Realizziamo un telescopio in legno con le nostre mani. Come realizzare da soli un telescopio affidabile e potente a casa

Un telescopio prodotto in fabbrica è piuttosto costoso, quindi è consigliabile acquistarlo se sei seriamente interessato all'astronomia. E i dilettanti possono provare ad assemblare un telescopio con le proprie mani.

Come sapete, esistono due tipi di telescopi:

• Riflesso. In questi dispositivi, il ruolo degli elementi di raccolta della luce è svolto dagli specchi.
• Refrattario– dotato di un sistema di lenti ottiche.

Telescopio rifrattore fai da te

Il design di un telescopio rifrattore è abbastanza semplice. Ad un'estremità del dispositivo è presente una lente, una lente che raccoglie e focalizza i raggi luminosi. All'altra estremità c'è un oculare, una lente che consente di visualizzare l'immagine proveniente dall'obiettivo. L'obiettivo è posizionato in un tubo principale chiamato tubo e l'oculare è posizionato in un tubo più piccolo chiamato gruppo oculare.

Un normale telescopio ricavato da una lente d'ingrandimento

1. Realizzazione del tubo principale. Prendere un foglio di carta spessa e arrotolarlo formando un tubo utilizzando un bastoncino piatto o un tubo adatto del diametro di 5 cm, la carta all'interno deve essere verniciata di nero e non lucida. Realizziamo il tubo lungo 1,9 metri.
2. Realizzazione di un tubo oculare. Dovrebbe essere messo alla fine di quello principale. Lo arrotoliamo da un foglio di carta lungo 25 cm e lo incolliamo. Il diametro interno del tubo oculare deve corrispondere al diametro esterno del tubo principale in modo che possa muoversi senza sforzo lungo di esso.
3. Lavorare con le lenti. Realizziamo due coperchi con carta spessa. Posizioneremo il primo dove sarà la lente e fisseremo il secondo all'estremità del tubo dell'oculare. Al centro di ogni calotta faremo un foro di diametro leggermente inferiore al diametro delle lenti. Installiamo le lenti con il lato convesso verso l'esterno.

Per scattare fotografie interessanti del cielo stellato, puoi collegare una webcam a un telescopio.

Telescopio dal binocolo

Partendo da un normale binocolo a otto ingrandimenti è possibile costruire un telescopio che fornisce un ingrandimento di oltre 100 volte. I tubi possono essere incollati insieme dalla carta Whatman. Le lenti sono adatte da vecchi filmoscopi o simili in ingrandimento. Utilizziamo il calcolo di un semplice telescopio e selezioniamo sperimentalmente la lunghezza del dispositivo e la distanza tra le lenti dell'oculare.

Non è necessario smontare il binocolo: i tubi vengono fissati direttamente su di esso. Per facilità d'uso, puoi realizzare un treppiede. Un tale telescopio da binocolo ti consente di vedere montagne e crateri sulla superficie della Luna, satelliti di Giove, ecc.

conclusioni

Realizzare un telescopio fatto in casa a casa non è particolarmente difficile. Anche uno studente delle scuole superiori può fare questo tipo di lavoro. Per un bambino sarà sufficiente un apparecchio con un ingrandimento di 30-100 volte.

Tuttavia, ci sono artigiani domestici che possono assemblare autonomamente un telescopio di alta qualità da trecento potenze. Tali abilità derivano dall'esperienza e possono essere utili a coloro che sono seriamente interessati all'astronomia.

Ora propongo di familiarizzare con come realizzare un semplice telescopio con i materiali disponibili.

Per realizzarlo avrai bisogno di almeno due lenti (lente e oculare).
Qualsiasi obiettivo a fuoco lungo di una macchina fotografica o cinematografica, un obiettivo teodolite, un obiettivo livellato o qualsiasi altro dispositivo ottico sarà adatto come obiettivo.
Inizieremo a realizzare il tubo determinando le lunghezze focali delle lenti a nostra disposizione e calcolando l'ingrandimento del futuro dispositivo.
Il metodo per determinare la lunghezza focale di una lente convergente è abbastanza semplice: prendiamo in mano la lente e, ponendo la sua superficie verso il sole o un apparecchio di illuminazione, la muoviamo su e giù finché la luce che attraversa la lente non si raccoglie in un piccolo punto sullo schermo (foglio di carta). Raggiungiamo una posizione in cui ulteriori movimenti verticali portino ad un aumento del punto luminoso sullo schermo. Misurando la distanza tra lo schermo e l'obiettivo utilizzando un righello, otteniamo la lunghezza focale di questo obiettivo. Sugli obiettivi per fotocamere e cineprese, le lunghezze focali sono indicate sul corpo, ma se non riesci a trovare un obiettivo già pronto, non importa, può essere realizzato da qualsiasi altro obiettivo con una lunghezza focale non superiore a 1 m (altrimenti il ​​telescopio risulterà lungo e perderà la sua compattezza - dopotutto, la lunghezza del tubo dipende dalla lunghezza focale dell'obiettivo), ma un obiettivo con fuoco troppo corto non è adatto a questo scopo - una lunghezza focale corta influenzerà l'ingrandimento del nostro telescopio. Come ultima risorsa, la lente può essere realizzata con occhiali per occhiali, venduti in qualsiasi ottico.
La lunghezza focale di uno di questi obiettivi è determinata dalla formula:
F = 1/Ф = 1 m,
Dove F – lunghezza focale, m; F – potenza ottica, diottria. La lunghezza focale del nostro obiettivo, costituito da due di questi obiettivi, è determinata dalla formula:
Fo = F1F2/F1 + F2 – d,
Dove F1 e F2 sono rispettivamente le lunghezze focali della prima e della seconda lente; (nel nostro caso F1 = F2); d è la distanza tra le lenti, che può essere trascurata.
Quindi Fo = 500 mm. In nessun caso le lenti devono essere posizionate con le concavità (menischi) una di fronte all'altra: ciò aumenterebbe l'aberrazione sferica. La distanza tra le lenti non deve superare il loro diametro. Il diaframma è di cartone e il diametro del foro del diaframma è leggermente inferiore al diametro delle lenti.
Ora parliamo dell'oculare. È meglio utilizzare un oculare già pronto da un binocolo, un microscopio o un altro dispositivo ottico, ma puoi cavartela con una lente d'ingrandimento di dimensioni e lunghezza focale adeguate. La lunghezza focale di quest'ultimo dovrebbe essere compresa tra 10 e 50 mm.
Supponiamo di essere riusciti a trovare una lente d'ingrandimento con lunghezza focale di 10 mm, non resta che calcolare l'ingrandimento del dispositivo G, che otteniamo assemblando un sistema ottico da un dato oculare e una lente da occhiali:
G = F/f = 500 mm/10 mm = 50,
Dove F è la lunghezza focale dell'obiettivo; f – lunghezza focale dell'oculare.
Non è necessario cercare un oculare con la stessa focale dell'esempio riportato; andrà bene qualsiasi altro obiettivo con focale corta, ma l'ingrandimento diminuirà corrispondentemente se f aumenta, e viceversa.
Adesso, selezionate le parti ottiche, inizieremo a realizzare i corpi del telescopio e dell'oculare. Possono essere realizzati con scarti di tubi di alluminio o plastica di dimensioni adeguate, oppure possono essere incollati insieme da carta su speciali pezzi grezzi di legno utilizzando colla epossidica.
Il tubo dell'obiettivo è più corto di 10 cm rispetto alla lunghezza focale dell'obiettivo, il tubo dell'oculare ha solitamente una lunghezza di 250 - 300 mm. Le superfici interne dei tubi sono rivestite con vernice nera opaca per ridurre la luce diffusa.
Un tubo del genere è facile da produrre, ma presenta uno svantaggio significativo: l'immagine degli oggetti al suo interno sarà “capovolta”. Se questo inconveniente non ha importanza per le osservazioni astronomiche, in altri casi provoca qualche inconveniente. Lo svantaggio può essere facilmente eliminato introducendo una lente divergente nel design, ma ciò influirà negativamente sulla qualità dell'immagine e sulla capacità di ingrandimento e la scelta di una lente adatta è piuttosto difficile.

I tempi in cui chiunque poteva fare una scoperta scientifica sono quasi del tutto passati. Tutto ciò che un dilettante può scoprire in chimica, fisica, biologia è noto, riscritto e calcolato da tempo. L’astronomia è un’eccezione a questa regola. Dopotutto, questa è la scienza dello spazio, uno spazio indescrivibilmente vasto in cui è impossibile studiare tutto, e anche non lontano dalla Terra ci sono ancora oggetti da scoprire. Tuttavia, per praticare l'astronomia è necessario uno strumento ottico costoso. Un telescopio fatto in casa è un compito semplice o difficile?

Forse il binocolo aiuterebbe?

È troppo presto per un astronomo alle prime armi che sta appena iniziando a dare un'occhiata più da vicino al cielo stellato per realizzare un telescopio con le proprie mani. Lo schema potrebbe sembrare troppo complicato per lui. All'inizio puoi cavartela con un normale binocolo.

Non si tratta di un dispositivo così frivolo come potrebbe sembrare, e ci sono astronomi che continuano ad usarlo anche dopo essere diventati famosi: ad esempio, l'astronomo giapponese Hyakutake, lo scopritore della cometa che porta il suo nome, divenne famoso proprio per la sua dipendenza dalla potente binocolo.

Per i primi passi di un astronomo alle prime armi - per capire se questo è mio o no - andrà bene qualsiasi potente binocolo marino. Piu 'grande e', meglio 'e. Con il binocolo puoi osservare la Luna (con un dettaglio davvero impressionante), vedere i dischi dei pianeti vicini, come Venere, Marte o Giove, ed esaminare comete e stelle doppie.

No, è pur sempre un telescopio!

Se prendi sul serio l'astronomia e vuoi comunque realizzare un telescopio da solo, il design che sceglierai potrebbe appartenere a una delle due categorie principali: rifrattori (usano solo lenti) e riflettori (usano lenti e specchi).

Per i principianti sono consigliati i rifrattori: si tratta di telescopi meno potenti, ma più facili da realizzare. Quindi, quando acquisisci esperienza nella realizzazione di rifrattori, puoi provare ad assemblare un riflettore: un potente telescopio con le tue mani.

Cosa rende diverso un potente telescopio?

Che domanda stupida, chiedi. Naturalmente - mediante ingrandimento! E ti sbaglierai. Il fatto è che non tutti i corpi celesti possono, in linea di principio, essere ingranditi. Ad esempio, non ingrandirai in alcun modo le stelle: si trovano a una distanza di molti parsec e da tale distanza si trasformano praticamente in punti. Nessun avvicinamento è sufficiente per vedere il disco di una stella lontana. Puoi solo "ingrandire" gli oggetti nel sistema solare.

E il telescopio, prima di tutto, rende le stelle più luminose. E questa proprietà è responsabile della sua prima caratteristica più importante: il diametro della lente. Quante volte la lente è più larga della pupilla dell'occhio umano, quante volte diventano più luminosi tutti i luminari. Se vuoi realizzare un potente telescopio con le tue mani, dovrai cercare, prima di tutto, una lente di diametro molto grande per l'obiettivo.

Lo schema più semplice di un telescopio rifrattore

Nella sua forma più semplice, un telescopio rifrattore è costituito da due lenti convesse (d'ingrandimento). Il primo, quello grande, rivolto verso il cielo, è chiamato lente, e il secondo, quello piccolo, in cui guarda l'astronomo, è chiamato oculare. Dovresti realizzare un telescopio fatto in casa con le tue mani esattamente secondo questo schema se questa è la tua prima esperienza.

La lente del telescopio dovrebbe avere un potere ottico di una diottria e un diametro quanto più grande possibile. Puoi trovare una lente simile, ad esempio, in un laboratorio di occhiali, dove ne vengono ritagliati occhiali per occhiali di varie forme. È meglio se la lente è biconvessa. Se non disponi di una lente biconvessa, puoi utilizzare un paio di lenti semidiottriche piano-convesse, poste una dopo l'altra, con i lati convessi in direzioni diverse, a una distanza di 3 centimetri l'una dall'altra.

Qualsiasi lente d'ingrandimento potente funzionerà meglio come oculare, idealmente una lente d'ingrandimento in un oculare su una maniglia, come quelle prodotte prima. Funzionerà anche un oculare di qualsiasi strumento ottico prodotto in fabbrica (binocolo, strumento geodetico).

Per sapere quale ingrandimento fornirà il telescopio, misurare la lunghezza focale dell'oculare in centimetri. Quindi dividi 100 cm (la lunghezza focale di una lente di 1 diottria, cioè una lente) per questa cifra e ottieni l'ingrandimento desiderato.

Fissa le lenti in qualsiasi tubo durevole (cartone, rivestito di colla e dipinto all'interno con la vernice più nera che puoi trovare andrà bene). L'oculare dovrebbe poter scorrere avanti e indietro entro pochi centimetri; questo è necessario per l'affilatura.

Il telescopio deve essere montato su un treppiede di legno chiamato montatura Dobson. Un suo disegno può essere facilmente trovato in qualsiasi motore di ricerca. Questa è la montatura più semplice da produrre e allo stesso tempo affidabile per un telescopio, viene utilizzata da quasi tutti i telescopi fatti in casa.

All'improvviso vuoi realizzare un telescopio con le tue mani? Niente di strano. Sì, al giorno d'oggi non è difficile acquistare quasi tutti i dispositivi ottici e non così costosi. Ma a volte una persona viene attaccata dalla sete di creatività: vuole capire su quali leggi della natura si basa il principio di funzionamento di un dispositivo, vuole progettare un dispositivo del genere dall'inizio alla fine e provare la gioia della creatività.

Cannocchiale fai da te

Quindi, mettiti al lavoro. Prima di tutto imparerai che il telescopio più semplice è costituito da due lenti biconvesse: l'obiettivo e l'oculare, e che l'ingrandimento del telescopio si ottiene dalla formula K = F / f (il rapporto tra le lunghezze focali della lente (F) e l'oculare (f)).

Armati di questa conoscenza, vai a scavare tra scatole di spazzatura varia, in soffitta, garage, capannone, ecc. con un obiettivo chiaramente definito: trovare obiettivi più diversi. Potrebbero essere occhiali da occhiali (preferibilmente rotondi), lenti d'ingrandimento per orologi, lenti di vecchie macchine fotografiche, ecc. Dopo aver raccolto una fornitura di lenti, inizia a misurare. È necessario scegliere un obiettivo con una lunghezza focale maggiore F e un oculare con una lunghezza focale minore f.

Misurare la lunghezza focale è molto semplice. L'obiettivo è diretto verso una fonte di luce (una lampadina nella stanza, una lanterna in strada, il sole nel cielo o semplicemente una finestra illuminata), uno schermo bianco è posto dietro l'obiettivo (è possibile un foglio di carta, ma è meglio il cartone) e si sposta rispetto alla lente finché non produce un'immagine nitida della sorgente luminosa osservata (invertita e ridotta).

Dopodiché non resta che misurare la distanza dall'obiettivo allo schermo con un righello. Questa è la lunghezza focale. È improbabile che tu possa affrontare da solo la procedura di misurazione descritta: avrai bisogno di una terza mano. Dovrai chiamare un assistente per chiedere aiuto.

Dopo aver selezionato obiettivo e oculare, inizi a costruire il sistema ottico per ingrandire l'immagine. Prendi l'obiettivo in una mano, l'oculare nell'altra e attraverso entrambe le lenti guardi un oggetto distante (non il sole: puoi facilmente rimanere senza occhio!). Muovendo reciprocamente la lente e l'oculare (cercando di mantenere i loro assi sulla stessa linea), si ottiene un'immagine nitida.

L'immagine risultante verrà ingrandita, ma ancora capovolta. Ciò che ora tenete tra le mani, cercando di mantenere la posizione relativa raggiunta delle lenti, è il sistema ottico desiderato. Non resta che sistemare questo sistema, ad esempio posizionandolo all'interno di un tubo. Questo sarà il cannocchiale.

Ma non affrettarti all'assemblea. Avendo realizzato un telescopio, non sarai soddisfatto dell'immagine “capovolta”. Questo problema viene risolto semplicemente con un sistema di avvolgimento ottenuto aggiungendo una o due lenti identiche all'oculare.

È possibile ottenere un sistema avvolgente con una lente aggiuntiva coassiale posizionandola ad una distanza di circa 2f dall'oculare (la distanza è determinata dalla selezione).

È interessante notare che con questa versione del sistema di inversione è possibile ottenere un ingrandimento maggiore allontanando dolcemente la lente aggiuntiva dall'oculare. Tuttavia, non sarai in grado di ottenere un forte ingrandimento se non disponi di un obiettivo di altissima qualità (ad esempio, il vetro degli occhiali). Quando l'immagine è dipinta nei toni dell'arcobaleno interferisce il fenomeno della cosiddetta “aberrazione cromatica”.

Questo problema viene risolto nell'ottica "acquistata" componendo una lente da più lenti con diversi indici di rifrazione. Ma questi dettagli non ti interessano: il tuo compito è comprendere lo schema elettrico del dispositivo e costruire il modello di funzionamento più semplice secondo questo schema (senza spendere un centesimo).

È possibile ottenere un sistema avvolgente con due lenti aggiuntive coassiali posizionandole in modo che l'oculare e queste due lenti siano distanziate tra loro ad eguale distanza f.

Ora che hai un'idea della struttura del telescopio e conosci le lunghezze focali delle lenti, puoi iniziare ad assemblare il dispositivo ottico. La cosa più semplice è torcere i tubi (tubi) da fogli di carta Whatman, fissandoli con elastici “per soldi” e fissare le lenti all'interno dei tubi con la plastilina. L'interno dei tubi deve essere verniciato con vernice nera opaca per evitare l'esposizione esterna.

Il risultato sembra essere qualcosa di primitivo, ma come opzione zero è molto conveniente: è facile rifare, cambiare qualcosa. Quando esiste questa opzione zero, può essere migliorata per tutto il tempo desiderato (almeno sostituire la carta Whatman con materiale più decente).

Con l'aiuto di un telescopio fatto in casa, puoi osservare la superficie della Luna e persino alcuni pianeti, quindi sarà utile per coloro che sono interessati all'astronomia. Per prima cosa devi creare una lente. Devi prendere una lente biconvessa (rotonda) per occhiali da +1 diottrie (lunghezza focale 100 centimetri) a +2 diottrie (lunghezza focale 50 centimetri). (Come determinare la lunghezza focale in base alle diottrie e viceversa, vedere l'articolo). Per l'oculare sceglieremo un altro occhiale o una piccola lente d'ingrandimento con una lunghezza focale di 2-4 centimetri (da +50 a +25 diottrie).

Le lenti d'ingrandimento sono solitamente vendute in custodie di plastica che indicano il livello di ingrandimento. Ad esempio, il numero 2,5 significa che la lente d'ingrandimento ingrandisce 2,5 volte. Per conoscere il numero di diottrie è necessario moltiplicare questo numero per 4. Una lente d'ingrandimento che ingrandisce 2,5 volte ha +10 diottrie (2,5x4=10). A questo scopo è consigliabile scegliere una lente d'ingrandimento con un ingrandimento da 6 a 12,5 volte.

Entrambe le lenti sono montate in tubi di carta incollati insieme e anneriti all'interno. La lente d'ingrandimento può essere incollata al tubo dell'oculare insieme ad un bordo di plastica; su di esso devi solo tagliare la sporgenza che fissa il bordo alla custodia. La lunghezza totale su entrambi i tubi dovrebbe essere maggiore di 5-10 centimetri rispetto alle lunghezze focali di entrambe le lenti. Ad esempio, se prendi un vetro con una lunghezza focale di 50 centimetri per l'obiettivo e 2 centimetri per l'oculare, la lunghezza totale dei due tubi dovrebbe essere di 57-62 centimetri.

Per prima cosa incolliamo un tubo lungo 15-20 centimetri lungo il diametro della lente dell'oculare, quindi lungo il diametro della lente. Il primo tubo dovrebbe inserirsi nel secondo con un leggero attrito. Se la differenza tra i diametri delle lenti è eccessiva, il tubo dell'oculare deve essere reso più spesso.

Fisseremo le lenti alle estremità dei tubi come descritto nell'articolo: . Per proteggere il vetro da polvere e graffi è consigliabile realizzare delle coperture in cartone per i tubi.

Come utilizzare un telescopio fatto in casa

Sposteremo il tubo dell'oculare nel tubo più grande finché non troveremo una posizione in cui il corpo osservato diventi chiaramente visibile. Puoi calcolare in anticipo quale ingrandimento offre il telescopio (o meglio, il grado di avvicinamento dell'oggetto osservato all'occhio): la lunghezza focale dell'obiettivo deve essere divisa per la lunghezza focale dell'oculare. Nell'esempio sopra (con un obiettivo con lunghezza focale di 50 centimetri e un oculare con lunghezza focale di 2 centimetri), l'ingrandimento sarà di 25 volte (50:2 = 25).

Per lunghi periodi è consigliabile installarlo su un treppiede in modo da poter ruotare lateralmente il tubo, alzarlo e abbassarlo. Per fare ciò, attaccheremo un tubo piegato da uno stagno spesso o tagliato da un tubo lungo all'asta rotonda del treppiede. Inseriremo la testa del treppiede nel tubo dall'alto, al quale fisseremo un morsetto piegato di stagno con viti. Il tubo dell'obiettivo è fissato nel morsetto. Inclinando e sollevando il morsetto è possibile modificare la posizione del telescopio in verticale e ruotando la testa del treppiede nel tubo in orizzontale.

Come realizzare un cannocchiale

Un telescopio è fatto esattamente come un telescopio. Solo che ha bisogno di lenti diverse. Per l'oculare prendono una lente da -16 a -20 diottrie e per una lente da +4 a +6 diottrie. Pertanto, nel telescopio, come nel binocolo, uno è concavo e l'altro è concavo. Di conseguenza, il livello di ingrandimento diminuisce, ma la nitidezza aumenta. Non è necessario un treppiede per il telescopio, si tiene in mano e si può portare con sé durante le escursioni.

Quando si osserva attraverso un telescopio o un cannocchiale, i bordi dell'immagine visibile potrebbero essere poco chiari o sfocati. Per migliorare la chiarezza, è necessario applicare un'apertura all'obiettivo: un anello di carta nera con un bordo molto stretto. Non dovresti ridurre troppo l'apertura dell'apertura (aumentare il bordo dell'anello), poiché l'apertura ridurrà la quantità di luce che entra nell'obiettivo e l'immagine si scurirà.