Как сделать линзу для телескопа
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.
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:
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.
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.
Простой телескоп своими руками
Зима, это хороший период для наблюдения за небом. Зимой можно увидеть много звезд и планет, а также млечный путь. Млечный путь очень красив (виден только на чистом небе). Он виден невооруженным глазом. В ясном небе, если не принимать во внимание искусственные спутники, видимые в небе, можно увидеть МКС (международную космическую станцию) невооруженным глазом. Она выглядит, как движущийся источник света высокой интенсивности, похожий на Венеру. Автор данной самоделки всё это наблюдал сам воочию и после этого решил приобрести телескоп, но обнаружил, что это очень дорогое удовольствие. Поэтому он решил сделать простой домашний телескоп. Для его изготовления потребуются ПВХ трубы и линзы.
Телескоп используется, чтобы увидеть дальний объект, который не виден невооруженным глазом. Телескоп масштабирует определенную область. Область обзора уменьшается и фокусируется на небольшой части, что приводит к более детальному просмотру.
Основными компонентами являются большой объектив и маленький окуляр. Объектив имеет большой диаметр, что увеличивает способность собирать свет. Больше света, означает более четкое изображение, а также имеется большое фокусное расстояние, обеспечивающее эффект увеличения. Окуляр имеет меньший диаметр и меньшее фокусное расстояние (для обеспечения высокого увеличения). Линзы выпуклые.
Объектив конвертирует параллельный луч света из бесконечности (в дальнем расстоянии) в одну точку. Окуляр расходится с конвергентным светом, потому что нашему глазу нужны параллельные лучи (у нашего глаза выпуклая линза). Используя это расположение, мы получаем перевернутое изображение. Для просмотра неба инверсия не является проблемой. Эффект масштабирования (увеличение) определяется по заданному уравнению:
увеличение = фокусное расстояние (объектив) / фокусное расстояние (окуляр)
Телескоп работает на основе преломления лучей света. У него есть проблемы хроматического истирания, вызванные тем, что разные цвета фокусируются в разных точках, поэтому яркие объекты кажутся радужным цветом. Эта проблема уменьшена в отражающем телескопе. В нем используются зеркала, поэтому преломление не действует. Но отражающий телескоп сложно построить, поэтому будем создавать преломляющий телескоп.
Этот телескоп не имеет большего увеличения. Он сделан скорее для учебной цели, поэтому у него есть недостатки.
Шаг 2: Необходимые материалы и инструменты
Выпуклая линза 8,5 см диаметром
Объектив с фокусным расстоянием 27 см
Окуляр от старого бинокля, диаметром 3,5 см, длиной 5 см, фокусным расстоянием 2 см
Труба ПВХ диаметром 100 мм и длиной 25 см
Труба ПВХ диаметром 50 мм и длиной 8 см
Винты (сколько потребуется)
Основные инструменты и материалы приведены на рисунке.
Шаг 3: Подготовка материалов
Для сборки самоделки сначала нужно подготовить все необходимые материалы:
Для сверления отверстий у автора нет подходящего сверла. Поэтому он сначала сверлит отверстие маленьким сверлом, а затем увеличивает его, используя старые кусачки и сверлильный станок. Все это показано на рисунках.
Шаг 4: Фиксация объектива
Сначала необходимо зафиксировать объектив в ПВХ трубе. Объектив имеет меньший диаметр, чем труба из ПВХ. Поэтому, чтобы уменьшить диаметр необходимо поместить обрезок ПВХ длиной 2 см в трубу. Объектив помещают на 2 см внутрь трубы, чтобы уменьшить блики от боковых огней, попадающих в телескоп.
1. Сначала нарезают ПВХ небольшой ширины и удаляют часть, чтобы закрепить этот кусочек внутри трубы ПВХ (2 см внутри от края).
2. Затем другой кусочек ПВХ нарезают и удаляют некоторую часть, чтобы поместиться в первый помещенный кусочек.
3. Убедитесь, что деталь находится на расстоянии 2 см от всех положений, а затем закрепите ее винтами (винты не проникают внутрь трубы из ПВХ).
4. Затем поместите объектив и закрепите его, используя другие маленькие кусочки ПВХ и винты. Это показано, на фото.
5. Затем закрепите к нему редуктор. Используйте винты, чтобы закрепить конструкцию в случае ослабления. Убедитесь, что винты не проникают в ПВХ.
6. Руководствуйтесь фотографиями, если не очень понятно. Изображения сделаны пошагово.
Шаг 5: Фиксация окуляра
Автор использует окуляр от старого бинокля. В противном случае потребуется выпуклая линза, диаметром 3-4 см и фокусным расстоянием около 4 см.
1. Прикрепите окуляр к отверстию в торцевой крышке с помощью винтов и металлических полос.
2. Убедитесь, что винты не проникают внутрь окуляра.
3. Все действия показаны на фото.
4. Подсоедините ПВХ переходник (редуктор), диаметром 100/50 см к торцевой крышке и закрепите ее винтом.
Шаг 6: Сборка телескопа
Убедитесь, что 100 см труба свободно перемещается внутри редуктора.
При необходимости зашлифуйте поверхность ПВХ трубы.
Движение ПВХ трубы в редукторе используется для точной фокусировки телескопа.
Шаг 7: Советы по выбору линз
Это авторская схема телескопа. Он использует линзы, которые можно приобрести у него в городе. Не везде могут продаваться подобные линзы, поэтому он дает советы по выбору необходимых линз. Убедитесь, что линзы удовлетворяют заданным параметрам схемы сборки.
Подбор объективов (выпуклые линзы)
Используйте большой диаметр от 8 до 16 см. Больший диаметр обеспечивает высокую светосъемную способность, что повышает четкость изображения.
Используйте объективы с большим фокусным расстоянием от 30 до 100 см. Высокое фокусное расстояние означает большое увеличение, что означает высокое масштабирование.
Подбор окуляра (выпуклые линзы)
Используйте маленький диаметр от 2 до 4 см.
Используйте небольшое фокусное расстояние от 2 до 10 см. Данные линзы обеспечивают высокое увеличение.
Выбор длины ПВХ труб
Длина ПВХ объектива составляет около 70% от общего фокусного расстояния.
Длина окуляра ПВХ составляет около 40% от общего фокусного расстояния.
Отрегулируйте длину самостоятельно, чтобы обеспечить четкое изображение. Это грубый расчет.
Шаг 8: Заключение
Для хорошего и четкого наблюдения, необходимо дождаться ясного ночного неба.
В ясную погоду можно увидеть много звезд, которые не видны невооруженным глазом. Это очень интересно.