Как сделать самодельный телескоп рефлектор. Телескоп и подзорная труба своими руками
Иногда так хочется понаблюдать за ночным небом, поближе взглянуть на звезды или посмотреть на летящую комету, однако возможности сделать это нет. Потому что телескопы достаточно дорогостоящие. А посмотреть на звезды нам хочется лишь иногда. Из такой ситуации есть выход, можно собрать телескоп своими руками .
Затраты на сборку простейшего телескопа рефрактора системы Галилея составили всего 5 долларов.
Для этого необходимо:
- увеличительная лупа диаметром 100мм;
- линза диаметром 25-50мм, на минус 18диоптрий, будем использовать ее в качестве окуляра;
- пластиковая труба диаметром 100мм;
- пластиковый переходник;
- небольшой кусок автомобильного резинового патрубка;
- два уплотнительных кольца разной ширины из 100мм пластиковой трубы;
- скотч;
- отвертка;
- канцелярский нож;
- молоток;
- скотч.
Итак, все необходимые инструменты и материал подготовлены, можно приступать непосредственно к сборке телескопа.
На кусок пластиковой трубы одевается два крепления для пластиковых труб открытой прокладки.
От увеличительной лупы отрезается лишняя деталь, т.е. ручка, она будет только мешать, место среза тщательно шлифуется. Далее увеличительную лупу в пластиковом ободке оборачивают узкой уплотнительной прокладкой, которая сделана из той же канализационной пластиковой трубы диаметром 100мм. Т.к. стекло немного больше диаметра прокладки, в ней делают разрез.
Затем увеличительное стекло вместе с уплотнительной прокладкой аккуратно вставляются в пластиковую трубу, на которую мы одевали крепления для пластиковых труб открытой прокладки, так, чтобы оно не выпирало. После этого одно из креплений поднимается на уровень увеличительного стекла и затягивается с двух сторон при помощи отвертки, так мы фиксируем увеличительное стекло на конце трубы.
Потом нам необходимо прикрепить пластиковый переходник, который можно купить в любой хозяйственно магазине. Оставшуюся уплотнительную прокладку вставляем внутрь широкого отверстия на переходнике, внутрь прокладки вставляется конструкция из трубы и увеличительного стекла. При помощи молоточка прокладка опускается как можно глубже в переходник.
Линзу-окуляр прикрепляем к куску автомобильного резинового патрубка при помощи скотча по всей окружности.
Эту конструкцию вставляем в узкую часть пластикового переходника, и также закрепляется при помощи скотча.
Попробуем сделать телескоп. Для того чтобы самому сделать несложный, но вполне работоспособный телескоп, необходимы ватман, черная тушь, канцелярский клей или клейстер и две оптические линзы. Мы представляем варианты телескопа с увеличением в тридцать, пятьдесят и сто раз. Они отличаются только длиной в развернутом виде и линзами объектива.
Для начала лучше всего сделать телескоп с увеличением в 50 раз.
Из подходящего листа ватмана сверните трубу длиной 60 - 65 см. Диаметр должен быть немного больше диаметра линзы объектива - около 6 см, если вы используете стандартную очковую линзу. Разверните лист и зачерните тушью ту часть листа, которая станет внутренней поверхностью телескопа.
В противном случае лучи, попавшие в трубу не от объекта наблюдения, многократно переотразившись, попадут в линзу окуляра и завуалируют изображение.
После того как внутренняя поверхность зачернена, можно свернуть и склеить трубу. Линзу объектива в +1 диоптрию (ее вы найдете в магазине "Оптика") закрепите в торце трубы так, как это показано на рисунке - с помощью двух картонных ободков с бумажными зубчиками.
Вторая труба с линзой окуляра 2 должна с небольшим усилием, но достаточно свободно передвигаться в первой.
Линзу для окуляра вы скорее всего найдете в отделе фототоваров или извлечете из сломанного "насовсем" бинокля. Подбирать линзу следует так: направьте на нее свет от удаленного источника, например солнечный луч, и следите за тем, где они соберутся в фокус. Расстояние от линзы до фокуса называется фокусным расстоянием данной линзы (f). Для наших целей окуляр должен иметь f=3-4 см. Как правило, такие линзы имеют небольшой диаметр, поэтому и крепление линзы окуляра несколько отличается от крепления объектива.
Сверните из картона трубку длиной 6 - 7 см с таким диаметром, чтобы подобранная вами линза плотно в нее входила. Если она снабжена широким металлическим ободком, то не выпадает из трубки и не нуждается в дополнительном креплении по краям.
Трубка с линзой 2 укрепляется внутри значительно более широкой трубы телескопа с помощью двух картонных кругов с отверстиями посередине и зубчиков из менее плотной бумаги.
Далее соединяете две трубы - и телескоп готов!
Изображение будет выглядеть перевернутым; это неважно при рассматривании астрономических объектов, но не очень удобно при наблюдениях объектов на местности. Этот недостаток устранить можно при помощи второй линзы с f=3-4 см... Вставьте ее в трубку окуляра, и изображение встанет на ноги.
Телескоп с увеличением 25 - 30 ничем, кроме длины и линзы в +2 диоптрии, не отличается от 50-кратного. Его длина - не более 70 см, а в сложенном состоянии и того меньше - позволяет брать телескоп в походы и хранить в рюкзаке. Для того чтобы линзы не загрязнились и не поцарапались, сделайте из картона футляр, изнутри и снаружи обклеенный липкой лентой - скотчем. .
Коротко приведем здесь, что можно увидеть в телескоп с той или иной апертурой.
30 мм. То же, плюс спутники Юпитера Европа, Ио, Каллисто и Ганимед. При очень удачном стечении обстоятельств – спутник Титан Сатурна. Полосы на диске Юпитера. Планета Нептун – в виде звезды.
40 мм. Разделяется двойная звезда Кастор – Альфа Близнецов. Хорошо видна Большая Туманность Ориона и рассеянные звездные скопления в созвездиях Персея, Возничего, Большого Пса и Рака.
60 мм. Разделяется четырехкратная звезда Эпсилон Лиры. Видна формация Прямая Стена в Море Облаков на Луне.
80 мм. Видны тени от спутников Юпитера при прохождении их перед диском планеты. В кольцевой туманности M57 заметен темный провал в центре. Несколько спутников Сатурна. Щель Кассини в кольце Сатурна.
100 мм. Видны спутник Ригеля – Альфы Ориона – и Полярной Звезды – Альфы Малой Медведицы.
120 мм. Спутник Сатурна Энцелад. Детали на диске Марса во время противостояний – моря и полярные шапки из углекислоты.
150 мм. Двойственность Эпсилона Волопаса. Деление шарового скопления M13 на отдельные звёзды.
200 мм. Деление Энке в кольце Сатурна – несколько концентрических колец, разделенных промежутками. Спирали в Туманности Андромеды.
250 мм. Плутон. Спутники Урана.
300 и более. Туманность Конская Голова. Спутник Сириуса. Галактики в деталях. Центральная звезда в кольцевой туманности М57. Шаровое звёздное скопление в галактике М31.
И так подводим итоги - для того, чтобы построить простой телескоп-рефрактор, нужны всего две собирающие линзы - длиннофокусная (с малой оптической силой) - для объектива и короткофокусная (сильная лупа) для окуляра.
Их следует искать на блошиных и радиорынках, в магазинах очковой оптики на худой конец.
Первая линза - объектив телескопа, если навести ее без всего остального на какой-нибудь удаленный предмет, создаст его перевернутое изображение за собой, на расстоянии, примерно равном своему фокусному расстоянию. Это изображение можно увидеть на матовом стекле или бумажке или, без всякого стекла, просто встав за линзой на расстоянии, больше фокусного, и смотря в направлении линзы.
Обратите внимание, что в последнем случае глаз придется аккомодировать не "на бесконечность", как при рассмотрении линии горизонта, а как для рассмотрения некоего материального объекта, находящегося от глаза на том же расстоянии, что и плоскость изображения. Вы увидите увеличенное перевернутое изображение удаленного предмета, при этом коэффициент увеличения будет равен фокусному расстоянию линзы в см, деленному на 25 - расстояние наилучшего зрения человеческого глаза. Если фокусное расстояние линзы будет меньше 25 см, то изображение получится уменьшенным. Простейший телескоп, в принципе, готов!
Теперь с механической стороны. Для того, чтобы все это хозяйство не держать в руках, берем две трубки, одна из которых вдвигается в другую, или делаем их из бумаги и ПВА, черним изнутри активированным углем или начинкой от батарейки с ПВА (баллончик с черной матовой краской тоже подойдет), и крепим на конце одной трубки объектив, на конце другой окуляр. После этого вдвигаем одну трубку в другую, так чтобы видеть четкое изображение удаленных предметов. Труба готова!!!
Существенные моменты: объектив - очковое стекло, конденсорная линза или ахроматическая склейка с фокусным расстоянием 40 - 100 см. Диаметр входного отверстия телескопа 20 - 30 мм, если склейка (объектив от какого-то оптического прибора), то можно больше. Если диаметр будет больше приведенных значений, то изображение может получиться неконтрастным. Для ограничения диаметра делаем диафрагму - вырезаем картонный круг диаметром, равным внешнему диаметру объектива, в нем по центру вырезаем круглое отверстие диаметром 20 - 30 мм. Ставим диафрагму вплотную к объективу перед или за ним.
Увеличение такого телескопа 20 - 50 крат.
Линзы объектива и окуляра должны быть установлены в трубу как можно более соосно. Объектив обязательно должен быть стеклянным. Что видно: в 28 мм 40 крат за городом видны звезды до 9-й величины, кольцо Сатурна и просвет между ним и диском, спутники и две темных полосы на Юпитере (они кажутся скорее оранжевыми), фаза Марса, когда он был 6 секунд диаметром, кратеры на Луне, пятна на Солнце (только при проекции окуляром, глазом не смотреть!!!).
Вывод такой - по различимости деталей это изделие, если собрано хорошо, превзойдет и 8-кратный бинокль.
На всякий случай напоминаем - очковая линза +1 дптр имеет фокусное расттояние 1 метр и она вполне достаточна для такого простейшего телескопа. Не стоит следовать расхожим рекомендациям и изготавливать объектив из пары одинаковых линз +0.5 дптр (вогнутостями друг к другу). Это схема "Перископ", которая имеет какие-то преимущества только на полях в 30-50 градусов, что не актуально для телескопов с их полями в пол-градуса.
Наблюдение звезд и других астрономических тел на небосклоне – процесс очень занимательный. Планеты Солнечной системы, спутники, созвездия, «падающие звезды» – все это лишь маленькая часть необозримой и до конца непознанной Вселенной. Наиболее хорошо видна Луна – ближайшее к нам космическое тело, если не считать созданные человеком искусственные спутники Земли. Однако даже Луну детально рассмотреть невооруженным глазом довольно непросто. Для этой цели человечеством изобретено специальное устройство – телескоп, который позволяет «приблизить» наблюдаемый объект и изучить его более подробно. Давайте попробуем разобраться, как можно своими руками сделать простейший телескоп.
Все оптические телескопы можно разделить на две группы: телескопы рефракторы, в которых используются линзы, преломляющие и тем самым собирающие свет, и телескопы-рефлекторы, в которых в качестве такого элемента используются зеркала. Своими руками проще сделать телескоп-рефрактор, так как для этого нужны собирающие линзы, которые найти нетрудно в отличие от специальных собирающих зеркал. Изготовлением такого телескопа с 50-кратным увеличением мы и займемся, для чего нам потребуется: плотная бумага (ватман), картон, черная краска, клей и две собирающие линзы.
Сначала разберемся в устройстве простейшего телескопа-рефрактора. Главная его часть – объектив – двояковыпуклая линза, находящаяся в передней части телескопа и собирающая излучение. Основными его характеристиками являются: диаметр объектива (апертура) 
, чем больше апертура, тем больше телескоп собирает излучения, то есть больше его разрешающая способность, и, как следствие, можно использовать большие увеличения; фокусное расстояние объектива . Другая важная часть телескопа – окуляр. Увеличение телескопа рассчитывается как величина, равная отношению фокусного расстояния объектива к фокусному расстоянию окуляра ¸ и выражается в кратах:
.
Кроме того существует такое понятие как максимальное полезное увеличение телескопа, которое равно удвоенному значению диаметра объектива , выраженного в миллиметрах. Делать телескоп с бόльшим увеличением не имеет смысла, так как новых деталей, скорее всего, увидеть не удастся, а общая яркость изображения существенно снизится. Таким образом, если нужно сделать телескоп с 50-кратным увеличением, то диаметр объектива должен быть не меньше 25 мм. Но небольшой диаметр уменьшает разрешающую способность, поэтому для 50-кратного телескопа целесообразно использовать объектив диаметром 60 мм.
Минимальное значение полезного увеличения телескопа определяется диаметром его окуляра 
, который не должен превышать диаметр полностью раскрывшегося зрачка глаза наблюдателя, иначе не весь собранный телескопом свет попадет в глаз и будет потерян. Максимальный диаметр зрачка глаза наблюдателя обычно составляет 5-7 мм, поэтому минимальное полезное увеличение составляет 10 крат (апертура, умноженная на 0,15).
Приступаем непосредственно к изготовлению телескопа. Сделать телескоп из ватмана больших размеров не получится, так как ватман не обладает достаточной жесткостью, что приведет к проблемам с настройкой телескопа. Оптимальный размер составляет примерно около 1м. Следовательно, фокусное расстояние объектива тоже должно быть около 1м, что соответствует оптической силе +1дптр. Для объектива нужно сделать из ватмана трубу длиной 60-65 см и диаметром, соответствующим диаметру линзы объектива (6 см). Внутреннюю часть трубы следует перед склеиванием покрасить в черный цвет, чтобы в окуляр не попадало лишнее излучение. Линзу в трубе объектива можно закрепить при помощи двух вырезанных из картона ободков с зубчиками.
Для окуляра нужно сделать трубу длиной 50-55 см. Соединение между собой труб объектива и окуляра также осуществляется при помощи картонных ободков, позволяющих трубе окуляра двигаться относительно трубы объектива с применением небольшого усилия. Чтобы обеспечить 50-кратное увеличение телескопа, линза окуляра должна иметь фокусное расстояние 2-3 см.
Получившийся телескоп обладает одним недостатком – он дает перевернутое изображение. Чтобы это исправить, потребуется еще одна собирающая линза, имеющая такое же фокусное расстояние, что и линза окуляра. Дополнительную линзу нужно установить в трубу окуляра.
При изготовлении телескопа также следует учитывать, что у телескопов с большим увеличением сильнее проявляются различные дифракционные явления, что значительно ухудшает видимость. Подобное увеличение обычно используется для наблюдения деталей дисков планет и Луны, а также при наблюдении двойных звезд. Поэтому для снижения этого эффекта нужна диафрагма (черная пластина с отверстием диаметра 2 – 3 см), которая размещается в том месте, где лучи от объектива сходятся в фокусе. После этого усовершенствования изображение станет менее ярким, но более четким.
По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:
Какими должны быть основные параметры телескопа, имеющего 100-кратное увеличение?
Эта статья посвящена людям, увлеченным астрономией. Многие совершенно несправедливо считают телескоп чрезмерно сложным прибором. Ничего сложного в его эксплуатации нет, поверьте! Вы узнаете, как собрать телескоп, потратив на это всего лишь несколько часов. Диапазон увеличения от самодельного аппарата получается 30-100 раз. Итак, как сделать телескоп своими руками в домашних условиях?
Вам понадобятся:
- Ватманская бумага.
- Краска (ее можно заменить тушью).
- Клей.
- Две оптические линзы
Как собрать телескоп в домашних условиях — порядок изготовления объектива:
- Сверните лист ватмана 65-сантиметровой трубой. При этом диаметр трубы чуть больше диаметра увеличительного стекла.
Важно! Если вы применяете для изготовления астрономического аппарата стекла от очков, диаметр свернутого листа будет не более 60 мм.
- Закрасьте внутреннюю часть листа черным цветом.
- Закрепите бумагу при помощи клея.
- Используя зазубренный картон, закрепите увеличительное стекло во внутренней части бумажной трубки.
Изготавливаем окуляр
Окуляром астрономического прибора отлично сможет служить стекло от бинокля. Чтобы собрать телескоп своими руками:
- Позаботьтесь о том, чтобы линза прочно села вовнутрь трубки.
- Теперь, используя зазубренный картон, соедините меньшую трубку с трубой большего диаметра.
Важно! Устройство для наблюдения за небесными телами, в принципе, готово. Однако оно имеет один минус: изображение предметов получается перевернутым.
- Чтобы исправить положение, добавьте в трубу окуляра еще одну 4-сантиметровую линзу. Радужное окрашивание, или дифракцию, можно убрать, установив на месте фокуса диафрагму. Изображение немного проигрывает по яркости, но “радуга” исчезнет.
Естественно, возникает вопрос, как собрать телескоп со 100-кратным увеличением. Это — более серьезное устройство, в которое луна видна буквально как на ладони. Можно рассматривать с помощью этого приспособления Марс и Венеру, которые будут казаться небольшими горошинами.
Добиться 100-кратного увеличения можно, применяя линзы на 0,5-диоптрии больше, чем при 30-кратном увеличении. Длина трубы при этом – 2,0 м.
Важно! Чтобы двухметровая труба не согнулась под тяжестью увеличительных стекол, используют специальные подпорки из дерева.
Видеоматериал
Как видите, ничего сложного в конструкции приспособления, которое есть у каждого уважающего себя астронома, нет. Поэтому вы однозначно справитесь с поставленной задачей и сможете собрать такую систему самостоятельно.
Сейчас же я предлагаю ознакомиться с тем, как сделать из подручных средств простейшую подзорную трубу.
Для ее изготовления понадобятся, как минимум, две линзы (объектив и окуляр).
В качестве объектива подойдет любой длиннофокусный объектив от фото- или кинокамеры, объектив теодолита, нивелира, любого другого оптического прибора.
Изготовление трубы мы начнем с определения фокусных расстояний имеющихся в нашем распоряжении линз и расчета увеличения будущего прибора.
Метод определения фокусного расстояния собирающей линзы довольно прост: возьмем линзу в руку и, расположив ее поверхностью к солнцу или осветительному прибору, будем перемещать вверх-вниз до тех пор, пока свет, проходящий сквозь линзу, не соберется в маленькую точку на экране (листе бумаги). Добьемся такого положения, при котором дальнейшие вертикальные перемещения приводят к увеличению пятна света на экране. Замерив при помощи линейки расстояние между экраном и линзой, мы получим фокусное расстояние данной линзы. На объективах фото- и кинокамер фокусные расстояния указывают на корпусе, но если вам не удастся найти готовый объектив – не беда, его можно изготовить из любой другой линзы с фокусным расстоянием, не превышающим 1 м (в противном случае подзорная труба получится длинной, потеряет компактность – ведь длина трубы зависит от фокусного расстояния объектива), но и слишком короткофокусная линза не пригодна для этой цели – короткое фокусное расстояние скажется на увеличении нашей подзорной трубы. В крайнем случае, объектив можно изготовить из очковых стекол, которые продаются в любой оптике.
Фокусное расстояние одной такой линзы определяется формулой:
F = 1/Ф = 1 м,
Где F – фокусное расстояние, м; Ф – оптическая сила, диоптрий. Фокусное же расстояние нашего объектива, состоящего из двух таких линз, определяется формулой:
Fo = F1F2/F1 + F2 – d,
Где F1 и F2 фокусные расстояния первой и второй линз, соответственно; (в нашем случае F1 = F2); d – расстояние между линзами, которым можно пренебречь.
Таким образом Fо = 500 мм. Ни в коем случае нельзя размещать линзы вогнутостями (менисками) друг к другу – это приведет к усилению сферической аберрации. Расстояние между линзами не должно превышать их диаметра. Диафрагма изготавливается из картона, причем диаметр диафрагменного отверстия немного меньше диаметра линз.
Теперь поговорим об окуляре. Лучше всего использовать готовый окуляр от бинокля, микроскопа или другого оптического прибора, но можно обойтись и подходящей по размеру и фокусному расстоянию лупой. Фокусное расстояние последней должно быть в пределах 10 – 50 мм.
Предположим, что нам удалось найти лупу с фокусным расстоянием 10 мм, остается подсчитать увеличение прибора Г, которое получим, собрав оптическую систему из данного окуляра и объектива из очковых стекол:
Г = F/f = 500 мм/10 мм = 50,
Где F – фокусное расстояние объектива; f – фокусное расстояние окуляра.
Не обязательно искать окуляр с таким же фокусным расстоянием, как в приведенном примере, подойдет любая другая линза с небольшим фокусным расстоянием, но увеличение соответственно уменьшится, если f увеличится, и наоборот.
Теперь, подобрав оптические детали, приступим к изготовлению корпусов подзорной трубы и окуляра. Их можно сделать из подходящих по размерам обрезков алюминиевой или пластмассовой трубы, а можно склеить и самим из бумаги на специальных деревянных болванках с помощью эпоксидного клея.
Труба объектива делается на 10 см короче фокусного расстояния объектива, труба окуляра обычно имеет длину 250 – 300 мм. Внутренние поверхности труб для уменьшения рассеянного света покрывают черной матовой краской.
Такая труба проста в изготовлении, но имеет один существенный недостаток: изображение объектов в ней будет «вверх ногами». Если для астрономических наблюдений этот недостаток не имеет значения, то в других случаях он причиняет некоторые неудобства. Недостаток легко устранить введением в конструкцию рассеивающей линзы, но это отрицательно скажется на качестве изображения и способности увеличивать, к тому же подобрать подходящую линзу достаточно сложно.
