Домашна шпионка със собствените си ръце. Как да си направим надежден и мощен телескоп у дома


Как работи телескопът?

Много хора смятат, че телескопът е просто голяма лупа, която увеличава всичко, но всъщност телескопът е проектиран като очна ябълка. Основната му задача е да събира и фокусира светлината.

Както знаете, светлината не само пада върху обектите, но и се отразява от тях. Ние можем да виждаме предмети, защото очите ни улавят светлината, отразена от тях. Между другото, затова не виждаме в пълен мрак. Обективът работи по същия начин, но е по-мощен и следователно може да събира много повече светлина от отдалечени обекти. Но окулярът вече е проектиран да увеличава полученото изображение.

Направата на телескопа на Галилей не е никак трудна - и дори по-лесна, отколкото за него, защото физикът от 17-ти век не е имал самозалепваща лента, PVA лепило и други предимства на нашето време! Нека започнем с най-проблемното: намерете лещите.

Ако не знаете колко диоптъра има в лещата, можете да ги измерите сами. Ще ви трябва линийка и източник на светлина (като фенерче или настолна лампа). Поставете владетеля така, че ръбът му да докосва стената - той ще служи като екран. Насочете светлината директно към обектива. Вижте как пречупва лъча? Преместете лещата успоредно на линийката, докато светлината на екрана се събере в точка. Разстоянието от стената, където е разположена лещата, се нарича фокусно разстояние. Броят на диоптрите се изчислява по следната формула:

Например, ако се получат 50 см между лещата и екрана, тоест 1:2 м, тогава оптичната сила е 1: (1: 2) - 2 диоптъра.

Сглобяване на телескопа

1. Като леща, нека вземем обикновена лупа +2 диоптъра с диаметър 100 мм - можете да я намерите в магазин за офис консумативи или дори в чекмеджето на бюрото си. За окуляра ще трябва да закупите отрицателна леща от -20 диоптъра с диаметър 25-50 mm - продава се във всяка оптика. Като оптична тръба - това е основата на нашия телескоп, върху която са прикрепени лещите - подходящи са кръгли кутии от чипове, пластмасови тръби или просто дебели листове хартия, усукани в цилиндър.

Избираме увеличението

Необходимо ли е да се вземат тези лещи? Въобще не! Подбрали сме параметри, които не изискват особено дълга оптична тръба, но осигуряват значително увеличение. Ако искате да го промените, изберете лещи по формулата:

Нашият телескоп има следните параметри: F = 0,5 m, f = 0,05 m, следователно увеличението му е 0,5 / 0,05 = 10 пъти.

Ще направим диаметъра на отвора с няколко милиметра по-голям от диаметъра на лещата на обектива, така че да е по-удобно да го поставите. Дължината на тръбата трябва да е равна на фокусното разстояние на обектива - залепете няколко цилиндъра заедно, ако е необходимо. В нашия случай това е 50 см.

2. Обръщаме хартията в цилиндър. С помощта на лепило фиксираме обектива на края на оптичната тръба с изпъкналата страна навътре.

съвет:Колкото по-тъмна е вътрешността на оптичната тръба, толкова по-висок е контрастът на изображението. Боядисайте го в черно или използвайте тъмна хартия.

3. Изработваме държач за малък обектив - окуляр. Може да бъде пластмасов капак или картонен кръг с дупка с правилния размер.

4. Залепете държача на лещите към другия край на оптичната тръба. Телескопът е готов! Декорирайте по ваш вкус.

Малко история

Йохан Липершей

Знаете ли, че телескопът не е изобретен от Галилей? Той "само" първо реши да го изпрати на небето. Всъщност телескопът е обикновена далекогледка, като тези, използвани от моряците и пътниците. Изобретението му обикновено се приписва на холандеца Йохан Липершей, който кандидатства за патент през 1608 г. Година по-късно Галилео събира копие от това устройство за себе си.

Устройството на първия телескоп беше много просто: две лещи, фиксирани в куха тръба. Лещата е голяма леща, насочена към обекта, който искате да видите (затова е леща). А обективът, в който гледате директно, се нарича окуляр.

През 17 век телескопите с лещи управляват топката (те също са рефрактори, тъй като работят поради пречупване - пречупване), но през 18 век те са заменени от изобретението на друг велик физик - Исак Нютон. Той замени лещата на обектива с вдлъбнато огледало, за да избегне грешка в изображението. Такива телескопи се наричат ​​рефлектори - рефлектори.

Тази статия е посветена на хората, които са запалени по астрономията. Мнозина съвсем несправедливо смятат телескопа за прекалено сложен инструмент. Няма нищо сложно в работата му, повярвайте ми! Само за няколко часа ще научите как да сглобите телескоп. Диапазонът на увеличение от домашно приготвено устройство е 30-100 пъти. И така, как да направите телескоп със собствените си ръце у дома?

Ще имаш нужда:

  • Ватман хартия.
  • Боя (може да се замени с мастило).
  • лепило.
  • Две оптични лещи

Как да сглобим телескоп у дома - как да си направим обектив:

  • Навийте лист ватман с тръба 65 см. В този случай диаметърът на тръбата е малко по-голям от диаметъра на лупата.

важно! Ако използвате стъкло от очила за производството на астрономически апарат, диаметърът на валцувания лист ще бъде не повече от 60 mm.

  • Боядисайте вътрешността на листа в черно.
  • Закрепете хартията с лепило.
  • С помощта на назъбен картон закрепете лупата към вътрешната страна на хартиената тръба.

Ние правим окуляр

Окулярът на астрономически инструмент може перфектно да служи като стъкло от бинокъл. За да сглобите телескоп със собствените си ръце:

  • Уверете се, че лещата е поставена здраво в тръбата.
  • Сега, като използвате назъбен картон, свържете по-малката тръба към тръбата с по-голям диаметър.

важно! Устройството за наблюдение на небесни тела по принцип е готово. Той обаче има един недостатък: изображението на обектите е обърнато с главата надолу.

  • За да коригирате това, добавете друга 4 см леща към тръбата на окуляра. Ирисцентното оцветяване или дифракцията могат да бъдат премахнати чрез поставяне на диафрагма във фокусната точка. Изображението губи малко яркост, но „дъгата“ ще изчезне.

Естествено възниква въпросът как да се сглоби телескоп със 100-кратно увеличение. Това е по-сериозен апарат, при който луната се вижда буквално с един поглед. Марс и Венера могат да се видят с това устройство, което ще изглежда като малки грахчета.

100x увеличение може да се постигне чрез използване на лещи с 0,5 диоптъра повече, отколкото при 30x увеличение. Дължината на тръбата в този случай е 2,0 m.

важно! За да се предотврати огъването на двуметрова тръба под тежестта на лупи, се използват специални дървени опори.

кадри

Както можете да видите, няма нищо сложно в дизайна на устройството, което има всеки уважаващ себе си астроном. Следователно определено ще се справите със задачата и ще можете сами да сглобите такава система.

Фабрично направеният телескоп е доста скъп, така че е препоръчително да го купите в случаи на сериозна страст към астрономията. А аматьорите могат да се опитат да сглобят телескоп със собствените си ръце.

Както знаете, има два вида телескопи:

  • рефлекс. Огледалата играят ролята на светлинни елементи в тези устройства.
  • Огнеупорен– оборудван с оптична система от лещи.

Направи си сам рефракторен телескоп

Оформлението на рефракторния телескоп е доста просто. В единия край на устройството има леща – леща, която събира и фокусира светлинните лъчи. В другия край има окуляр - леща, която ви позволява да видите изображението, което идва от лещата. Обективът се поставя в основната тръба, наречена тръба, а окулярът се поставя в по-малка тръба, наречена окулярен модул.

Обикновен телескоп с лупа

  1. Изработка на основната тръба. Взимаме лист дебела хартия и го навиваме на тръба с помощта на плоска пръчка или подходяща тръба с диаметър 5 см. Хартията отвътре трябва да е боядисана в черно и да не лъщи. Изработваме тръба с дължина 1,9 метра.
  2. Изработка на окуляр. Трябва да се носи в края на основния. Сгъваме го от лист хартия с дължина 25 см и го залепваме. Вътрешният диаметър на тръбата на окуляра трябва да съответства на външния диаметър на основната тръба, така че да се движи без усилие по нея.
  3. Работа с лещи. От плътна хартия правим два капака. Първата ще поставим там, където ще бъде лещата, а втората ще укрепим в края на тръбата на окуляра. В средата на всяка капачка ще направим дупка с диаметър малко по-малък от диаметъра на лещите. Лещите се монтират с издутината навън.

За да направите интересни снимки на звездното небе, можете да прикрепите уеб камера към телескоп.

бинокулярен телескоп

От обичайния осемкратен бинокъл можете да изградите телескоп, който дава увеличение над 100 пъти. Тръбите могат да бъдат залепени от ватман. Лещите са подходящи от стари филмоскопи или подобни по увеличение. Използваме изчислението на обикновен телескоп и емпирично избираме дължината на устройството и разстоянието между лещите на окуляра.

В този случай не е необходимо бинокълът да се разглобява - тръбите се поставят директно върху него. За по-лесно използване можете да направите статив. Такъв бинокулярен телескоп ви позволява да видите планини и кратери на повърхността на Луната, спътниците на Юпитер и др.

находки

Да направите домашен телескоп у дома не е особено трудно. Дори гимназист може да се справи с тази работа. За дете ще бъде достатъчно устройство с увеличение от 30 - 100 пъти.

Има обаче домашни занаятчии, които могат самостоятелно да сглобят 300-кратен висококачествен телескоп. Такива умения идват с опит и могат да бъдат полезни за тези, които сериозно се интересуват от астрономия.


И така, вие решихте да направите шпионка и се захванахте за работа. Най-напред ще научите, че най-простият телескоп се състои от две двойно изпъкнали лещи - обектив и окуляр и че увеличението на телескопа се получава по формулата K \u003d F / f (отношението на фокусните разстояния на обектив (F) и окуляр (f)).

Въоръжени с тези знания, тръгвате да ровите в кашони с различни боклуци, на тавана, в гаража, в плевнята и т.н. с ясно дефинирана цел - да намерите колкото се може повече различни лещи. Това могат да бъдат очила от очила (за предпочитане кръгли), лупи за часовници, лещи от стари камери и др. След като сте събрали запас от лещи, започвате да измервате. Трябва да изберете обектив с фокусно разстояние F по-голямо и окуляр с фокусно разстояние f по-малко.

Измерването на фокусното разстояние е много просто. Обективът е насочен към някакъв източник на светлина (електрическа крушка в стаята, улична лампа, слънце в небето или просто осветен прозорец), зад обектива се поставя бял екран (възможен е лист хартия, но картонен е по-добре) и се движи спрямо лещата, докато престане да произведе рязко изображение на наблюдавания светлинен източник (обърнат и намален). След това остава да измерите разстоянието от обектива до екрана с линийка. Това е фокусното разстояние. Сами едва ли ще се справите с описаната процедура за измерване - ще пропуснете третата ръка. Ще трябва да повикам асистент за помощ.


След като вземете обектива и окуляра, започвате да проектирате оптична система за увеличаване на изображението. Вземете обектива в едната ръка, окуляра в другата и през двете лещи разглеждайте някакъв далечен обект (но не и слънцето - лесно можете да останете без око!). Чрез взаимно движение на обектива и окуляра (като се стремите осите им да са на една линия) постигате ясен образ.

Това ще доведе до увеличено изображение, но все пак с главата надолу. Това, което сега държите в ръцете си, опитвайки се да запазите постигнатото взаимно положение на лещите, е желаната оптична система. Остава само да фиксирате тази система, например, като я поставите вътре в тръбата. Това ще бъде шпионката.


Но не бързайте да сглобявате. След като сте направили телескоп, няма да сте доволни от изображението "с главата надолу". Този проблем се решава просто чрез използване на инвертираща система, получена чрез добавяне на една или две лещи, идентични на окуляра.

Инвертираща система с една коаксиална допълнителна леща се получава, като се постави на разстояние приблизително 2f от окуляра (разстоянието се определя от избора).

Интересно е да се отбележи, че при тази версия на инвертиращата система е възможно да се получи по-голямо увеличение чрез плавно преместване на допълнителната леща от окуляра. Въпреки това, няма да можете да получите силно увеличение, ако нямате много висококачествена леща (например стъкло от очила). Колкото по-голям е диаметърът на лещата, толкова по-голямо е полученото увеличение.

Този проблем се решава в "закупената" оптика чрез съставяне на леща от няколко лещи с различни показатели на пречупване. Но вие не се интересувате от тези подробности: вашата задача е да разберете електрическата схема на устройството и да изградите най-простия работещ модел според тази схема (без да харчите и стотинка).


Получете обръщаща система с две коаксиални допълнителни лещи, като ги позиционирате така, че окулярът и тези две лещи да са на еднакво разстояние една от друга f.


Сега си представяте схемата на телескоп и знаете фокусните разстояния на лещите, така че започвате да сглобявате оптично устройство.
Подходящ за монтаж на PVC тръби с различни диаметри. Отпадъците могат да се събират във всеки водопроводен сервиз. Ако лещите не отговарят на диаметъра на тръбата (по-малък), размерът може да се коригира чрез изрязване на пръстени от тръба, близка до размера на лещата. Пръстенът се срязва на едно място и се поставя върху лещата, плътно се фиксира с електрическа лента - увива се. Самите тръби се регулират по подобен начин, ако лещата е по-голяма от диаметъра на тръбата. При този начин на сглобяване ще получите телескопичен подзор. Удобно е да регулирате увеличението и остротата чрез преместване на ръкавите на устройството. За постигане на по-голямо увеличение и качество на изображението чрез преместване на инвертиращата система, фокусиране чрез преместване на окуляра.

Процесът на производство, сглобяване и персонализиране е много вълнуващ.

По-долу е моята тръба с 80-кратно увеличение - почти като телескоп.

Наблюдението на звезди и други астрономически тела в небето е много забавен процес. Планетите от Слънчевата система, спътниците, съзвездията, "падащите звезди" - всичко това е само малка част от безграничната и напълно непозната Вселена. Най-видима е Луната, най-близкото до нас космическо тяло, с изключение на създадените от човека изкуствени спътници на Земята. Въпреки това дори Луната е доста трудна за разглеждане в детайли с просто око. За тази цел човечеството е изобретило специално устройство - телескоп, което ви позволява да "затворите" наблюдавания обект и да го изследвате по-подробно. Нека се опитаме да разберем как можете да направите прост телескоп със собствените си ръце.

Всички оптични телескопи могат да бъдат разделени на две групи: пречупващи телескопи, които използват лещи, които пречупват и по този начин събират светлината, и отразяващи телескопи, които използват огледала като такъв елемент. По-лесно е да направите рефракторен телескоп със собствените си ръце, тъй като това изисква събирателни лещи, които са лесни за намиране, за разлика от специалните събирателни огледала. Ние ще се занимаваме с производството на такъв телескоп с 50-кратно увеличение, за което се нуждаем от: плътна хартия (ватман), картон, черна боя, лепило и две събирателни лещи.

Първо, нека да разгледаме устройството на най-простия рефракторен телескоп. Основната му част е лещата - двойноизпъкнала леща, разположена пред телескопа и събираща радиация. Основните му характеристики са: диаметър на обектива (апертура) , колкото по-голям е отворът, толкова повече телескопът събира радиация, тоест толкова по-голяма е неговата разделителна способност и в резултат на това могат да се използват по-големи увеличения; фокусно разстояние на обектива. Друга важна част от телескопа е окулярът. Увеличението на телескопа се изчислява като стойност, равна на отношението на фокусното разстояние на лещата към фокусното разстояние на окуляра ¸ и се изразява в кратни:

.

Освен това има такова нещо като максималното полезно увеличение на телескопа, което е равно на удвоената стойност на диаметъра на лещата. изразено в милиметри. Няма смисъл да правите телескоп с по-голямо увеличение, тъй като най-вероятно няма да можете да видите нови детайли и общата яркост на изображението ще намалее значително. По този начин, ако трябва да направите телескоп с 50-кратно увеличение, тогава диаметърът на обектива трябва да бъде най-малко 25 mm. Но малкият диаметър намалява разделителната способност, така че е препоръчително да използвате 60 mm обектив за 50x телескоп.

Минималното полезно увеличение на телескопа се определя от диаметъра на неговия окуляр , който не трябва да надвишава диаметъра на напълно отворената зеница на окото на наблюдателя, в противен случай не цялата светлина, събрана от телескопа, ще влезе в окото и ще се загуби. Максималният диаметър на зеницата на окото на наблюдателя обикновено е 5-7 mm, така че минималното полезно увеличение е 10x (умножение на диафрагмата 0,15).

Пристъпваме директно към производството на телескопа. Няма да е възможно да се направи голям телескоп от хартия whatman, тъй като хартията няма достатъчна твърдост, което ще доведе до проблеми с настройката на телескопа. Оптималният размер е приблизително 1 м. Следователно фокусното разстояние на лещата също трябва да бъде около 1 m, което съответства на оптична сила от + 1 диоптър. За обектива трябва да направите тръба от ватман с дължина 60-65 см и диаметър, съответстващ на диаметъра на лещата на обектива (6 см). Вътрешността на тръбата трябва да бъде боядисана в черно преди залепването, така че да не навлиза допълнителна радиация в окуляра. Лещата в тубуса на обектива може да се фиксира с два назъбени ръба, изрязани от картон.

За окуляра трябва да направите тръба с дължина 50-55 см. Връзката между тръбите на обектива и окуляра също се осъществява с помощта на картонени джанти, които позволяват на тръбата на окуляра да се движи спрямо тръбата на обектива с малко усилие . За да се осигури 50-кратно увеличение на телескопа, лещата на окуляра трябва да има фокусно разстояние 2-3 cm.

Полученият телескоп има един недостатък - дава обърнато изображение. За да коригирате това, имате нужда от друга събирателна леща, която има същото фокусно разстояние като лещата на окуляра. В тръбата на окуляра трябва да се монтира допълнителна леща.

При производството на телескоп също трябва да се има предвид, че телескопите с голямо увеличение показват по-силно различни дифракционни явления, което значително влошава видимостта. Такова увеличение обикновено се използва за наблюдение на детайлите на дисковете на планетите и Луната, както и при наблюдение на двойни звезди. Следователно, за да се намали този ефект, е необходима диафрагма (черна пластина с отвор с диаметър 2–3 cm), която се поставя на мястото, където лъчите от лещата се събират на фокус. След това подобрение изображението ще стане по-малко ярко, но по-ясно.

Според предложения метод ви предлагаме да разрешите проблема:

Какви трябва да са основните параметри на телескоп със 100x увеличение?