Виготовляємо дерев'яний телескоп своїми руками. Як у домашніх умовах самостійно зробити надійний та потужний телескоп

Телескоп заводського виробництва коштує досить дорого, тому купувати його доцільно у разі серйозного захоплення астрономією. А аматорам можна спробувати зібрати телескоп своїми руками.

Як відомо, існує два види телескопів:

• Рефлекторні. У цих приладах роль світлозбиральних елементів виконують дзеркала.
• Рефракторні- Обладнані системою оптичних лінз.

Телескоп-рефрактор своїми руками

Схема телескопа-рефрактора досить проста. На одному кінці приладу є об'єктив – лінза, що збирає та фокусує промені світла. На іншому кінці розташований окуляр – лінза, що дозволяє розглядати зображення, що походить від об'єктива. Об'єктив поміщають в основну трубу, яку називають тубусом, а окуляр – у меншу трубу, що називається окулярним вузлом.

Звичайний телескоп із лупи

1. Робимо основну трубу. Беремо лист щільного паперу і згортаємо в трубку за допомогою рівної палиці або підходящої труби діаметром 5 см. Папір усередині повинен бути пофарбований чорною фарбою і не блищати. Трубу робимо завдовжки 1,9 метра.
2. Робимо окулярну трубу. Вона має надягати на кінець основної. Її згортаємо з аркуша паперу довжиною 25 см і проклеюємо. Внутрішній діаметр окулярної труби повинен збігатися із зовнішнім діаметром основної труби, щоб вона без зусиль рухалася нею.
3. Робота з лінзами. Зі щільного паперу робимо дві кришечки. Першу розмістимо там, де буде об'єктив, а другу зміцнимо на кінці окулярної труби. Посередині кожної кришечки проробимо отвір діаметром трохи менше, ніж діаметр лінз. Лінзи встановлюємо опуклістю назовні.

Щоб зробити цікаві фотографії зоряного неба, можна прикріпити веб-камеру до телескопа.

Телескоп із бінокля

Зі звичайного восьмиразового бінокля можна спорудити телескоп, що дає збільшення понад 100 разів. Труби можна склеїти із ватману. Лінзи підійдуть від старих фільмоскопів або аналогічні до збільшення. Використовуємо розрахунок простого телескопа, а довжину приладу та відстань між лінзами окуляра підбираємо досвідченим шляхом.

Бінокль при цьому не треба розбирати – трубки надягають прямо на нього. Для зручності використання можна зробити триногу. Такий телескоп із бінокля дозволяє побачити гори та кратери на поверхні Місяця, супутники Юпітера тощо.

Висновки

Виготовити саморобний телескоп у домашніх умовах не становить особливої ​​складності. Виконати таку роботу може навіть старшокласник. Для дитини достатньо буде приладу зі збільшенням 30 – 100 разів.

Однак є домашні умільці, які можуть самостійно зібрати трисотразовий якісний телескоп. Такі навички приходять з досвідом і можуть стати у нагоді тим, хто серйозно захоплюється астрономією.

Зараз я пропоную ознайомитися з тим, як зробити з підручних засобів найпростішу підзорну трубу.

Для її виготовлення знадобляться, як мінімум, дві лінзи (об'єктив та окуляр).
Як об'єктив підійде будь-який довгофокусний об'єктив від фото-або кінокамери, об'єктив теодоліту, нівеліру, будь-якого іншого оптичного приладу.
Виготовлення труби почнемо з визначення фокусних відстаней наявних у нашому розпорядженні лінз і розрахунку збільшення майбутнього приладу.
Метод визначення фокусної відстані лінзи, що збирає, досить простий: візьмемо лінзу в руку і, розташувавши її поверхнею до сонця або освітлювального приладу, будемо переміщати вгору-вниз до тих пір, поки світло, що проходить крізь лінзу, не збереться в маленьку точку на екрані (аркуші паперу ). Досягнемо такого положення, при якому подальші вертикальні переміщення призводять до збільшення плями світла на екрані. Вимірявши за допомогою лінійки відстань між екраном і лінзою, ми отримаємо фокусну відстань даної лінзи. На об'єктивах фото- і кінокамер фокусні відстані вказують на корпусі, але якщо вам не вдасться знайти готовий об'єктив – не біда, його можна виготовити з будь-якої іншої лінзи з фокусною відстанню, що не перевищує 1 м (або подзорная труба вийде довгою, втратить компактність – адже довжина труби залежить від фокусної відстані об'єктива), але й надто короткофокусна лінза не придатна для цієї мети – коротка фокусна відстань позначиться на збільшенні нашої підзорної труби. В крайньому випадку, об'єктив можна виготовити з окулярів, які продаються в будь-якій оптиці.
Фокусна відстань однієї такої лінзи визначається формулою:
F = 1/Ф = 1 м,
Де F – фокусна відстань, м; Ф – оптична сила, діоптрій. А фокусна відстань нашого об'єктиву, що складається з двох таких лінз, визначається формулою:
Fo = F1F2/F1 + F2 - d,
Де F1 та F2 фокусні відстані першої та другої лінз, відповідно; (У нашому випадку F1 = F2); d – відстань між лінзами, яким можна знехтувати.
Таким чином, Fо = 500 мм. У жодному разі не можна розміщувати лінзи увігнутостями (менисками) один до одного – це призведе до посилення сферичної аберації. Відстань між лінзами має перевищувати їх діаметра. Діафрагма виготовляється з картону, причому діаметр діафрагмового отвору трохи менший за діаметр лінз.
Тепер поговоримо про окуляра. Найкраще використовувати готовий окуляр від бінокля, мікроскопа або іншого оптичного приладу, але можна обійтися і лупою, що підходить за розміром і фокусною відстанню. Фокусна відстань останньої має бути не більше 10 – 50 мм.
Припустимо, що нам вдалося знайти лупу з фокусною відстанню 10 мм.
Г = F/f = 500 мм/10 мм = 50,
Де F – фокусна відстань об'єктива; f – фокусна відстань окуляра.
Не обов'язково шукати окуляр з такою самою фокусною відстанню, як у наведеному прикладі, підійде будь-яка інша лінза з невеликою фокусною відстанню, але збільшення відповідно зменшиться, якщо f збільшиться, і навпаки.
Тепер, підібравши оптичні деталі, приступимо до виготовлення корпусів підзорної труби та окуляра. Їх можна зробити з відповідних за розмірами обрізків алюмінієвої або пластмасової труби, а можна склеїти і самим із паперу на спеціальних дерев'яних болванках за допомогою епоксидного клею.
Труба об'єктива виготовляється на 10 см коротше фокусної відстані об'єктива, труба окуляра зазвичай має довжину 250 – 300 мм. Внутрішні поверхні труб зменшення розсіяного світла покривають чорної матової фарбою.
Така труба проста у виготовленні, але має один істотний недолік: зображення об'єктів у ній буде «нагору ногами». Якщо для астрономічних спостережень цей недолік не має значення, то в інших випадках він завдає деяких незручностей. Недолік легко усунути введенням в конструкцію лінзи, що розсіює, але це негативно позначиться на якості зображення і здатності збільшувати, до того ж підібрати відповідну лінзу досить складно.

Часи, коли відкриття в науці міг зробити будь-хто, майже повністю залишилися в минулому. Все, що може відкрити аматор у хімії, фізиці, біології – давно вже відомо, переписано та пораховано. Астрономія - виняток із цього правила. Адже це наука про космос, простір невимовно величезний, в якому неможливо вивчити все, і навіть недалеко від Землі ще існують невідкриті об'єкти. Однак для того, щоб займатися астрономією, необхідний — дорогий оптичний прилад. Саморобний телескоп своїми руками — просте чи складне завдання?

Можливо, допоможе бінокль?

Початківцю астроному, який тільки-но починає придивлятися до зоряного неба, рано робити телескоп своїми руками. Схема для нього може здатися надто складною. Спочатку можна обійтися і звичайним біноклем.

Це не такий вже й несерйозний прилад, як може здатися, і є астрономи, які продовжують користуватися, навіть ставши знаменитими: так, японський астроном Хіякутаке, першовідкривач комети, названої його ім'ям, прославився саме своєю пристрастю до потужних біноклів.

Для перших кроків астронома-початківця — для того, щоб зрозуміти «моє це, чи не моє» — підійде будь-який потужний морський бінокль. Чим більше тим краще. У бінокль можна спостерігати Місяць (у досить значних подробицях), розглянути диски ближніх планет, таких як Венера, Марс або Юпітер, розглянути комети і подвійні зірки.

Ні, все-таки телескоп!

Якщо Ви зайнялися астрономією всерйоз і все-таки хочете зробити телескоп своїми руками, схема, яку ви оберете, може належати до однієї з двох основних категорій: рефрактори (в них використовуються тільки лінзи) та рефлектори (використовуються лінзи та дзеркала).

Для початківців рекомендуються рефрактори: це менш потужні, але простіші у виготовленні телескопи. Потім, коли Ви наберетеся досвіду у виготовленні рефракторів, можете спробувати зібрати рефлектор - потужний телескоп своїми руками.

Чим відрізняється потужний телескоп?

Що за дурне запитання — спитайте ви. Звісно — збільшенням! І будете неправі. Справа в тому, що не всі небесні тіла в принципі можна збільшити. Наприклад, зірки ви не збільшите ніяк: вони розташовані на відстані багатьох парсек, і з такої відстані перетворюються практично на точки. Жодного наближення не вистачить, щоб розглянути диск далекої зірки. "Збільшити" можна тільки об'єкти Сонячної системи.

А зірки, телескоп насамперед робить яскравіше. І за це його властивість відповідає його перша за важливістю характеристика діаметр об'єктива. У скільки разів об'єктив ширший, ніж зіниця людського ока — у стільки разів яскравішими стають усі світила. Якщо Ви хочете зробити потужний телескоп своїми руками - Вам доведеться підшукувати, перш за все, дуже велику діаметром лінзу під об'єктив.

Найпростіша схема телескопа-рефрактора

У найпростішому своєму вигляді телескоп-рефрактор складається з двох опуклих (збільшують) лінз. Перша – велика, спрямована на небо – називається об'єктивом, а друга – маленька, в яку дивиться астроном, називається окуляром. Саморобний телескоп своїми руками слід робити саме за цією схемою, якщо це перший досвід.

Об'єктив телескопа повинен мати оптичну силу в одну діоптрію та якомога більший діаметр. Знайти подібну лінзу можна, наприклад, у майстерні з виготовлення окулярів, де з них вирізають шибки для окулярів різної форми. Краще, якщо лінза буде двоопуклою. Якщо не знайдеться двоопуклою - можна використовувати пару плоскопуклих лінз по півдіоптрії, розташованих одна за одною, опуклостями в різні боки, на відстані 3 сантиметри один від одного.

Як окуляр найкраще зійде будь-яка сильна збільшувальна лінза, в ідеалі — лупа в окулярі на ручці, які випускалися раніше. Зійде окуляр від будь-якого оптичного приладу заводського виготовлення (бінокля, геодезичного приладу).

Щоб дізнатися, яке збільшення даватиме телескоп, виміряйте фокусну відстань окуляра в сантиметрах. Потім поділіть 100 см (фокусна відстань лінзи в 1 діоптрію, тобто об'єктива) на цю цифру, і отримайте збільшення, що шукається.

Закріпіть лінзи в будь-якій міцній трубі (зійде картонна, промазана клеєм і пофарбована зсередини чорною фарбою, що зможете знайти). Окуляр повинен мати можливість ковзати вперед-назад у межах кількох сантиметрів; це необхідно для наведення різкості.

Закріпити телескоп слід у дерев'яному штативі так званого монтування Добсона. Креслення її легко можна знайти в будь-якому пошуковику. Це найпростіше у виготовленні і в той же час надійне монтування для телескопа, майже всі телескопи-саморобки використовують саме її.

Вам раптом захотілося власноруч зробити підзорну трубу? Нічого дивного. Так, в наш час легко купити майже будь-який оптичний прилад, і не так дорого. Але іноді на людину нападає жага до творчості: хочеться розібратися, на яких законах природи заснований принцип дії якого-небудь приладу, хочеться від і до самого сконструювати подібний прилад і випробувати радість творчості.

Підзорна труба своїми руками

Отже, ви приступаєте до справи. Перш за все ви дізнаєтеся, що найпростіша підзорна труба складається з двох двоопуклих лінз - об'єктиву і окуляра, і що збільшення підзорної труби виходить за формулою K = F / f (відношення фокусних відстаней об'єктива (F) і окуляра (f)).

Озброївшись цими знаннями, ви йдете копатися в коробках з різним мотлохом, на горищі, в гаражі, в сараї і т. д. з чітко позначеною метою - знайти більше різних лінз. Це може бути стекла від окулярів (бажано круглі), годинні лупи, лінзи від старих фотоапаратів і т. д. Набравши запас лінз, приступаєте до вимірювань. Вам потрібно підібрати об'єктив з фокусною відстанню F побільше і окуляр з меншою фокусною відстанню f.

Виміряти фокусну відстань дуже просто. Лінза прямує на будь-яке джерело світла (лампочка в кімнаті, ліхтар на вулиці, сонце в небі або просто освітлене вікно), за лінзою розташовується білий екран (можна аркуш паперу, але картон краще) і пересувається щодо лінзи до тих пір, поки на ньому не вийде різке зображення джерела світла, що спостерігається (перевернуте і зменшене).

Після цього залишається виміряти лінійкою відстань від лінзи до екрана. Це і є фокусна відстань. Поодинці ви навряд чи впораєтеся з описаною процедурою вимірювання – вам не вистачатиме третьої руки. Прийде покликати на допомогу асистента.

Підібравши об'єктив і окуляр, ви приступаєте до конструювання оптичної системи збільшення зображення. Берете в одну руку об'єктив, в іншу – окуляр і крізь обидві лінзи розглядаєте якийсь віддалений предмет (тільки не сонце – легко можна залишитися без ока!). Взаємним переміщенням об'єктива та окуляра (намагаючись, щоб їх осі залишалися на одній лінії) досягаєте чіткого зображення.

Вийде збільшене зображення, але все ще перевернуте. Те, що ви зараз тримаєте в руках, намагаючись зберігати досягнуте взаємне становище лінз, і є оптична система. Залишилося лише зафіксувати цю систему, наприклад, помістивши всередині труби. Це і буде підзорна труба.

Але не треба поспішати зі збиранням. Зробивши підзорну трубу, вас не влаштує зображення «нагору ногами». Ця проблема вирішується просто за допомогою системи, що обертає, одержуваної додаванням однієї або двох лінз, ідентичних окуляру.

Обертаючу систему з однією співвісною додатковою лінзою отримаєте, помістивши її на відстані приблизно 2f від окуляра (відстань визначається підбором).

Цікаво відзначити, що при цьому варіанті обертової системи вдається отримувати більше збільшення, плавно віддаляючи додаткову лінзу від окуляра. Втім, сильного збільшення одержати не вдасться, якщо у вас не дуже якісний об'єктив (наприклад, скло від окулярів). Заважає явище так званої «хроматичної аберації», коли зображення забарвлюється у райдужні відтінки.

Цю проблему в «покупній» оптиці вирішують, складаючи об'єктив із кількох лінз із різними коефіцієнтами заломлення. Але вас ці подробиці не хвилюють: ваше завдання - розібратися в принциповій схемі приладу і побудувати за цією схемою найпростішу модель, що діє (не витративши ні копійки).

Обертаючу систему з двома співвісними додатковими лінзами отримаєте, розташувавши їх так, щоб окуляр і ці дві лінзи відстояли один від одного на однакових відстанях f.

Тепер ви уявляєте собі схему підзорної труби і знаєте фокусні відстані лінз, тому приступаєте до збирання оптичного приладу. Найпростіше - скрутити труби (тубуси) з листів ватману, закріпивши їх резинками "для грошей", а лінзи всередині трубок закріпити пластиліном. Труби зсередини треба пофарбувати матовою чорною фарбою, щоб не було зовнішнього засвічення.

Вийшло начебто щось примітивне, але як нульовий варіант дуже зручне: легко переробити, щось поміняти. Коли цей нульовий варіант є, його можна вдосконалювати як завгодно довго (хоча б замінити ватман більш пристойний матеріал).

За допомогою саморобного телескопа можна розглядати поверхню Місяця і навіть деякі планети, тому тому, хто захопився астрономією, він послужить добру службу. Спочатку треба зробити об'єктив. Треба взяти двоопуклу (круглу) лінзу для окулярів від +1 діоптрії (фокусна відстань 100 сантиметрів) до +2 діоптрій (фокусна відстань 50 сантиметрів). (Як визначити фокусну відстань за діоптріями і навпаки дивіться у статті). Для окуляра підберемо ще одне очкове скло або маленьку лупу з фокусною відстанню 2-4 сантиметри (від +50 до +25 діоптрій).

Лупи зазвичай продаються у пластмасових футлярах, на яких вказано ступінь збільшення. Наприклад, число 2,5 означає, що лупа збільшує у 2,5 рази. Щоб дізнатись число діоптрій, це число треба помножити на 4. Лупа, що збільшує в 2,5 рази, має +10 діоптрій (2,5 х4 = 10). Для бажано підібрати лупу зі збільшенням від 6 до 12,5 разів.

Обидві лінзи закріплюють у трубках, склеєних із паперу та зачорнених зсередини. У трубку окуляра лупу можна вклеїти разом із пластмасовим обідком; на ньому тільки треба зрізати виступ, що скріплює обідок з футляром. Загальна довжина на обох трубок має бути на 5-10 сантиметрів більше фокусних відстаней обох лінз. Наприклад, якщо для об'єктива ви взяли скло з фокусною відстанню 50 сантиметрів, а для окуляра – 2 сантиметри, то загальна довжина двох трубок має бути 57-62 сантиметри.

Спочатку склеїмо трубку завдовжки 15-20 сантиметрів за діаметром лінзи окуляра, потім – за діаметром об'єктиву. Перша трубка повинна входити до другої з легким тертям. Якщо різниця діаметрів лінз занадто велика, то трубку окуляра треба зробити товстішим.

Лінзи закріпимо на кінцях трубок так, як було описано у статті: . Щоб захистити скло від пилу та подряпин, бажано зробити картонні кришечки для трубок.

Як користуватися саморобним телескопом

Трубку окуляра будемо пересувати в більшій трубці до тих пір, поки не знайдемо положення, при якому світило, що спостерігається, стане чітко видимим. Можна заздалегідь підрахувати, яке збільшення дає труба (вірніше, ступінь наближення предмета, що спостерігається до ока): фокусна відстань об'єктива треба розділити на фокусну відстань окуляра. У наведеному вище прикладі (при об'єктиві з фокусною відстанню 50 сантиметрів та при окулярі з фокусною відстанню 2 сантиметри) збільшення буде в 25 разів (50:2=25).

Для тривалих доцільно встановити на штативі так, щоб трубку можна було повертати убік, піднімати та опускати. Для цього на круглий стрижень штатива насадимо трубку, зігнуту з товстої жерсті або відрізану від якоїсь довгої труби. Зверху в трубку вставимо голівку штатива, до якої прикріпимо шурупами зігнутий з жерсті хомутик. У хомутику і закріплюють трубку об'єктива. Нахиляючи та піднімаючи хомут, можна змінювати положення телескопа по вертикалі, а повертаючи голівку штатива у трубці – по горизонталі.

Як робиться підзорна труба

Підзорна труба робиться так само як телескоп. Лише лінзи для неї потрібні інші. Для окуляра беруть, лизну від – 16 до -20 діоптрій, а об'єктиву – від +4 до +6 діоптрій. Таким чином, у підзорній трубі, як і біноклі, одна , а інша увігнута. Внаслідок цього ступінь збільшення зменшується, зате збільшується різкість. Штатив для підзорної труби не потрібний, її тримають у руках, тому її можна брати у походи.

При спостереженні телескоп або підзорну трубу краю видимого зображення можуть бути нечіткими, розмитими. Щоб підсилити чіткість, на об'єктив треба накласти діафрагму – кільце з чорного паперу з дуже вузьким обідком. Занадто зменшити отвір діафрагми (збільшувати обідок кільця) не слід, оскільки діафрагма зменшить кількість світла, що потрапляє в об'єктив, і зображення потемніє.