знадобиться труба, довжиною точно у фокусну відстань (якщо Ви використовували для виготовлення плоскогнуту лінзу в 1 діоптрію, то візьміть трубу завдовжки 100 см, +0,5-1 см поправки на товщину).

Труба має бути відкритою з одного кінця і закритою з іншого, і зсередини пофарбована найчорнішою фарбою, що тільки зможете знайти. Діаметр труби повинен бути в 1,25 рази більше діаметра дзеркала-рефрактора, якщо Ви використовували для виготовлення лінзу діаметром 100 мм, візьміть трубу діаметром 125 мм.

У донці труби точно по центру закріпіть дзеркало-об'єктив. Щоб це зручно було робити, донце краще передбачити знімне. Кріпити об'єктив до донця можна, наприклад, суперклеєм.

Зробіть отвір ближче до відкритого кінця труби. Щоб вирахувати потрібне положення для отвору, відрахуйте від відкритого кінця труби її радіус. Там і повинен розташовуватись центр отвору. У цьому отворі буде укріплено окуляр (перпендикулярно трубі).

Воно має висіти на оптичній осі під кутом 45 градусів. Якщо кут витриманий правильно, то при погляді в окуляр Ви бачитимете зображення. Якщо з першого разу не вийде, поекспериментуйте з кутом.

Спостереження зірок та інших астрономічних тіл на небосхилі – процес дуже цікавий. Планети Сонячна система, Супутники, сузір'я, «падаючі зірки» - все це лише маленька частина неосяжної і до кінця непізнаної Всесвіту. Найбільш добре видно Місяць – найближче до нас космічне тіло, якщо не вважати створені людиною штучні супутники Землі. Однак, навіть Місяць детально розглянути неозброєним оком досить непросто. Для цієї мети людством винайдено спеціальний пристрій - телескоп, який дозволяє «наблизити» об'єкт, що спостерігається, і вивчити його більш докладно. Спробуймо розібратися, як можна своїми руками зробити найпростіший телескоп.

Усе оптичні телескопиможна розділити на дві групи: телескопи рефрактори, в яких використовуються лінзи, що заломлюють і тим самим збирають світло, і телескопи-рефлектори, в яких як такий елемент використовуються дзеркала. Своїми руками простіше зробити телескоп-рефрактор, так як для цього потрібні лінзи, що збирають, які знайти неважко на відміну від спеціальних збираючих дзеркал. Виготовленням такого телескопа з 50-кратним збільшенням ми і займемося, для чого нам знадобиться: щільний папір (ватман), картон, чорна фарба, клей і дві лінзи, що збирають.

Спочатку розберемося у влаштуванні найпростішого телескопа-рефрактора. Головна його частина - об'єктив - двоопукла лінза, що знаходиться в передній частині телескопа і збирає випромінювання. Основними його характеристиками є: діаметр об'єктива (апертура) чим більше апертура, тим більше телескоп збирає випромінювання, тобто більше його роздільна здатність, і, як наслідок, можна використовувати великі збільшення; фокусна відстань об'єктива. Інша важлива частинателескопа – окуляр. Збільшення телескопа розраховується як величина, що дорівнює відношенню фокусної відстані об'єктива до фокусної відстані окуляра і виражається в кратах:

.

Крім того, існує таке поняття як максимальне корисне збільшеннятелескопа, яке дорівнює подвоєному значенню діаметра об'єктива , Вираженого в міліметрах. Робити телескоп з більшим збільшенням немає сенсу, оскільки нових деталей, швидше за все, побачити не вдасться, а загальна яскравість зображення істотно знизиться. Таким чином, якщо потрібно зробити телескоп із 50-кратним збільшенням, то діаметр об'єктива має бути не менше 25 мм. Але невеликий діаметр зменшує роздільну здатність, тому для 50-кратного телескопа доцільно використовувати об'єктив діаметром 60 мм.

Мінімальне значення корисного збільшення телескопа визначається діаметром його окуляра , який не повинен перевищувати діаметр зіниці, що повністю розкрилася, очі спостерігача, інакше не все зібране телескопом світло потрапить в око і буде втрачено. Максимальний діаметр зіниці ока спостерігача зазвичай становить 5-7 мм, тому мінімальне корисне збільшення становить 10 разів (апертура, помножена на 0,15).

Приступаємо безпосередньо виготовлення телескопа. Зробити телескоп із ватману великих розмірівне вийде, оскільки ватман не має достатньої жорсткості, що призведе до проблем із налаштуванням телескопа. Оптимальний розмірстановить приблизно 1м. Отже, фокусна відстань об'єктива теж має бути близько 1м, що відповідає оптичній силі +1дптр. Для об'єктива потрібно зробити з ватману трубу завдовжки 60-65 см і діаметром, що відповідає діаметру лінзи об'єктива (6 см). Внутрішню частинутруби слід перед склеюванням пофарбувати в чорний колір, щоб окуляр не потрапляло зайве випромінювання. Лінзу в трубі об'єктива можна закріпити за допомогою двох вирізаних із картону обідків із зубчиками.

Для окуляра потрібно зробити трубу довжиною 50-55 см. З'єднання між собою труб об'єктива та окуляра також здійснюється за допомогою картонних обідків, що дозволяють трубі окуляра рухатися щодо труби об'єктива із застосуванням невеликого зусилля. Щоб забезпечити 50-кратне збільшення телескопа, лінза окуляра повинна мати фокусну відстань 2-3 див.

Телескоп, що вийшов, має один недолік - він дає перевернуте зображення. Щоб це виправити, знадобиться ще одна лінза, що збирає, має таку ж фокусну відстань, що і лінза окуляра. Додаткову лінзу потрібно встановити у трубу окуляра.

При виготовленні телескопа слід враховувати, що з телескопів з більшим збільшенням сильніше виявляються різні дифракційні явища, що значно погіршує видимість. Подібне збільшення зазвичай використовується для спостереження деталей дисків планет і Місяця, а також спостереження подвійних зірок. Тому для зниження цього ефекту потрібна діафрагма (чорна пластина з отвором діаметром 2 – 3 см), яка розміщується там, де промені від об'єктива сходяться у фокусі. Після цього вдосконалення зображення стане менш яскравим, але чіткішим.

За запропонованим методом ми пропонуємо вам вирішити задачу:

Якими мають бути основні параметри телескопа з 100-кратним збільшенням?

Вам раптом захотілося власноруч зробити підзорну трубу? Нічого дивного. Так, в наш час легко купити майже будь-який оптичний прилад, і не так дорого. Але іноді на людину нападає жага до творчості: хочеться розібратися, на яких законах природи заснований принцип дії якого-небудь приладу, хочеться від і до самого сконструювати подібний прилад і випробувати радість творчості.

Підзорна труба своїми руками

Отже, ви приступаєте до справи. Перш за все ви дізнаєтеся, що найпростіша підзорна труба складається з двох двоопуклих лінз - об'єктиву і окуляра, і що збільшення підзорної трубивиходить за формулою K = F/f (відношення фокусних відстаней об'єктива (F) та окуляра (f)).

Озброївшись цими знаннями, ви йдете копатися в коробках з різним мотлохом, на горищі, в гаражі, в сараї і т. д. з чітко позначеною метою - знайти більше різних лінз. Це може бути стекла від окулярів (бажано круглі), годинні лупи, лінзи від старих фотоапаратів і т. д. Набравши запас лінз, приступаєте до вимірювань. Вам потрібно підібрати об'єктив з фокусною відстанню F побільше і окуляр з меншою фокусною відстанню f.

Виміряти фокусну відстань дуже просто. Лінза прямує на будь-яке джерело світла (лампочка в кімнаті, ліхтар на вулиці, сонце в небі або просто освітлене вікно), за лінзою розташовується білий екран (можна аркуш паперу, але картон краще) і пересувається щодо лінзи до тих пір, поки на ньому не вийде різке зображення джерела світла, що спостерігається (перевернуте і зменшене).

Після цього залишається виміряти лінійкою відстань від лінзи до екрана. Це і є фокусна відстань. Поодинці ви навряд чи впораєтеся з описаною процедурою вимірювання – вам не вистачатиме третьої руки. Прийде покликати на допомогу асистента.

Підібравши об'єктив і окуляр, ви приступаєте до конструювання оптичної системи збільшення зображення. Берете в одну руку об'єктив, в іншу – окуляр і крізь обидві лінзи розглядаєте якийсь віддалений предмет (тільки не сонце – легко можна залишитися без ока!). Взаємним переміщенням об'єктива та окуляра (намагаючись, щоб їх осі залишалися на одній лінії) досягаєте чіткого зображення.

Вийде збільшене зображення, але все ще перевернуте. Те, що ви зараз тримаєте в руках, намагаючись зберігати досягнуте взаємне становище лінз, і є оптична система. Залишилося лише зафіксувати цю систему, наприклад, помістивши всередині труби. Це і буде підзорна труба.

Але не треба поспішати зі збиранням. Зробивши підзорну трубу, вас не влаштує зображення «нагору ногами». Ця проблема вирішується просто за допомогою системи, що обертає, одержуваної додаванням однієї або двох лінз, ідентичних окуляру.

Обертаючу систему з однією співвісною додатковою лінзою отримаєте, помістивши її на відстані приблизно 2f від окуляра (відстань визначається підбором).

Цікаво відзначити, що при цьому варіанті обертової системи вдається отримувати більше збільшення, плавно віддаляючи додаткову лінзу від окуляра. Втім, сильного збільшення одержати не вдасться, якщо у вас не дуже якісний об'єктив (наприклад, скло від окулярів). Заважає явище так званої «хроматичної аберації», коли зображення забарвлюється у райдужні відтінки.

Цю проблему в «покупній» оптиці вирішують, складаючи об'єктив із кількох лінз із різними коефіцієнтами заломлення. Але вас ці подробиці не хвилюють: ваше завдання - розібратися в принциповій схемі приладу і побудувати за цією схемою найпростішу модель, що діє (не витративши ні копійки).

Обертаючу систему з двома співвісними додатковими лінзами отримаєте, розташувавши їх так, щоб окуляр і ці дві лінзи відстояли один від одного на однакових відстанях f.

Тепер ви уявляєте собі схему підзорної труби і знаєте фокусні відстані лінз, тому приступаєте до збирання оптичного приладу. Найпростіше - скрутити труби (тубуси) з листів ватману, закріпивши їх резинками "для грошей", а лінзи всередині трубок закріпити пластиліном. Труби зсередини треба пофарбувати матовою чорною фарбою, щоб не було зовнішнього засвічення.

Вийшло начебто щось примітивне, але як нульовий варіант дуже зручне: легко переробити, щось поміняти. Коли цей нульовий варіант є, його можна вдосконалювати як завгодно довго (хоча б замінити ватман більш пристойний матеріал).

Спробуємо зробити телескоп. Для того щоб самому зробити нескладний, але цілком працездатний телескоп, потрібні ватман, чорна туш, канцелярський клей або клейстер і дві оптичні лінзи. Ми представляємо варіанти телескопа зі збільшенням у тридцять, п'ятдесят і сто разів. Вони відрізняються лише довжиною у розгорнутому вигляді та лінзами об'єктива.

Для початку найкраще зробити телескоп із збільшенням у 50 разів.
З відповідного аркуша ватмана згорніть трубу довжиною 60 - 65 см. Діаметр повинен бути трохи більше діаметра лінзи об'єктива - близько 6 см, якщо ви використовуєте стандартну лінзу. Розгорніть аркуш і зачорніть тушшю частину аркуша, яка стане внутрішньою поверхнею телескопа.

В іншому випадку промені, що потрапили в трубу не від об'єкта спостереження, багаторазово переобразившись, потраплять у лінзу окуляра і завуалюють зображення.
Після того як внутрішня поверхнязачорнена, можна згорнути та склеїти трубу. Лінзу об'єктива в +1 діоптрію (її ви знайдете в магазині "Оптика") закріпіть у торці труби так, як це показано на малюнку - за допомогою двох картонних обідків із паперовими зубчиками.

Друга труба з лінзою окуляра 2 повинна з невеликим зусиллям, але досить вільно пересуватися першою.
Лінзу для окуляра ви швидше за все знайдете у відділі фототоварів або витягнете зі зламаного "назовні" бінокля. Підбирати лінзу слід так: направте на неї світло від віддаленого джерела, наприклад сонячний промінь, і стежте, де вони зберуться у фокус. Відстань від лінзи до фокусу називається фокусною відстанню цієї лінзи (f). Для наших цілей окуляр повинен мати f=3-4 см. Як правило, такі лінзи мають невеликий діаметр, тому кріплення лінзи окуляра дещо відрізняється від кріплення об'єктива.

Згорніть із картону трубку довжиною 6 - 7 см з таким діаметром, щоб підібрана вами лінза щільно до неї входила. Якщо вона забезпечена широким металевим обідком, то не випадає з трубки і не потребує додаткового кріплення по краях.
Трубка з лінзою 2 зміцнюється всередині значно ширшої труби телескопа за допомогою двох картонних кіл з отворами посередині і зубчиків менш щільного паперу.

30мм. Те саме, плюс супутники Юпітера Європа, Іо, Каллісто та Ганімед. За дуже вдалого збігу обставин – супутник Титан Сатурна. Смуги на диску Юпітера. Планета Нептун у вигляді зірки.

40мм. Поділяється подвійна зірка Кастор - Альфа Близнюків. Добре видно Велику Туманність Оріону та розсіяні зоряні скупчення у сузір'ях Персея, Возничого, Великого псата Раку.

80мм. Видно тіні від супутників Юпітера при проходженні їх перед диском планети. У кільцевій туманності M57 помітний темний провал у центрі. Декілька супутників Сатурна. Щілина Кассіні у кільці Сатурна.

100мм. Видно супутник Рігеля - Альфи Оріона - і Полярної Зірки - Альфи Малої Ведмедиці.

120мм. Супутник Сатурна Енцелад. Деталі на диску Марса під час протистоянь – моря та полярні шапки з вуглекислоти.

150мм. Подвійність Епсілон Волопаса. Розподіл кульового скупчення M13 на окремі зірки.

200мм. Розподіл Енке в кільці Сатурна – кілька концентричних кілець, розділених проміжками. Спирали у Туманності Андромеди.

250 мм. Плутон. Супутники Урану.
300 і більше. Туманність Кінська Голова. Супутник Сіріуса. Галактики в деталях. Центральна зірка у кільцевій туманності М57. Кульове зоряне скупченняу галактиці М31.

І так підбиваємо підсумки - для того, щоб побудувати простий телескоп-рефрактор, потрібні всього дві лінзи, що збирають, - довгофокусна (з малою оптичною силою) - для об'єктиву і короткофокусна (сильна лупа) для окуляра.

Їх слід шукати на блошиних та радіоринках, у магазинах очкової оптикина худий кінець.
Перша лінза - об'єктив телескопа, якщо навести її без решти на якийсь віддалений предмет, створить його перевернуте зображення за собою, на відстані, приблизно рівній своїй фокусній відстані. Це зображення можна побачити на матовому склі або папірці або, без будь-якого скла, просто вставши за лінзою на відстані більше фокусного, і дивлячись у напрямку лінзи.

Зверніть увагу, що в останньому випадкуоко доведеться акомодувати не "на нескінченність", як при розгляді лінії горизонту, а як для розгляду якогось матеріального об'єкта, що знаходиться від ока на тій самій відстані, що й площину зображення. Ви побачите збільшене перевернуте зображення віддаленого предмета, при цьому коефіцієнт збільшення дорівнюватиме фокусній відстані лінзи в см, діленій на 25 - відстань найкращого зору людського ока. Якщо фокусна відстань лінзи буде меншою за 25 см, то зображення вийде зменшеним. Найпростіший телескоп, у принципі, готовий!
Тепер його вдосконалитимемо. Спочатку з оптичного боку. Для того щоб отримати велике збільшення при невеликій фокусній відстані об'єктива застосовують окуляр, або лупу. Отримане першою лінзою - об'єктивом зображення розглядають не неозброєним оком з відстані найкращого зору, а через окуляр з меншої відстані приблизно рівного фокусній відстані окуляра. У цьому випадку збільшення телескопа дорівнюватиме відношенню фокусних відстаней об'єктиву і окуляра..
Тепер із механічного боку. Для того щоб все це господарство не тримати в руках, беремо дві трубки, одна з яких всувається в іншу, або робимо їх з паперу і ПВА, чорним зсередини активованим вугіллямабо начинкою від батарейки з ПВА (балончик із чорною матовою фарбою теж підійде), і кріпимо на кінці однієї трубки об'єктив, на кінці іншої окуляр. Після цього всуваємо одну трубку в іншу, щоб бачити чітке зображення віддалених предметів. Труба готова!
Істотні моменти: об'єктив - очкове скло, конденсорна лінза або ахроматична склеювання з фокусною відстанню 40 - 100 см. Діаметр вхідного отвору телескопа 20 - 30 мм, якщо склеювання (об'єктив від якогось оптичного приладу), то можна більше. Якщо діаметр буде більше наведених значень, зображення може вийти неконтрастним. Для обмеження діаметра робимо діафрагму – вирізаємо картонне коло діаметром, рівним зовнішньому діаметру об'єктива, у ньому по центру вирізаємо круглий отвір діаметром 20 – 30 мм. Ставимо діафрагму впритул до об'єктиву перед або за ним.
Збільшення такого телескопа 20 – 50 крат.

Лінзи об'єктива та окуляра повинні бути встановлені в трубу якомога співвісніше. Об'єктив обов'язково має бути скляним. Що видно: в 28 мм 40 разів за містом видно зірки до 9-ї величини, кільце Сатурна і просвіт між ним і диском, супутники і дві темних смугина Юпітері (вони здаються швидше помаранчевими), фаза Марса, коли він був 6 секунд діаметром, кратери на Місяці, плями на Сонці (тільки при проекції окуляром, оком не дивитись!!!).

Висновок такий - за помітністю деталей цей виріб, якщо зібрано добре, перевершить і 8-кратний бінокль.

Про всяк випадок нагадуємо - очкова лінза +1 дптр має фокусне розтанення 1 метр і вона цілком достатня для такого найпростішого телескопа. Не варто слідувати рекомендаціям і виготовляти об'єктив з пари однакових лінз +0.5 дптр (увігнуто один до одного). Це схема "Перископ", яка має якісь переваги лише на полях 30-50 градусів, що не актуально для телескопів з їхніми полями на півградусу.

Телескоп незаслужено вважають складним у використанні та виробництві приладом. Це нормальне ставлення до приладів, які видаються незрозумілими. Але запевняємо – зробити його власноруч реально. Навіть за кілька годин.

Зробимо телескоп із збільшенням від 30 до 100 разів. Існує всього три варіанти телескопів у такому діапазоні, і вони однакові, за відмінністю лінз та довжини труби.

Потрібно:

1. Ватман.
2. Клей.
3. Фарба або туш.
4. Оптична лінза 2 шт.

Найпростіший телескоп для новачків на 50-кратне збільшення. З нього і почнемо.

Робимо об'єктив

Згортаємо ватман у трубу 65 сантиметрів. Діаметр труби повинен бути не набагато більше лінзи об'єктива. Якщо лінза очкова, діаметр труби не перевищить шести сантиметрів. Внутрішній біклистя зафарбуйте у чорний колір.

Тепер листок слід закріпити клеєм. Лінзу кріпимо всередині труби за допомогою зазубреного картону, як показано нижче.

1. Лінзи від об'єктиву.
2. Лінза від окуляра.
3. Кріплення.
4. Кріплення для трубки лінз.
5. Дод. лінзи.
6. Діафрагма.

Робимо окуляр

Для окуляра підійде лінза із бінокля. Фокусна відстаньне перевищить 4 сантиметри. Перевірити це можна простим способом. Підставте лінзу під стороннє джерело світла (хоч Сонце) і спроектуйте світло на аркуш. Потрібно зробити таку відстань, щоб промені, що проходять крізь лінзу, збиралися в маленьку точку, це і буде фокусною відстанню.

Згорніть лист у паперову трубку таким чином, щоб лінза щільно в нього сіла. Потім ця трубка кріпиться в трубі більшого діаметра, за допомогою зазубрених картонних кіл.

Все, телескоп готовий. Він має один недолік – предмети в ньому будуть відображатися перевернутими. Щоб цього уникнути в трубу окуляра, треба додати ще одну чотирисантиметрову лінзу.

Телескоп з тридцятикратним збільшенням робиться так само, заразом додається лінза в пару діоптрій і довжина збільшується до сімдесяти сантиметрів.

Стократне збільшеннявідрізняється від тридцятикратного тільки лінзою на дві підлоги діоптрії більше і довжиною у два метри. Місяць через такий телескоп ви бачитимете як на долоні, а Марс і Венера здадуться розміром з горошину.

Така довжина та малий розмір об'єктива можуть викликати веселкове забарвлення, яку можна прибрати за допомогою діафрагми, встановлений у місці фокусу. Це знизить яскравість зображення, але райдужного забарвлення, що називається дифракцією, не буде.

Пам'ятайте, що двометровий телескоп під вагою лінз може зігнутисятобто йому потрібні дерев'яні підпірки.

Ось ви й створили телескоп, який розпалить любов до астрономії будь-кого.