0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Делаем рефракторный телескоп

Наблюдаем Луну или как сделать телескоп своими руками

Наблюдение звезд и других астрономических тел на небосклоне – процесс очень занимательный. Планеты Солнечной системы, спутники, созвездия, «падающие звезды» – все это лишь маленькая часть необозримой и до конца непознанной Вселенной. Наиболее хорошо видна Луна – ближайшее к нам космическое тело, если не считать созданные человеком искусственные спутники Земли. Однако даже Луну детально рассмотреть невооруженным глазом довольно непросто. Для этой цели человечеством изобретено специальное устройство – телескоп, который позволяет «приблизить» наблюдаемый объект и изучить его более подробно. Давайте попробуем разобраться, как можно своими руками сделать простейший телескоп.

Телескоп-рефрактор

Телескоп-рефлектор

Все оптические телескопы можно разделить на две группы: телескопы рефракторы, в которых используются линзы, преломляющие и тем самым собирающие свет, и телескопы-рефлекторы, в которых в качестве такого элемента используются зеркала. Своими руками проще сделать телескоп-рефрактор, так как для этого нужны собирающие линзы, которые найти нетрудно в отличие от специальных собирающих зеркал. Изготовлением такого телескопа с 50-кратным увеличением мы и займемся, для чего нам потребуется: плотная бумага (ватман), картон, черная краска, клей и две собирающие линзы.

Сначала разберемся в устройстве простейшего телескопа-рефрактора. Главная его часть – объектив – двояковыпуклая линза, находящаяся в передней части телескопа и собирающая излучение. Основными его характеристиками являются: диаметр объектива (апертура) , чем больше апертура, тем больше телескоп собирает излучения, то есть больше его разрешающая способность, и, как следствие, можно использовать большие увеличения; фокусное расстояние объектива . Другая важная часть телескопа – окуляр. Увеличение телескопа рассчитывается как величина, равная отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра ¸ и выражается в кратах:

.

Кроме того существует такое понятие как максимальное полезное увеличение телескопа, которое равно удвоенному значению диаметра объектива , выраженного в миллиметрах. Делать телескоп с бόльшим увеличением не имеет смысла, так как новых деталей, скорее всего, увидеть не удастся, а общая яркость изображения существенно снизится. Таким образом, если нужно сделать телескоп с 50-кратным увеличением, то диаметр объектива должен быть не меньше 25 мм. Но небольшой диаметр уменьшает разрешающую способность, поэтому для 50-кратного телескопа целесообразно использовать объектив диаметром 60 мм.

Минимальное значение полезного увеличения телескопа определяется диаметром его окуляра , который не должен превышать диаметр полностью раскрывшегося зрачка глаза наблюдателя, иначе не весь собранный телескопом свет попадет в глаз и будет потерян. Максимальный диаметр зрачка глаза наблюдателя обычно составляет 5-7 мм, поэтому минимальное полезное увеличение составляет 10 крат (апертура, умноженная на 0,15).

Приступаем непосредственно к изготовлению телескопа. Сделать телескоп из ватмана больших размеров не получится, так как ватман не обладает достаточной жесткостью, что приведет к проблемам с настройкой телескопа. Оптимальный размер составляет примерно около 1м. Следовательно, фокусное расстояние объектива тоже должно быть около 1м, что соответствует оптической силе +1дптр. Для объектива нужно сделать из ватмана трубу длиной 60-65 см и диаметром, соответствующим диаметру линзы объектива (6 см). Внутреннюю часть трубы следует перед склеиванием покрасить в черный цвет, чтобы в окуляр не попадало лишнее излучение. Линзу в трубе объектива можно закрепить при помощи двух вырезанных из картона ободков с зубчиками.

Для окуляра нужно сделать трубу длиной 50-55 см. Соединение между собой труб объектива и окуляра также осуществляется при помощи картонных ободков, позволяющих трубе окуляра двигаться относительно трубы объектива с применением небольшого усилия. Чтобы обеспечить 50-кратное увеличение телескопа, линза окуляра должна иметь фокусное расстояние 2-3 см.

Получившийся телескоп обладает одним недостатком – он дает перевернутое изображение. Чтобы это исправить, потребуется еще одна собирающая линза, имеющая такое же фокусное расстояние, что и линза окуляра. Дополнительную линзу нужно установить в трубу окуляра.

При изготовлении телескопа также следует учитывать, что у телескопов с большим увеличением сильнее проявляются различные дифракционные явления, что значительно ухудшает видимость. Подобное увеличение обычно используется для наблюдения деталей дисков планет и Луны, а также при наблюдении двойных звезд. Поэтому для снижения этого эффекта нужна диафрагма (черная пластина с отверстием диаметра 2 – 3 см), которая размещается в том месте, где лучи от объектива сходятся в фокусе. После этого усовершенствования изображение станет менее ярким, но более четким.

По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:

Какими должны быть основные параметры телескопа, имеющего 100-кратное увеличение?

Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г. Москвы

Делаем рефракторный телескоп

Коротко приведем здесь, что можно увидеть в телескоп с той или иной апертурой.

30 мм. То же, плюс спутники Юпитера Европа, Ио, Каллисто и Ганимед. При очень удачном стечении обстоятельств – спутник Титан Сатурна. Полосы на диске Юпитера. Планета Нептун – в виде звезды.

40 мм. Разделяется двойная звезда Кастор – Альфа Близнецов. Хорошо видна Большая Туманность Ориона и рассеянные звездные скопления в созвездиях Персея, Возничего, Большого Пса и Рака.

60 мм. Разделяется четырехкратная звезда Эпсилон Лиры. Видна формация Прямая Стена в Море Облаков на Луне.

80 мм. Видны тени от спутников Юпитера при прохождении их перед диском планеты. В кольцевой туманности M57 заметен темный провал в центре. Несколько спутников Сатурна. Щель Кассини в кольце Сатурна.

Читать еще:  Делаем лонгборд из дубовой доски

100 мм. Видны спутник Ригеля – Альфы Ориона – и Полярной Звезды – Альфы Малой Медведицы.

120 мм. Спутник Сатурна Энцелад. Детали на диске Марса во время противостояний – моря и полярные шапки из углекислоты.

150 мм. Двойственность Эпсилона Волопаса. Деление шарового скопления M13 на отдельные звёзды.

200 мм. Деление Энке в кольце Сатурна – несколько концентрических колец, разделенных промежутками. Спирали в Туманности Андромеды.

250 мм. Плутон. Спутники Урана.
300 и более. Туманность Конская Голова. Спутник Сириуса. Галактики в деталях. Центральная звезда в кольцевой туманности М57. Шаровое звёздное скопление в галактике М31.

И так подводим итоги — для того, чтобы построить простой телескоп-рефрактор, нужны всего две собирающие линзы — длиннофокусная (с малой оптической силой) — для объектива и короткофокусная (сильная лупа) для окуляра.

Их следует искать на блошиных и радиорынках, в магазинах очковой оптики на худой конец.
Первая линза — объектив телескопа, если навести ее без всего остального на какой-нибудь удаленный предмет, создаст его перевернутое изображение за собой, на расстоянии, примерно равном своему фокусному расстоянию. Это изображение можно увидеть на матовом стекле или бумажке или, без всякого стекла, просто встав за линзой на расстоянии, больше фокусного, и смотря в направлении линзы.

Теперь с механической стороны. Для того, чтобы все это хозяйство не держать в руках, берем две трубки, одна из которых вдвигается в другую, или делаем их из бумаги и ПВА, черним изнутри активированным углем или начинкой от батарейки с ПВА (баллончик с черной матовой краской тоже подойдет), и крепим на конце одной трубки объектив, на конце другой окуляр. После этого вдвигаем одну трубку в другую, так чтобы видеть четкое изображение удаленных предметов. Труба готова.
Существенные моменты: объектив — очковое стекло, конденсорная линза или ахроматическая склейка с фокусным расстоянием 40 — 100 см. Диаметр входного отверстия телескопа 20 — 30 мм, если склейка (объектив от какого-то оптического прибора), то можно больше. Если диаметр будет больше приведенных значений, то изображение может получиться неконтрастным. Для ограничения диаметра делаем диафрагму — вырезаем картонный круг диаметром, равным внешнему диаметру объектива, в нем по центру вырезаем круглое отверстие диаметром 20 — 30 мм. Ставим диафрагму вплотную к объективу перед или за ним.
Увеличение такого телескопа 20 — 50 крат.

Линзы объектива и окуляра должны быть установлены в трубу как можно более соосно. Объектив обязательно должен быть стеклянным. Что видно: в 28 мм 40 крат за городом видны звезды до 9-й величины, кольцо Сатурна и просвет между ним и диском, спутники и две темных полосы на Юпитере (они кажутся скорее оранжевыми), фаза Марса, когда он был 6 секунд диаметром, кратеры на Луне, пятна на Солнце (только при проекции окуляром, глазом не смотреть. ).

Вывод такой — по различимости деталей это изделие, если собрано хорошо, превзойдет и 8-кратный бинокль.

На всякий случай напоминаем — очковая линза +1 дптр имеет фокусное расттояние 1 метр и она вполне достаточна для такого простейшего телескопа. Не стоит следовать расхожим рекомендациям и изготавливать объектив из пары одинаковых линз +0.5 дптр (вогнутостями друг к другу). Это схема «Перископ», которая имеет какие-то преимущества только на полях в 30-50 градусов, что не актуально для телескопов с их полями в пол-градуса.

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

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

Шаг 1: Линзы и их параметры

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

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

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

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

Читать еще:  Делаем робота-змею DIY: Sneel на основе Arduino

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

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

Шаг 2: Рефрактор Кеплера

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

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

Информацию по этой линзе вы можете прочитать на сайте AstroMedia.

Для проекта вам потребуется одна такая линза.

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

С информацией по линзе можете ознакомиться здесь: AstroMedia.

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

Шаг 3: Материалы и инструмент

Кроме линз, вам дополнительно потребуются несколько недефицитных деталей.

Материалы, которые вам понадобятся:

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

Шаг 4: Собираем главную трубу

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

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

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

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

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

Шаг 5: Собираем трубу окуляра

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

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

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

Размеры отверстий колец необходимо подобрать экспериментально до окончательной сборки.

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

ОБХОДИМСЯ БЕЗ ОКУЛЯРА PLOSSL.

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

Читать еще:  Делаем электронную сигарету с самодельным атомайзером

Шаг 6: Финальные шаги

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

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

Шаг 7: Вперед, к звездам!

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

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

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

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

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

Как сделать телескоп своими руками за один вечер

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!

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector