Ньютоновский телескоп из того, что под рукой. Или как сделать телескоп своими руками

Вам вдруг захотелось своими руками сделать подзорную трубу? Ничего странного. Да, в наше время нетрудно купить почти любой оптический прибор, и не так дорого. Но иногда на человека нападает жажда творчества: хочется разобраться, на каких законах природы основан принцип действия какого-либо прибора, хочется от и до самому сконструировать подобный прибор и испытать радость творчества.

Подзорная труба своими руками

Итак, вы 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). Мешает явление так называемой «хроматической аберрации», когда изображение окрашивается в радужные оттенки.

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. Самое простое – скрутить трубы (тубусы) из листов ватмана, закрепив их резинками «для денег», а линзы внутри трубок закрепить пластилином. Трубы изнутри надо покрасить матовой черной краской, чтобы не было внешней засветки.

Получилось вроде бы нечто примитивное, но как нулевой вариант очень удобное: легко переделать, что-то поменять. Когда этот нулевой вариант есть, его можно совершенствовать как угодно долго (хотя бы заменить ватман на более приличный материал).

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.

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.

Вам понадобится

• - 2 линзы;
• - плотная бумага (ватман или другая);
• - эпоксидная смола или нитроцеллюлозный клей;
• - черная матовая краска (например, автоэмаль);
• - деревянная болванка;
• - полиэтилен;
• - скотч;
• - ножницы, линейка, карандаши, кисти.

Инструкция

На деревянную цилиндрическую болванку, диаметр которой равен отрицательной линзы, намотайте 1 слой полиэтиленовй пленки и закрепите его скотчем. Можно взять обычный хозяйственный пакет. Поверх пленки намотайте бумажную трубу , тщательно промазывая каждый слой клеем. Длина трубы должна быть 126 мм. Наружный ее диаметр равен диаметру линзы объектива (положительной). Снимите трубу с болванки и дайте высохнуть.

Когда клей высохнет, а труба затвердеет - оберните ее одним слоем полиэтиленовой пленки и скрепите скотчем. Точно так же, как и в предыдущем шаге, обматывайте трубу бумагой на клею, чтобы толщина стенок составила 3-4 мм. Длина внешней трубы также 126 мм. Снимите внешнюю деталь с внутренней и дайте просохнуть.

Удалите полиэтилен. Вставьте внутреннюю трубу во внешнюю. Меньшая деталь должна ходить внутри больше с некоторым трением. Если трения нет, увеличьте внешний диаметр меньшей трубы с помощью одного или нескольких слоев тонкой . Разъедините трубы. Окрасьте внутренние поверхности матовой черной . Высушите детали.

Для окуляра склейте 2 одинаковых бумажных кольца. Это можно на той же самой деревянной болванке. Внешний диаметр колец равен внутреннему диаметру малой трубы. Толщина стенок составляет около 2 мм, а высота - примерно 3 мм. Покрасьте кольца в черный цвет. Их можно и сразу изготовить из черной бумаги.

Соберите окуляр в следующей последовательности. Внутреннюю поверхность малой трубы с одного конца смажьте клеем сантиметра на два. Вставьте первое , потом - маленькую линзу. Поставьте второе кольцо. Избегайте попадания клея на линзу.

Пока окуляр , сделайте объектив. Сделайте еще 2 бумажных кольца. Их внешний диаметр должен быть равен диаметру большой линзы. Возьмите лист тонкого картона. Вырежьте из него кружок диаметром, равным диаметру линзы. Внутри кружка сделайте круглое отверстие диаметром 2,5-3 см. Приклейте кружок к торцу одного из колец. Эти кольца также выкрасьте черной краской. Соберите объектив точно так же, как вы собирали окуляр. Разница заключается только в том, что сначала в трубу вставляется кольцо с приклеенным к нему кружком, который должен быть обращен внутрь трубы. Отверстие играет роль диафрагмы. Поставьте линзу и второе кольцо. Дайте конструкции высохнуть.

Вставьте окулярное колено в объективное. Выберите отдаленный предмет. Наведите трубу на резкость, сдвигая и раздвигая трубки.

Видео по теме

Обратите внимание

Не нужно делать прибор большого увеличения, иначе трубой будет неудобно пользоваться с рук.

Полезный совет

Трубу можно покрасить белой краской, серебрянкой или бронзовкой. Перед окрашиванием разберите прибор. Окулярную часть можно оставить, как есть.

Можно оснастить подзорную трубу блендой для отсекания лишних боковых лучей.

Можно использовать высококачественный длиннофокусный объектив от старого фотоаппарата.

Источники:

• как сделать трубу из бумаги

Подзорная труба представляет собой оптический прибор, при помощи которого можно наблюдать удаленные объекты. Чтобы выбрать качественный экземпляр, необходимо иметь представление о свойственных трубам параметрах и технических характеристиках.

Инструкция

Трубы для дневного наблюдения имеют выходной зрачок размером 3-4 миллиметра, трубы так называемого сумеречного видения оснащены зрачком, размер которого находится в интервале от 3 до 7 миллиметров. Как бы ни убеждал вас продавец, знайте, что подзорная труба предоставляет возможность наблюдения за объектами во время сумерек или в недостаточной освещенности. Для наблюдений же в время суток предназначены специальные приборы ночного видения.

Выбирайте те модели, размер выходного зрачка которых максимально приближен к размерам вашего зрачка: в дневное время суток он имеет размер 2-3 миллиметра, в ночное - 6-8 миллиметров. Чтобы определить размер выходного зрачка, разделите диаметр объектива на увеличение трубы. Эти показатели должны быть указаны на ее корпусе. Например, надпись 8х30 , что труба имеет увеличение 8 крат, а диаметр ее объектива равен 30мм.

Обратите внимание на свое отражение в объективе подзорной трубы: если при изготовлении прибора использовалось качественное просветляющее покрытие, отражение будет не совсем четким. Цвет самого покрытия не имеет значения. Проверьте, равномерно ли просветлена вся поверхность. Для этого встаньте спиной к яркому свету и направьте на него объектив трубы. Если вы покачаете ее в разные стороны, вы увидите изображения источника света в разных цветах. Среди них не должно быть белого.

С помощью самодельного телескопа можно рассматривать поверхность Луны и даже некоторые планеты, поэтому тому, кто увлёкся астрономией, он сослужит добрую службу. Вначале надо сделать объектив. Надо взять двояковыпуклую (круглую) линзу для очков от +1 диоптрии (фокусное расстояние 100 сантиметров) до +2 диоптрий (фокусное расстояние 50 сантиметров). (Как определить фокусное расстояние по диоптриям и наоборот смотрите в статье ). Для окуляра подберём ещё одно очковое стекло или маленькую лупу с фокусным расстоянием в 2-4 сантиметра (от +50 до +25 диоптрий).

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 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.

Линзы закрепим на концах трубок так, как было описано в статье: . Чтобы предохранить стекла от пыли и царапин, желательно сделать картонные крышечки для трубок.

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 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 , 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.