Подзорная труба своими руками из лупы
Добавил пользователь Alex Обновлено: 05.10.2024
Телескоп - простой прибор для изучения далёких космических объектов за счёт сбора света. Он представляет собой две линзы, помещённые в трубу. Здесь рассматривается процесс изготовления этого оптического прибора из подручных материалов. Он максимально простой и не потребует от вас каких-то особенных навыков.
Для начала рассмотрим элементы конструкции. Первая линза - объектив, расположенный "снаружи" трубы. Его задача - собрать в пучок свет от звёзд или планет. Рекомендуемая линза должна иметь около 6 сантиметров в диаметре и оптическую силу в 1 диоптрию и достаточно большое фокусное расстояние, в отличие от окуляра - "внутренней" линзы.
Из фокусного расстояния обеих линз рассчитывается увеличение телескопа. Рекомендуемое соотношение в простых телескопах - около 50 раз. Это значит, что фокусное расстояние объектива должно быть больше, чем у окуляра в 50 раз.
Первым делом нужно раздобыть двояковыпуклую линзу.
Возможно, у многих она завалялась где-нибудь на чердаке или в шкафу. Если же нет, то её приобретение не встанет Вам в большую сумму - обыкновенную длиннофокусную линзу можно купить всего за 3$.
Далее нам нужно заиметь окуляр. Его можно вытащить из старого микроскопа или купить в магазине. Если же такой возможности нет, то допускается использование простой двояковыпуклой линзы диаметром до двух сантиметров. Окуляр должен быть вставлен в тубус, называемый фокусером. Он должен свободно двигаться по телескопу вверх-вниз, дабы регулировать резкость. Самый лучший подручный материал для его изготовления - это картон, например, из-под рулона туалетной бумаги.
Ещё одна неотъемлемая часть любого телескопа - это диафрагма. Она представляет собой "шторку", создающую отверстие, через которое будет проходить свет. Для её изготовления понадобится обыкновенный лист бумаги с вырезом по центру. Выбор его диаметра зависит от ваших линз, но обычно он составляет не более 2 сантиметров. Даже небольшого отверстия будет вполне достаточно для наблюдения ближайших к нам планет Солнечной системы.
Ну и конечно, сама труба - куда же без неё. Она может быть как пластиковая, так и картонная или даже бумажная. Её диаметр подбирается в зависимости от диаметра окуляра. Главное условие - прямолинейность конструкции, без каких-либо неровностей, ведь центры объектива и окуляра должны идеально совпадать.
Сам процесс сборки совсем несложный и не займет у вас более двух часов. Первым делом, нам нужно зафиксировать объектив на трубе. Я советую использовать два картонных кольца, между которыми и будет располагаться линза.
Тубус нужно также поместить в трубу, но так, чтобы между ними сохранялось трение - иначе тубус будет слишком сильно елозить в телескопе. Диафрагма должна располагаться самом конце телескопа - после объектива.
Итак, здесь был описан процесс изготовления простого телескопа-рефрактора, с помощью которого вы сможете наблюдать Венеру, Марс, Меркурий и конечно же Луну. Наблюдения лучше проводить вдали от городских огней и в ясную погоду. И не забывайте о мерах предосторожности - наводить прибор на Солнце крайне опасно!
В этой статье, я расскажу как за один вечер можно смастерить самодельную подзорную трубу. Для этого надо просто покопаться в ящиках с разным хламом, в сарае, в гараже, на чердаке и тому подобное. Задача — найти как можно больше разных линз (луп) для будущих экспериментов, например: старые очки (желательно с круглыми стеклами), часовые лупы, запчасти от старых фотоаппаратов и прочие оптические элементы от разных приборов.
Хотя, сейчас, купить оптический прибор просто и недорого, НО радость творчества и познания законов природы ни за что ни купишь.
Немного теории.
Остается только измерить расстояние от линзы до экрана, хотя это довольно неудобно, чувствуется нехватка третьей руки. Но можно попросить кого нибудь из домашних вам помочь или проявить самому чудеса ловкости и изобретательности. Причем, эти действия одинаковы, как для объектива, так и для окуляра.
Эксперимент.
А, теперь, самое интересное — начинаем собирать две линзы в настоящий научный оптический прибор! Для этого надо взять в левую руку объектив, а в правую окуляр и, наблюдая сквозь эти две линзы какой нибудь удаленный объект, взаимным перемещением линз добиться четкого изображения. Изображение будет увеличенным, но все еще перевернутым.
Напоминаю! Смотреть через увеличивающий оптический прибор на СОЛНЦЕ — КРАЙНЕ ОПАСНО. Возможен сильнейший ожог сетчатки глаза, вплоть до полной слепоты.
Оборачивающая система.
Можно сделать оборачивающую систему из трех линз, разместив их на одинаковом расстоянии друг от друга, равном фокусному расстоянию одной из них.
Или можно сделать применив всего одну дополнительную линзу, разместив ее на расстоянии примерно 2 f. Все это определяется экспериментально. Интересно, что при такой схеме оборачивающей системы, можно плавно повышать увеличение нашего телескопа, увеличивая расстояние от окуляра до дополнительной линзы.
Сборка зрительной трубы.
Трубы надо покрасить изнутри черной матовой краской, чтобы исключить внешнюю засветку. Да еще много чего можно доделать, улучшить, переделать принципиально и тому подобное.
Если Вы начнете что то переделывать, додумывать, то значит СВЕРХЗАДАЧА этой статьи выполнена! Вы увлеклись одним из интереснейшим хобби — ТЕХНИЧЕСКИМ ТВОРЧЕСТВОМ.
Заключение.
Только что сделанный чудо волшебный прибор можно использовать как для полевых наблюдений: рассматривать зверей и птиц в лесах и парках, рассматривать удаленные пейзажи и тому подобное. А можно и для астрономических наблюдений: красиво наблюдать скопление Плеяды в созвездии Тельца, хорошо видны Галилеевские четыре спутника у Юпитера, туманность Андромеды, подробности на Луне и еще много чего, на что хватит фантазии.
Творите, экспериментируйте, продумывайте и Вы получите большое удовлетворение от творческого процесса.
Эта статья более современная версия моей же статьи на самом первом моем сайте (давно заброшенном).
Что нужно для постройки телескопа из очковых стекол. Простейший телескоп-рефрактор.
Для постройки телескопа потребуется очковое стекло силой в 1 диоптрию (фокусным расстоянием 1 м), которое представляет собой мениск (выпукло-вогнутую линзу) диаметром 60 - 80 мм, и может быть приобретено в магазинах по продаже и изготовлению очков. Необходимо обратить внимание на то, что линза должна иметь положительную оптическую силу, т. е. быть "собирающей", в отличие от "рассеивающих" стекол, которые не могут построить действительное изображение объекта. Что такое положительная линза, большинство из нас знает, так как все мы пользовались в детстве увеличительным стеклом для выжигания. При этом лучи Солнца фокусируются на расстоянии от линзы, равном фокусному. Очковое стекло будет служить объективом телескопа. Такой телескоп называется рефрактором от слова "рефракция", т. е. "преломление". В объективе телескопа-рефрактора происходит преломление лучей света, пришедших от объекта наблюдения, в результате чего они собираются в фокальной плоскости, где рассматриваются наблюдателем в окуляр, т. е. в лупу той или иной конструкции. В нашем случае окуляром может служить простое увеличительное стекло фокусным расстоянием 20 - 70 мм, объектив от фотоаппарата, окуляр от бинокля, зрительной трубы, микроскопа и т. д.
Кроме объектива и окуляра потребуются несколько листов ватмана, клей (ПВА, столярный, эпоксидный), небольшое количество толстого и тонкого картона. Для изготовления штатива нужны будут рейки сечением примерно 25х15 мм, 5 мм фанера, обрезки дюймовой доски, несколько мелких шурупов, три длинных и один короткий болты М6 с гайками-барашками, клей.
Если не удастся достать линзу в 1 диоптрию, можно использовать другую, учитывая при этом, что фокусное расстояние объектива будет равно:
F (м) =1 м / оптическая сила в диоптриях.
Например, для линзы в 0,75 диоптрии:
F = 1 м / 0,75 = 1,33 м.
Нужно только учитывать, что слишком длинный телескоп будет неудобен в обращении, а короткофокусный объектив будет давать изображение неудовлетворительного качества. Из этих соображений целесообразно применить очковое стекло фокусом 0,6 - 1,5 м.
Полезный совет: Очковые стекла обычно имеют метку в виде точки около центра, которая указывает оптический центр линзы. Он может значительно отличаться от геометрического центра, это учитывают при изготовлении очков (при обтачивании стекла). Желательно выбрать стекло, в котором оптический центр отличается от геометрического на небольшую величину.
С чего начать? Оправа, труба, окулярный узел.
Начинать лучше всего с изготовления оправы объектива (см. черт., поз. 1), диаметр которой, а, следовательно, и диаметр трубы, будет зависеть от размера приобретенного очкового стекла. Оправой будет служить трубка, склеенная из ватмана в несколько слоев. Внутренний диаметр оправы должен быть равен диаметру нашей линзы, а длина - 70 - 80 мм. Линза фиксируется двумя бумажными или картонными кольцами, которые плотно вставляются внутрь оправы, зажимая с двух сторон стекло. Оправа должна быть достаточно жесткой.
Затем необходимо склеить из нескольких слоев ватмана главную трубу телескопа (поз. 2). Это можно сделать, наматывая листы на уже готовую оправу и обильно промазывая клеем внутреннюю поверхность бумаги. При этом нужно следить, чтобы бумага не перекашивалась. Длина трубы должна быть немного (на 150 - 200 мм) меньше фокусного расстояния объектива. Подвижная трубка (поз. 3) служит для фокусировки, т. е. для совмещения фокальных плоскостей объектива и окуляра. Она должна легко двигаться "на трении", но не болтаться. Ее склеиваем из ватмана аналогично главной трубе нашего телескопа.
Оправу окуляра, конструкция которой будет зависеть от того, что мы применим для этой цели, можно вставить непосредственно в подвижную трубку, но лучше, особенно если диаметр окуляра мал, сделать несложный фокусировочный узел. Основой узла будет служить кольцо из фанеры (выпилить лобзиком и просверлить отверстие) или двух - трех слоев толстого картона. Узел работает "на трении", и конструкция его ясна из чертежа (поз. 4). Поверхность неподвижной трубки окулярного узла можно оклеить бархатом или сукном, для снижения трения, подвижную можно подобрать или выточить металлическую, а можно склеить из нескольких слоев не очень толстой, но плотной, гладкой бумаги. Ей необходимо придать достаточную жесткость.
Передвижением подвижной трубки телескопа грубо совмещаются фокальные плоскости объектива и окуляра (при этом одну и ту же трубу можно использовать с разными объективами), а окулярный узел позволяет добиться точной фокусировки.
Испытание телескопа. Его основные характеристики.
Теперь несколько слов об испытании и настройке телескопа, его основных характеристиках. Прежде всего, скажу об увеличении, с которым мы будем работать. Увеличение телескопа равно фокусному расстоянию объектива, деленному на фокусное расстояние окуляра. Из этого видно, что, применяя разные окуляры, мы можем получать с одним и тем же объективом разные увеличения. Например, для окуляра с фокусным расстоянием 50 мм (нормальный объектив от фотоаппарата):
1000 мм / 50 мм = 20 крат,
а для окуляра от микроскопа с фокусным расстоянием 10 мм:
1000 мм / 10 мм = 100 крат.
Может показаться, что, применяя длиннофокусные стекла и короткофокусные окуляры, можно добиться очень большого увеличения, однако, поэкспериментировав с телескопом из очковых стекол, мы очень скоро убедимся, что это не так. Несовершенство нашего объектива накладывает существенные ограничения. На практике мы сможем использовать построенный инструмент с 20 - 50 кратным увеличением. Этого достаточно для того, чтобы увидеть многое из того, что украшает ночное небо, но недоступно невооруженному глазу, например, яркие туманности, кольцо Сатурна, диск и спутники Юпитера, не говоря уже о захватывающих панорамах Луны.
Итак, наш телескоп готов, клей просох, внутренние поверхности трубы и оправ зачернены тушью, и можно приступить к первым испытаниям. Совместив фокальные плоскости объектива и окуляра, и оперев трубу для устойчивости о подоконник, раму окна или другой предмет, попытаемся "навести на резкость" перемещением фокусировочной трубки с окуляром. Скорее всего, даже при наилучшей фокусировке изображение будет подернуто "дымкой". Это происходит потому, что только центральная часть очкового стекла строит неискаженное изображение. Для строительства телескопов-рефракторов с достаточно большими диаметрами применяют сложные объективы, в которых эти искажения, называемые аберрациями, исправляются. Ничего страшного, закрыв краевые части нашего объектива непрозрачным экраном, мы добьемся хорошего изображения. Такой экран называется диафрагмой (см. черт, поз. 5).Имеет смысл сделать несколько диафрагм - по числу окуляров, так как при малых увеличениях аберрации заметны меньше, а при больших - сильнее. Диафрагма изготовляется в виде кружка из картона с отверстием 10 - 30 мм посредине, красится в черный цвет и вставляется в оправу объектива перед очковым стеклом. При увеличениях 10 - 20 крат можно использовать 30мм диафрагму - это позволит увидеть больше слабых объектов (звезд и туманностей), при наблюдении Луны с увеличением 50 - 100 крат действующее отверстие объектива придется уменьшить до 15 - 10 мм. Во всех случаях увеличение и диаметр диафрагмы нужно будет определять опытным путем.
Здесь мы подошли к другому важнейшему параметру телескопа - диаметру объектива. Этот параметр является основным и определяет такие характеристики, как проницающую силу и разрешающую способность инструмента. Первая характеристика указывает на возможность телескопа показывать слабые объекты и выражается в звездных величинах. Вторая - на способность разделять близко расположенные звезды или детали на дисках планет и выражается в угловых величинах - в секундах и долях секунды дуги. Для примера можно сказать, что угловой размер видимого диска Луны составляет около 30 минут, а человеческий глаз обладает разрешающей способностью 1 - 2 минуты. Наш же телескоп может иметь разрешающую способность около 10 секунд дуги, т.е., по крайней мере, в 6 - 10 раз выше, чем невооруженный глаз. Проницающая сила инструмента пропорциональна квадрату диаметра объектива, и, если принять размер зрачка человеческого глаза равным 7 мм, а диаметр входного отверстия телескопа - 20 мм, то наш простейший рефрактор позволит нам наблюдать звезды и другие светила примерно в 8 раз более слабые, чем невооруженным глазом. Желающих более подробно ознакомиться с этими и другими понятиями геометрической и физической оптики, принципами работы и особенностями различных систем телескопов отсылаем к перечню литературы в конце этой статьи.
Наблюдения с телескопом.
Несмотря на все несовершенство конструкции, наш скромный телескоп наверняка доставит его владельцу немало увлекательных минут. С его помощью можно будет увидеть кратеры и другие детали рельефа на Луне, спутники Юпитера, кольцо Сатурна, Большую туманность Ориона, Туманность Андромеды, звездные скопления и множество слабых звезд. При помощи солнечного экрана можно будет наблюдать пятна на Солнце. Нужно при этом помнить:
БЕЗ СОЛНЕЧНОГО СВЕТОФИЛЬТРА СМОТРЕТЬ НА СОЛНЦЕ ОПАСНО!
Лупы обычно продаются в пластмассовых футлярах, на которых указана степень увеличения. Например, число 2,5 означает, что лупа увеличивает в 2,5 раза. Чтобы узнать число диоптрий, это число надо умножить на 4. Лупа, увеличивающая в 2,5 раза, имеет +10 диоптрий (2,5х4=10). Для телескопа желательно подобрать лупу с увеличением от 6 до 12,5 раза.
Обе линзы закрепляют в трубках, склеенных из бумаги и зачернённых изнутри. В трубку окуляра лупу можно вклеить вместе с пластмассовым ободком; на нем только надо срезать выступ, скрепляющий ободок с футляром. Общая длина на обеих трубок должна быть на 5-10 сантиметров больше фокусных расстояний обеих линз. Например, если для объектива вы взяли стекло с фокусным расстоянием 50 сантиметров, а для окуляра – 2 сантиметра, то общая длина двух трубок должна быть 57-62 сантиметра.
Сначала склеим трубку длиной 15-20 сантиметров по диаметру линзы окуляра, затем – по диаметру объектива. Первая трубка должна входить во вторую с лёгким трением. Если разница диаметров линз слишком велика, то трубку окуляра надо сделать потолще.
Как пользоваться самодельным телескопом
Трубку окуляра будем передвигать в большей трубке до тех пор, пока не найдём положение, при котором наблюдаемое светило станет чётко видимым. Можно заранее подсчитать, какое увеличение даёт труба (вернее, степень приближения наблюдаемого предмета к глазу): фокусное расстояние объектива надо разделить на фокусное расстояние окуляра. В приведённом выше примере (при объективе с фокусным расстоянием 50 сантиметров и при окуляре с фокусным расстоянием 2 сантиметра) увеличение будет в 25 раз (50:2=25).
Для длительных наблюдений телескоп целесообразно установить на штативе так, чтобы трубку можно было поворачивать в стороны, поднимать и опускать. Для этого на круглый стержень штатива насадим трубку, согнутую из толстой жести или отрезанную от какой-нибудь длинной трубы. Сверху в трубку вставим головку штатива, к которой шурупами прикрепим согнутый из жести хомутик. В хомутике и закрепляют трубку объектива. Наклоняя и поднимая хомут, можно изменять положение телескопа по вертикали, а поворачивая головку штатива в трубке – по горизонтали.
Как делается подзорная труба
Подзорная труба делается точно также как телескоп. Только линзы для неё нужны другие. Для окуляра берут, лизну от – 16 до -20 диоптрий, а для объектива – от +4 до +6 диоптрий. Таким образом, в подзорной трубе, как и бинокле, одна линза выпуклая, а другая вогнутая. Вследствие этого степень увеличения уменьшается, но зато увеличивается резкость. Штатив для подзорной трубы не нужен, её держат в руках, поэтому её можно брать в походы.
При наблюдении в телескоп или подзорную трубу края видимого изображения могут быть нечёткими, размытыми. Чтобы усилить чёткость, на объектив надо наложить диафрагму – колечко из чёрной бумаги с очень узким ободком. Слишком уменьшить отверстие диафрагмы (увеличивать ободок кольца) не следует, так как диафрагма уменьшит количество света, попадающего в объектив, и изображение потемнеет.
Читайте также: