Правила подбора линз для очков при изготовлении телескопа в домашних условиях. Как самостоятельно сделать качественный и мощный телескоп из обычных очковых линз своими руками

Линзы для очков неплохой материал для качественного телескопа. Прежде чем покупать хороший телескоп, можно сделать его самому из недорогих и доступных средств. Если вы или ваш ребенок захотели увлечься астрономическими наблюдениями, то постройка самодельного телескопа поможет изучить и теорию оптических устройств, и практику наблюдений.

Не смотря на то что, построенный телескоп-рефрактор из очковых стекол не покажет вам многого на небе, но приобретенный опыт и знания будут бесценны. После, если вас увлечет телескопостроение, можно построить более совершенный телескоп-рефлектор, например системы Ньютона (см. другие разделы нашего сайта).

Существует три вида оптических телескопов: рефракторы (в качестве объектива система линз), рефлекторы (объектив — зеркало), и катадиоптрические (зеркально-линзовые). Все современные самые большие телескопы — рефлекторы, их преимущество в отсутствии хроматизма и возможных больших размерах объектива, ведь чем больше диаметр объектива (его апертура), тем выше его разрешающая способность, и больше собирается света, а следовательно тем более слабые астрономические объекты видны в телескоп, тем выше их контрастность, и тем большие можно применить увеличения.

Рефракторы применяются там, где необходима высокая точность и контрастность или в небольших телескопах. А сейчас про самый простой рефрактор, с увеличением до 50 раз, в который вы сможете увидеть: крупнейшие кратеры и горы Луны, Сатурн с его кольцами (как шарик с кольцом, а не «пельмень»!), яркие спутники и диск Юпитера, некоторые звёзды невидимые невооруженным глазом.

Любой телескоп состоит из объектива и окуляра, объектив строит увеличенное изображение объекта, которое рассматривается, затем через окуляр. Расстояние между объективом и окуляром равно сумме их фокусных расстояний (F), а увеличение телескопа равно Fоб./Fок. В моём случае оно составляет примерно 1000/23=43 раз, т. е. 1,72D при диафрагме 25 мм.

1 — окуляр; 2 — основная труба; 3 — фокусировочная труба; 4 — диафрагма; 5 — скотч, которым крепится линза к третей трубе, которую можно легко извлекать, например для замены диафрагмы; 6 — линза.

В качестве объектива возьмём заготовку линзы для очков (можно купить в любой «Оптике») с силой 1 диоптрия, что соответствует фокусному расстоянию 1 м. Окуляр — я использовал ту же ахроматическую просветлённую склейку, что и для микроскопа, считаю для такого простого устройства — это неплохой вариант. В качестве корпуса я использовал три трубы из плотной бумаги, первая около метра, вторая ~20 см. Короткая вставляется в длинную.

Линза — объектив крепится к третей трубе выпуклой стороной к наружу, сразу за ней устанавливается диск — диафрагма с отверстием по центру диаметром 25-30 мм — это необходимо, т. к. одиночная линза, да ещё и мениск, очень плохой объектив и для получения сносного качества приходится жертвовать её диаметром. Окуляр — в первой трубе. Фокусировка производится изменением расстояния между объективом и окуляром, вдвигая или выдвигая вторую трубу, фокусировать удобно по Луне. Объектив и окуляр должны быть параллельны друг другу и их центры должны находиться строго на одной линии, диаметр трубы можно взять например на 10 мм больше диаметра отверстия диафрагмы. В общем, при изготовлении корпуса, каждый волен поступать как хочет.

Несколько замечаний:
— не устанавливайте ещё одну линзу после первой в объективе, как советуют на некоторых сайтах — это принесёт только светопотери и ухудшение качества;
— не устанавливайте также диафрагму глубоко в трубе — в этом нет необходимости;
— стоит поэкспериментировать с диаметром отверстия диафрагмы и подобрать оптимальный;
— можно также взять линзу на 0,5 диоптрии (фокусное расстояние 2 м) — это позволит увеличить отверстие диафрагмы и повысить увеличение, но длина трубы станет равной 2 метра, что может быть неудобно.
Для объектива подойдет одиночная линза, фокусное расстояние которой равно F=0.5-1 м (1-2 диоптрии). Достать ее несложно; она продается в магазине оптики, где есть линзы для очков. Такая линза имеет целый букет аберраций: хроматизм, сферическая аберрация. Уменьшить их влияние можно, применив диафрагмирование объектива, то есть уменьшить входное отверстие до 20 мм. Как проще это сделать? Вырезаете из картона колечко, равное диаметру трубы и внутри прорезаете то самое входное отверстие (20 мм), а затем ставите его перед объективом почти вплотную к линзе.

Можно даже из двух линз собрать объектив, в котором частично будет исправлена хроматическая аберрация, появляющаяся в результате дисперсии света. Чтобы ее устранить, берете 2 линзы разной формы и материала – собирательную и рассеивающую – с разным

Сделайте телескоп своими руками — Акцент

Самодельный телескоп системы Кеплера

Если вы никогда не испытывали счастья наблюдать за небесными телами в телескоп, потому что наличие этого прибора дома кажется вам дорогим удовольствием, тогда попробуйте сделать его своими руками. Самым простым будет телескоп системы Кеплера – примерно такой был телескоп у Галилея. В нем изображение выглядит перевернутым, но в наблюдении за небесными телами это совершенно не принципиально. Для изготовления данного прибора с 50-кратным увеличением понадобится всего две линзы, две трубки – картонные, пластмассовые, или металлические, черная матовая краска и клей.

Линза объектива

В качестве линзы объектива (См. Рис. [1]) можно использовать стекло от старых очков для зрения или заказать ее в магазине оптики. Линза должна быть силой 0,5–2 диоптрии. Это линза, которая имеет фокусное расстояние от 2 до 0,5 метров. Фокусное расстояние можно проверить, спроектировав через линзу яркий далекий объект на плоскую светлую поверхность, добившись его четкой картинки на этой поверхности. Затем измерить расстояние от линзы до поверхности. Лучше всего подойдут линзы с фокусным расстоянием 1 м (силой в 1 диоптрию). С такими линзами труба получится не сильно громоздкой и без значительных цветовых искажений, которые усиливаются по мере сокращения фокусного расстояния объектива.

В диаметре, линза объектива не должна превышать 10 мм, иначе впоследствии созерцаемый вами объект будет сильно искажен цветовыми ореолами. Если линза объектива у вас большего диаметра, то ее несложно будет уменьшить. Не обязательно стачивать линзу по окружности. Достаточно будет чем-то закрыть ненужную ее часть, оставив полезную. Для этого можно изготовить оправу или шайбу [2] из любого непросвечиваемого материала – темного пластика, плотного покрашенного картона, резины и т. д. Диаметр шайбы должен быть таким же, как и диаметр линзы объектива, а отверстие в ней  – 10 мм. Таким образом, оправа или шайба прикроет не нужную область линзы объектива и оставит неприкрытой ее необходимую часть.

Линза окуляра

В качестве окуляра [3] понадобится маленькая линза с фокусным расстоянием 10–40 мм.
От фокусных расстояний объектива и окуляра напрямую зависит степень увеличения телескопа, которая вычисляется по формуле: фокусное расстояние объектива (мм) / фокусное расстояние окуляра (мм) = кратность увеличения. Таким образом, чем больше фокусное расстояние объектива и меньше фокусное расстояние окуляра, тем больше будет увеличение телескопа. Но этим не стоит злоупотреблять, так как такая простая конструкция не способна дать нормальное изображение на более чем стократных увеличениях. Оптимальными значениями будут увеличение в 30–50 раз. Например, при фокусном расстояния объектива 1000 мм и фокусном расстоянии окуляра 20 мм увеличение будет 50-кратным (1000/20=50).

Трубки окуляра и объектива

Телескоп должен состоять из соединения двух трубок – трубки с линзой объектива [4] и трубки с линзой окуляра [5]. Трубка окуляра, должна быть меньшего диаметра и должна вставляться в трубку объектива с некоторым трением. Если зазор между стенками трубок получается большим, то для решения этой проблемы можно подобрать или изготовить втулку-уплотнитель [6] из любого материала (металл, дерево, пластик, скрученный картон…).

На краях трубок (с некоторым отступом от края) крепятся линзы любым известным вам способом. Проще всего их приклеить. Это уже дело творчества.

Как подобрать длину трубок? В сборе длина конструкции должна соответствовать сумме фокусных расстояний линзы объектива и линзы окуляра [7]. В случае нашего примера это ~1020 мм. Трубка объектива должна составлять три четверти длины всей конструкции.

Подбирая длину трубок, нужно учитывать то, что фокусировка на резкость изображения в готовом телескопе выставляется вручную за счет смещения трубки окуляра, либо в сторону объектива, либо от него.

Важно! Чтобы избежать сильного падения контраста и появления бликов на созерцаемых объектах, внутреннюю часть обеих трубок необходимо зачернить тушью или матовой черной краской. Желательно это делать до того, как вы закрепите в них линзы.

1 – линза объектива.  2 – оправа (шайба).  3 – линза окуляра.  4 – трубка объектива.  5 – трубка окуляра.  6 – втулка-уплотнитель.  7 – фокусное расстояние.

Что и когда интересно наблюдать?

Для удобства наблюдения очень желательно использовать любой штатив.

Главным объектом наблюдения для такого телескопа будет, конечно же, Луна. На ней вы, подобно Галилею, сможете рассмотреть множество кратеров и гор. Лучшее время для ее наблюдения – когда она высоко над горизонтом и имеет фазу близкую к полумесяцу. Во время полнолуния на ее поверхности вы увидите мало чего интересного. НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ не пытайтесь наблюдать Солнце, иначе можете лишиться зрения, опалив себе сетчатку глаза сфокусированным лучом!

Взглянув на Юпитер, вы сможете увидеть его диск и четыре галилеевых спутника. На Венере сможете увидеть фазы в виде серпа или полумесяца.

Давным-давно выдающийся царь Давид, наблюдая за небесными телами, воспевал: «Господи, Боже наш! … Слава Твоя простирается превыше небес! Когда взираю я на небеса Твои – дело Твоих перстов, на луну и звезды, которые Ты поставил, то что есть человек, что Ты помнишь его, и сын человеческий, что Ты посещаешь его?» (Библия. Псалтирь 8:4-5).

Успехов вам в творчестве и приятного наблюдения!

К НАЧАЛУ СТРАНИЦЫ

Автор: Андрей ЧВАНОВ, г. Киев / «АКЦЕНТ»

 

Как сделать телескоп из бинокля — MOREREMONTA

И. ШМЕЛЕВ, г. Опочиа Псновднои области

построил телескоп на базе восьмикратного полевого бинокля. И был буквально ошеломлен результатами наблюдений. При относительно небольших размерах телескоп давал увеличение свыше 100 раз и качество изображения было вполне удовлетворительным.

У кого есть полевой бинокль, тот может переоборудовать его в телескоп. Я все изобразил на рисунке. Трубы нужно склеить из ватмана или даже из газетной бумаги. Линзы — от старых детских фильмоскопов или схожие по увеличению. Расстояние между линзами окуляра подбирается опытным путем, длина телескопа тоже.

Разбирать бинокль не нужно, трубки просто надеваются на него. При желании их можно снять и ис гользовать бинокль по прямому назначению. Для удобства неплохо сделать К телескопу треногу.

С помощью этого телескопа можно наблюдать горы, кратеры и цирки на поверхности Луны, пятна и грануляционную структуру поверхности Солнца (через закопченное стекло, иначе можно получить ожоги), кольца Сатурна, спутники Юпитера, фазы Венеры и многое другое

Когда-то в детстве я очень увлекался астрономией, строил телескопы и подзорные трубы, простые в изготовлении, но со значительным недостатком — сильно искажаются наблюдаемые объекты, вокруг них видны радужные ореолы. Избавиться от этих искажений можно, лишь применив сложный, так называемый ахроматический объектив. Достать такой объектив юному астроному почти невозможно: стоят они очень дорого, да и в продаже их почти нигде не встретишь.

Какого только хлама не найдешь порой в своих закромах. В ящичках комода на даче, в сундучках на чердаке, среди вещей под старым диваном. Вот бабушкины очки, вот складная лупа, вот испорченный ,,глазок» от входной двери, а вот куча линз от разобранных фотоаппаратов и диапроекторов. Выбросить жалко, и лежит вся эта оптика без дела, только место занимает.
Если у Вас есть желание и время, то попробуйте из этого хлама сделать полезную вещь, например, подзорную трубу. Хотите сказать, что уже пробовали, да формулы в книжках-подсказках больно сложными оказались? Давайте еще раз попробуем, по упрощенной технологии. И все у Вас получится.
Вместо того, чтоб прикидывать на глазок, что с чем получится, попытаемся все дальнейшее сделать по науке. Линзы бывают увеличительные и уменьшительные. Разложим все имеющиеся линзы на две кучки. В одной увеличительные, в другой кучке уменьшительные. В разобранном ,,глазке» от двери есть и увеличительные, и уменьшительные линзы. Такие маленькие линзочки. Они нам тоже пригодятся.
Теперь все увеличительные линзы протестируем. Для этого нужна длинная линейка и само собой бумажка для записей. Хорошо бы еще солнышко светило за окном. С солнышком результаты были бы точней, но подойдет и горящая лампочка. Тестируем линзы следующим образом:
-Измеряем длину фокуса увеличительной линзы. Ставим линзу между солнышком и бумажкой, и отодвигая бумажку от линзы или линзу от бумажки, находим самую маленькую точку схождения лучей. Это и будет длина фокуса. Измеряем его (фокус) на всех линзах в миллиметрах и запишем результаты, чтоб потом не мучиться с определением пригодности линзы.
Чтоб и дальше все было по научному, запоминаем простенькую формулу. Если 1000 миллиметров (один метр) разделить на длину фокуса линзы в миллиметрах, то получим силу линзы в диоптриях. А если нам известны диоптрии линз (из магазина оптика), то разделив метр на диоптрии получим длину фокуса. Диоптрии на линзах и увеличительных лупах обозначаются значком умножения сразу после цифры. 7x; 5x; 2,5x; и т.д.
С уменьшительными линзами подобное тестирование не получится. Но они тоже обозначаются также в диоптриях и тоже соответственно диоптриям имеют фокус. Но фокус уже будет отрицательным, но совсем не мнимым, вполне реальным и в этом мы сейчас убедимся.
Возьмем самую длиннофокусную увеличительную линзу из имеющихся в нашем наборе и сложим ее с самой сильной уменьшительной линзой. Общая длина фокуса обеих линз сразу уменьшится. Теперь попробуем посмотреть через обе линзы в сборе, уменьшительной к себе.
Теперь потихоньку отодвигаем увеличительную линзу от уменьшительной, и в итоге, возможно, получим слегка увеличенное изображение предметов за окном.
Обязательное условие тут должно быть следующее. Фокус уменьшительной (или отрицательной) линзы должен быть меньше увеличительной (или положительной) линзы.
Введем новые понятия. Положительная линза, она же передняя линза называется еще объективом, а отрицательная или задняя, та что ближе к глазу называется окуляром. Сила подзорной трубы равна делению длины фокуса объектива на длину фокуса окуляра. Если от деления получится число больше единицы, то подзорная труба будет что-то показывать, если меньше единицы, то в трубу ничего не увидишь.
Вместо отрицательной линзы в окулярах можно применять и короткофокусные положительные линзы, но изображение уже будет перевернутым и телескоп немного длинней.
Кстати длина телескопа равна сумме длин фокусов объектива и окуляра. Если окуляр положительная линза, то к фокусу объектива прибавляется фокус окуляра. Если окуляр из отрицательной линзы, то плюс к минусу равно минус и от фокуса объектива, фокус окуляра уже вычитается.
Значит основные понятия и формулы следующие:
-Длина фокуса линзы и диоптрия.
-Увеличение подзорной трубы (фокус объектива делим на фокус окуляра).
-Длина подзорной трубы (сумма фокусов объектива и окуляра).
ВОТ И ВСЯ СЛОЖНОСТЬ.
Теперь еще немного технологии. Помните, наверно, что подзорные трубы делаются складными, из двух, трех и более частей-колен. Эти колена делаются не только для удобства, но и для конкретной регулировки расстояния от объектива до окуляра. Поэтому максимальная длина подзорной трубы, немного больше суммы фокусов, а подвижные части трубы позволяю регулировать растояние между линзами. Плюс и минус к теоретической длине трубы.
Объектив и окуляр должны быть на одной (оптической) оси. Поэтому никакой болтанки колен трубы относительно друг друга не должно быть.
Внутреннюю поверхность трубок необходимо выкрасить в матовый (не блестящий) черный цвет или можно оклеить внутреннюю поверхность трубы черной (выкрашеной) бумагой.
Желательно, чтобы внутренняя полость подзорной трубы была герметична, тогда труба потеть внутри не будет.
И последние два совета:
-не увлекайтесь большими увеличениями.
-если захотите сделать самодельный телескоп, то моих разъяснений для Вас вероятно будет маловато, почитайте специальную литературу.
Не поймете что к чему в одной книжке, возьмите другую, третью, четвертую и в какой-то по счету книжке Вы все равно получите ответ на свой вопрос. Если же случится, что ответа в книжках (и в Интернете) Вы не найдете, то Поздравляю! Вы достигли уровня когда ответа уже ждут от ВАС самого.
Нашел в Интернете очень интересную статью по этой же теме:
http://herman12.narod.ru/Index.html
Хорошее лополнение к моей статье предлагает автор с прозы.ру Котовский:
Чтобы даже такой небольшой труд не пропал зря, не следует забывать о диаметре объектива, от которого зависит выходной зрачок прибора, рассчитываемый как диаметр объектива деленный на увеличение трубы.
Для телескопа выходной зрачок может быть около миллиметра. Значит, из объектива диаметром 50 мм можно выжать (подобрав подходящий окуляр) 50-кратное увеличение. При бОльшем увеличении картинка будет ухудшаться из-за дифракции и терять яркость.
Для «земной» трубы выходной зрачок должен быть не менее 2,5 мм (лучше — больше. У армейского бинокля БИ-8 — 4 мм). Т.е. для «земного» пользования с 50-миллиметрового объектива не следует выжимать более 15-20-кратного увеличения. Иначе картинка будет темнеть и размываться.
Из этого следует, что линзы диаметром меньше 20 мм для объектива не годятся. Разве что, вам достаточно 2-3 кратного увеличения.
Вообще, объектив из очковых линз — некомильфо: менисковые искажения из-за выпукло-вогнутости. Должна быть линза-дуплекс, а то и триплекс, если короткофокусная. Хороший объектив просто так среди хлама не найдешь. Разве что, завалялся объектив «фоторужья» (супер!), корабельный коллиматор или артиллерийский дальномер 🙂
Об окулярах. Для трубы Галлилея (окуляр с рассеивающей линзой) следует использовать диафрагму (кружок с дыркой) диаметром, равным рассчетному размеру выходного зрачка. Иначе при смещении зрачка в сторону от оптической оси будут сильные искажения. Для трубы Кеплера (окуляр собирающий, картинка перевернута) однолинзовые окуляры дают большие искажения. Нужно хотя бы двухлинзовый окуляр Гюйгенса или Рамсдена. Лучше готовый — от микроскопа. В крайнем случае можно использовать объектив от фотоаппарата (не забудьте полностью раскрыть лепестковую диафрагму!)
О качестве линз. Из дверных глазков все в мусорку! Из оставшихся вывирайте линзы с просветляющим покрытием (характерный лиловый отблеск). Отсутствие просветления допускается на поверхностях, обращенных наружу (к глазу и к объекту наблюдения). Лучшие линзы — из оптических приборов: кино-фотоаппаратов, микроскопов, биноклей, фотоувеличителей, диапроекторов — на худой конец. Готовые окуляры и объективы из нескольких линз не спешите разбирать! Лучше использовать целиком — там все подобрано наилучшим образом.
И еще. При больших увеличениях (>20) трудно обойтись без штатива. Картинка пляшет — ничего не разобрать.
Не следует стремиться делать трубу покороче. Чем длиннее фокусное расстояние объектива (точнее — его отношение к диаметру), тем меньше тревования к качеству всей оптики. Именно поэтому в старину подзорные трубы были намного длинее, чем современные бинокли.

Самую лучшую самодельную трубу я сделал так: давным давно в Салавате купил задешево детскую игрушку — пластмассовую подзоркную трубу (Галлилея). У нее было 5-кратное увеличение. Но у нее был объектив-дуплекс диаметром почти 50 мм! (Видимо, некондиция с «оборонки»).
Много позже я приобрел недорого маленький китайский монокуляр 8-кратный с объективом 21мм. Там мощный окуляр и компактная оборачивающия система на призмах с «крышей».
Я их «скрестил»! Из игрушки удалил окуляр, из монокуляра — обектив. Сложил, скрепил. Игрушку предварительно изнутри оклеил черной бархатной бумагой. Получил мощную 20-кратную компактную трубу высокого качества.

Котовский 25.09.2010 16:58

Спасибо Анатолий за Ваш труд! У меня тоже телескоп-самоделка! МТО-1000 (телеобъектив для фотоаппарата «Зенит» фокусное расстояние 1 метр)и плюс окуляр-объектив с микроскопа. Над Луной летишь. Спутники Юпитера. Но это всё фигня по сравнению с энтузиастами изготовляющими своими руками зеркала для телескопов (есть у меня такая книжечка), умом надо тронуться. :-))

Всего Вам доброго! С уважением!

Мне пора! Потом почитаю Ваше. Инструмент для меня святое. Догадываетесь о чём это я.

Времена, когда открытие в науке мог сделать любой желающий, почти полностью остались в прошлом. Всё, что может открыть любитель в химии, физике, биологии — давно уже известно, переписано и посчитано. Астрономия — исключение из этого правила. Ведь это наука о космосе, пространстве неописуемо огромном, в котором невозможно изучить всё, и даже недалеко от Земли ещё существуют неоткрытые объекты. Однако, для того чтобы заниматься астрономией, необходим телескоп — дорогой оптический прибор. Самодельный телескоп своими руками — простая или сложная задача?

Может быть, поможет бинокль?

Начинающему астроному, который только-только начинает присматриваться к звёздному небу, рановато делать телескоп своими руками. Схема для него может показаться слишком сложной. На первых порах можно обойтись и обыкновенным биноклем.

Это не такой уж и несерьёзный прибор, как может показаться, и есть астрономы, которые продолжают пользоваться биноклями, даже став знаменитыми: так, японский астроном Хиякутаке, первооткрыватель кометы, названной его именем, прославился именно своим пристрастием к мощным биноклям.

Для первых шагов начинающего астронома — для того, чтобы понять «моё это, или не моё» — подойдет любой мощный морской бинокль. Чем больше диаметр объективов, тем лучше. В бинокль можно наблюдать Луну (в достаточно внушительных подробностях), разглядеть диски ближних планет, таких, как Венера, Марс или Юпитер, рассмотреть кометы и двойные звёзды.

Нет, всё-таки телескоп!

Если Вы загорелись астрономией всерьёз и всё-таки хотите сделать телескоп своими руками, схема, которую вы выберете, может принадлежать к одной из двух основных категорий: рефракторы (в них используются только линзы) и рефлекторы (используются линзы и зеркала).

Для начинающих рекомендуются рефракторы: это менее мощные, но более простые в изготовлении телескопы. Потом, когда Вы наберетесь опыта в изготовлении рефракторов, сможете попробовать собрать рефлектор — мощный телескоп своими руками.

Чем отличается мощный телескоп?

Что за глупый вопрос — спросите вы. Конечно — увеличением! И будете неправы. Дело в том, что не все небесные тела в принципе возможно увеличить. Например, звёзды вы не увеличите никак: они расположены на расстоянии многих парсек, и с такого расстояния превращаются практически в точки. Никакого приближения не хватит, чтобы разглядеть диск далёкой звезды. «Увеличить» можно только объекты Солнечной системы.

А звёзды, телескоп, прежде всего, делает ярче. И за это его свойство отвечает его первая по важности характеристика — диаметр объектива. Во сколько раз объектив шире, чем зрачок человеческого глаза — во столько раз ярче становятся все светила. Если Вы хотите сделать мощный телескоп своими руками — Вам придется подыскивать, прежде всего, очень большую в диаметре линзу под объектив.

Простейшая схема телескопа-рефрактора

В наиболее простом своём виде телескоп-рефрактор состоит из двух выпуклых (увеличивающих) линз. Первая — большая, направленная на небо — называется объективом, а вторая — маленькая, в которую смотрит астроном, называется окуляром. Самодельный телескоп своими руками следует делать именно по этой схеме, если для Вас это первый опыт.

Объектив телескопа должен иметь оптическую силу в одну диоптрию и как можно больший диаметр. Найти подобную линзу можно, например, в мастерской по изготовлению очков, где из них вырезают стёклышки для очков различной формы. Лучше, если линза будет двояковыпуклой. Если не найдётся двояковыпуклой — можно использовать пару плосковыпуклых линз по полдиоптрии, расположенных одна за другой, выпуклостями в разные стороны, на расстоянии 3 сантиметра друг от друга.

В качестве же окуляра лучше всего сойдёт любая сильная увеличительная линза, в идеале — лупа в окуляре на ручке, какие выпускались раньше. Сойдёт и окуляр от любого оптического прибора заводского изготовления (бинокля, геодезического прибора).

Чтобы узнать, какое увеличение будет давать телескоп, замерьте фокусное расстояние окуляра в сантиметрах. Затем поделите 100 см (фокусное расстояние линзы в 1 диоптрию, то есть объектива) на эту цифру, и получите искомое увеличение.

Закрепите линзы в любой прочной трубе (сойдёт картонная, промазанная клеем и покрашенная изнутри самой чёрной краской, что сможете найти). Окуляр должен иметь возможность скользить вперёд-назад в пределах нескольких сантиметров; это нужно для наведения резкости.

Закрепить телескоп следует в деревянном штативе так называемой монтировки Добсона. Чертёж её легко можно найти в любом поисковике. Это самая простая в изготовлении и в то же время надёжная монтировка для телескопа, почти все телескопы-самоделки используют именно её.

Исследовательская работа по физике «Телескоп своими руками»

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

Летошницкая средняя общеобразовательная школа

Жуковского района

Исследовательская работа

«Телескоп своими руками».

Предметная область: физика

Выполнила

ученица 11 класса

Колпеева Карина

Руководитель

учитель физики

Заикина

Елена Васильевна

Летошники 2017

Содержание

Введение…………………………………………………………………3 Глава 1. История телескопа……………………………………………………6

Глава 2. Устройство телескопа………………………………………………. 8

Глава 3. Виды телескопа………………………………………………………13

Глава 4. Определение фокусного расстояния собирающей линзы………16

Глава 5. Изготовление телескопа…………………………………………… 18

Заключение……………………………………………………………… 20

Источники и литература, интернет -ресурсы………………………………….22

Приложение

Введение.

Можно с уверенностью сказать, что все когда-либо мечтали поближе рассмотреть звезды. С помощью бинокля или подзорной трубы можно полюбоваться ярким ночным небом, однако вы вряд ли сможете разглядеть в эти приборы что-то подробно. Здесь понадобится более серьезная аппаратура – телескоп. Не все могут позволить себе купить телескоп. Но не стоит отчаиваться. Можно сделать телескоп своими руками. Наблюдение за небом через такой аппарат позволит увидеть в разы больше чем через бинокль.

Объект исследования: телескоп.

Предмет исследования: применение и изготовление телескопа для изучения ночного неба, понять принцип его работы.

Цель данной работы — сделать телескоп своими руками; объяснить принцип действия данного прибора.

Из цели исследования вытекают конкретные задачи данной работы:

1. рассмотреть историю создания телескопа;

2. рассмотреть устройство и принцип работы телескопа;

3. рассмотреть виды телескопов;

4. найти фокусное расстояние собирающей линзы;

5. сделать телескоп-рефрактор;

6. продемонстрировать работу телескопа.

Гипотеза: телескоп — это оптический прибор для наблюдения за ночным небом.

Выбор темы данной исследовательской работы основан на том, что я считаю тему важной и актуальной в наше время, так как изготовление приборов повышает интерес к науке, развивает человека. В настоящее время развитие цивилизации определяется астрономическими исследованиями, так как они позволяю нам прикоснуться к тайнам Вселенной. Итак, я тоже хочу «прикоснуться к тайнам Вселенной».

Характеристика методов исследования:

1. Сбор информации.

а) Работа с книгой.

Книги мои верные друзья. Они всегда помогают достичь поставленной цели. С книгой мы познаем мир. Знакомимся с различными явлениями природы, основными физическими понятиями и законами, чудесами природы, с великими учеными и изобретателями.

б ) Использование информационных технологий.

Очень много интересной и познавательной информации можно найти в сети Интернет и в электронных учебниках, энциклопедиях.

в) Частично-поисковый метод.

Очень интересно ощущать себя в роли исследователя – самостоятельно находить ответы на вопросы, решать проблемные задачи и предлагать свои варианты решения.

Конечно, учитель и родители всегда рядом. Они с интересом слушают мои открытия, выводы, направляют, поддерживают, советуют.

г) Практический метод– измерение, сравнение, эксперименты; изготовление приборов своими руками для исследования неба.

2. Обработка собранной информации.

Наука – не свалка сведений, фактов и фантазий, а достоверные упорядоченные знания.

На данном этапе работы я постараюсь выбрать самые точные факты, систематизирую их и продумаю последовательность представления своей исследовательской работы.

3. Словесный метод.

Определить проблему и найти ответы на многие вопросы можно, беседуя с одноклассниками, родителями, учителем и специалистами в данной области.

4. Наглядный метод.

Лучше понять и запомнить новый материал помогут рисунки, демонстрация опытов.

Обзор изученной научной литературы

1. Ожегов С.И. Толковый словарь русского языка. — М.: Российская АН.; Российский фонд культуры, 1996г., 928с.

   Толковый словарь помог при исследовательской работе разобраться с лексическим значением слов, грамотным написанием трудных слов и выражений, расширил словарный запас.

2. Наумов Д.А., Изготовление оптики для любительских телескопов-рефлекторов и ее контроль. М.: Наука, 1988г.

Популярный рассказ о всех этапах изготовления оптики для любительского телескопа-рефлектора. Рассмотрены вопросы общей теории формирования изображения в оптической системе, методы расчета оптических схем, способы изготовления и контроля оптических поверхностей, описываются различные типы окуляров и даются рекомендации по их использованию.

Интернет- ресурсы дают возможность узнать, как лучше провести тот или иной опыт. Здесь можно найти электронные учебники и статьи.

Глава 1. История телескопа

Люди не сразу изобрели телескоп, началом данному прибору послужило изобретение зрительной трубы. В 1608 году ее изобрел голландский очковый мастер Иоанн Липперсгей. Однако патента на свое изобретение так и не получил, потому что данный прибор был и у других мастеров, таких как: Захарий Янсн и Якоба Метиуса. Ученые считают, что подзорные трубы были известны ранее, ещё в 1605 году. В «Дополнениях в Вителлию», опубликованных в 1604 г. Кеплер рассмотрел ход лучей в оптической системе, состоящей из двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа (причем как однолинзового, так и двухлинзового) были обнаружены ещё в записях Леонардо Да Винчи датируемых 1509-м годом. Сохранилась его запись: «Сделай стекла, чтобы смотреть на полную Луну» («Атлантический кодекс»). Первый телескоп был построен в 1609 году итальянским астрономом Галилео Галилеем. Телескоп имел скромные размеры (длина трубы 1245 мм, диаметр объектива 53 мм, окуляр 25 диоптрий), несовершенную оптическую схему и 30-кратное увеличение. [4] Однако он позволил сделать целую серию замечательных открытий (фазы Венеры, горы на Луне, спутники Юпитера, пятна на Солнце, звезды в Млечном Пути). Термин «телескоп» в 1611 году предложил греческий математик Джованни Демизиани для одного из инструментов Галилея. Сам Галилей называл своё изобретение – perspicillum.
Очень плохое качество изображения в первых телескопах заставило оптиков искать пути решения этой проблемы. Оказалось, что увеличение фокусного расстояния объектива значительно улучшает качество изображения.
В 1663 году Грегори создал новую схему телескопа-рефлектора. Грегори первым предложил использовать в телескопе вместо линзы зеркало. Первый телескоп-рефлектор был построен Исааком Ньютоном в 1668 году. [4] Схема, по которой он был построен, получила название «схема Ньютона». Длина телескопа составляла 15 см.
В 1672 году Кассегрен предложил схему двухзеркальной системы, вскоре ставшую наиболее популярной. Первое зеркало было параболическим, второе имело форму выпуклого гиперболоида и располагалось перед фокусом первого.
В настоящее время практически все телескопы являются зеркальными. 
Самый большой в мире зеркальный телескоп имени Кека имеет диаметр 10 м и находится на Гавайских островах. В России на Кавказе работает телескоп размером 6 м. В двадцатом веке астрономы сделали много шагов в изучении Вселенной. Эти шаги были бы невозможны без использования больших и сложных телескопов, расположенных на высокогорных лабораториях и управляемых большим количеством квалифицированных специалистов.

Вывод: Телескоп- астрономический оптический прибор, предназначенный для наблюдения небесных тел: звёзд, планет, туманностей, метеоров, комет, искусственных спутников и т. п. Первый телескоп был построен в 1609 году итальянским астрономом Галилео Галилеем.

Глава 2. Устройство телескопа

Телескопы бывают самыми разными – оптические (общего астрофизического назначения, коронографы, телескопы для наблюдения искусственных спутников Земли), радиотелескопы, инфракрасные, нейтринные, рентгеновские. При всем своем многообразии, все телескопы, принимающие электромагнитное излучение, решают две основных задачи.
Первая задача телескопа— создать максимально резкое изображение и, при визуальных наблюдениях, увеличить угловые расстояния между объектами.
Вторая задача телескопа – увеличивать угол, под которым наблюдатель видит объект. Способность увеличивать угол характеризуется увеличением телескопа. Оно равно отношению фокусных расстояний объектива и окуляра. И так, что же представляет собой телескоп? [7]

Телескоп представляет собой трубу, установленную на монтировке, снабженной осями для наведения на объект наблюдения и слежения за ним. Визуальный телескоп имеет объектив и окуляр. Линза, обращенная к объекту наблюдения, называется объективом, а линза, к которой прикладывает свой глаз наблюдатель –окуляр. Задняя фокальная плоскость объектива совмещена с передней фокальной плоскостью окуляра. Главным параметром «мощности» телескопа является линза.

Простейшей оптической системой является линза, которая представляет собой тело, изготовленное из однородного прозрачного для света вещества и ограниченное двумя сферическими поверхностями. Если расстояние между ограничивающими линзу поверхностями в центре линзы d намного меньше радиусов их кривизны , то линза называется тонкой (на рис. 1).

На рис. 1 изображены часто применяемые на практике двояковыпуклая (а) и двояковогнутая (б) линзы. [8]

Линия, соединяющая центры О₁ и О₂ ограничивающих линзу сферических поверхностей, называется главной оптической осью. Лучи, параллельные оптической оси, после прохождения через двояковыпуклую (собирающую) линзу сходятся в точке М на этой оси (рис. 2, а) (линза имеет два главных фокуса). Эта точка называется главным фокусом собирающей линзы. При прохождении через двояковогнутую (рассеивающую) линзу параллельные лучи расходятся. Точка М₁ на главной оптической оси, где пересекаются продолжения этих расходящихся лучей, называется главным фокусом рассеивающей линзы (рис. 2, б) (этот фокус называют также мнимым).

Расстояние от оптического центра линзы О до главного фокуса называется фокусным расстоянием линзы F. Оно зависит от величины радиусов кривизны R₁ и R₂, ограничивающих ее сферических поверхностей, от величины показателя преломления п и материала линзы относительно окружающей среды. Эта зависимость имеет вид:

[8]

Величина D=±называется оптической силой линзы. Оптическая сила линзы измеряется в диоптриях. Диоптрия равна оптической силе линзы с фокусным расстоянием в один метр. Оптическая сила собирающей линзы положительна, а рассеивающей — отрицательна. [3]

Рис.3

Основным свойством линзы является ее способность давать изображения предметов. Собирающая линза дает как действительное, так и мнимое изображение, как увеличенное, так и уменьшенное изображение, как прямое, так и обратное изображение. Это зависит от того, где расположен предмет: между линзой и фокусом, либо между фокусом и двойным фокусом, либо за двойным фокусом. Рассеивающая линза всегда дает мнимое и уменьшенное изображение. Расстояние предмета от линзы d и расстояние от линзы до изображения f (рис. 3) связаны с ее фокусным расстоянием F соотношением

[8]

В этой формуле знак (+) соответствует собирающей (рис. 3, а), а знак (-) — рассеивающей (рис. 3, б) линзам. Если собирающая линза дает мнимое изображение, то в формуле (2) надо перед слагаемым, содержащим величину f, ставить знак (-).

Используя формулу (2), можно экспериментально определить фокусное расстояние F. Однако точность такого непосредственного определения фокусного расстояния невелика. Это связано с тем, что при измерении расстояний d и f мы делаем относительно большие ошибки.

Tелескоп принято характеризовать угловым увеличением γ. В отличие от микроскопа, предметы, наблюдаемые в телескоп, всегда удалены от наблюдателя.

[5]

Принцип работы телескопа заключается не в увеличении объектов, а в сборе света. Чем больше у него размер линзы или зеркала, тем больше света он собирает.

Вывод: Телескоп представляет собой трубу, установленную на монтировке, снабженной осями для наведения на объект наблюдения и слежения за ним. Визуальный телескоп имеет объектив и окуляр. Линза, обращенная к объекту наблюдения, называется объективом, а линза, к которой прикладывает свой глаз наблюдатель –окуляр.

Глава 3. Виды телескопов. [6]

Самые распространенные типы оптических устройств – рефракторы и рефлекторы. Первый тип имеет объектив, выполненный из системы линз, а второй – зеркальный объектив.

Рефракторы – это первые телескопы, изобретенные человеком. (Приложение №1, рис. 1) В таком телескопе за сбор света отвечает двояковыпуклая линза, которая выступает в роли объектива. Ее действие строится на основном свойстве выпуклых линз – преломлении световых лучей и их сборе в фокусе. Отсюда и название — рефракторы (от латинского refract — преломлять).

Рефрактор Галилея был создан в 1609 году. (Приложение №1, рис.1) В нем были использованы две линзы, с помощью которых собиралось максимальное количество звездного света. Первая линза, которая выступала в роли объектива, была выпуклой и служила для сбора и фокусировки света на определенном расстоянии. Вторая линза, играющая роль окуляра, была вогнутой и использовалась для превращения сходящего светового пучка в параллельный. С помощью системы Галилея можно получить прямое, неперевернутое изображение, качество которого сильно страдает от хроматической аберрации. Аберра́ция оптической системы — ошибка или погрешность изображения в оптической системе, вызываемая отклонением луча от того направления, по которому он должен был бы идти в идеальной оптической системе. Эффект хроматической аберрации можно увидеть в виде ложного прокрашивания деталей и границ объекта.

Рефрактор Кеплера – более совершенная система, которая была создана в 1611 году. Здесь в роли окуляра использовалась выпуклая линза, в которой передний фокус был совмещен с задним фокусом линзы-объектива. От этого итоговое изображение было перевернутым, что не принципиально для астрономических исследований.

Для данной схемы также была характерна хроматическая аберрация, впрочем эффект от нее можно было нивелировать, увеличив фокусное расстояние. Именно поэтому телескопы того времени имели огромное фокусное расстояние с трубой соответствующего размера, что вызывало серьезные трудности при проведении астрономических исследований.

В начале XVIII века появился ахроматический рефрактор, который популярен и в сегодняшние дни. Объектив данного прибора сделан из двух линз, изготовленных их различных сортов стекла. Одна линза – собирающая, вторая – рассеивающая. Такая структура позволяет серьезно уменьшить хроматическую и сферическую аберрации. А корпус телескопа остается весьма компактным. Сегодня созданы рефракторы апохроматы, в которых влияние хроматической аберрации сведено к возможному минимуму.

Достоинства рефракторов:

• Простая конструкция, легкость в эксплуатации, надежность;

• Быстрая термостабилизация;

• Нетребовательность к профессиональному обслуживанию;

• Идеален для исследования планет, Луны, двойных звезд;

• Превосходная цветопередача в апохроматическом исполнении, хорошая – в ахроматическом;

• Система без центрального экранирования от диагонального или вторичного зеркала. Отсюда высокая контрастность изображения;

• Отсутствие воздушных потоков в трубе, защита оптики от грязи и пыли;

• Цельная конструкция объектива, не требующая регулировок со стороны астронома.

Недостатки рефракторов:

• Высокая цена;

• Большой вес и габариты;

• Небольшой практический диаметр апертуры;

• Ограниченность в исследовании тусклых и небольших объектов в далеком космосе.

Сейчас также используют радиотелескопы и космические телескопы. Для исследования космических объектов в радиодиапазоне применяют радиотелескопы. Основными элементами радиотелескопов являются принимающая антенна и радиометр — чувствительный радиоприемник, перестраиваемый по частоте, и принимающая аппаратура.

Вывод: По оптической схеме различают три основных типа телескопов: телескоп-рефрактор, телескоп-рефлектор и зеркально-линзовый телескоп. (Приложение №1, рис. 1, 2, 3)

Глава 4. Определение фокусного расстояния собирающихся линз [8]

Цель работы. Ознакомление с простейшими оптическими системами и определение фокусного расстояния собирающей линзы.

Приборы и материалы: прибор по изучению оптики, собирающие линзы, экран, электрическая лампочка, линейка, лабораторный источник питания, ключ, соединительные провода.

Порядок выполнения работы:

1) опыт (Приложение №2)

1.Положила на стол линейку, у конца которой установила экран.

Между окном и экраном установила линзу. Перемещала линзу вдоль линейки до тех пор, пока не получила на экране изображение окна.

2. Измерила расстояние от линзы до изображения – это будет фокусное расстояние линзы F (оно будет тем точнее, чем дальше находится линза от окна).

3. Выбрала линзу с большим фокусным расстоянием большего диаметра (объектив), с меньшим фокусным расстоянием и меньшего диаметра (окуляр). (Приложение №2, таблица 1)

2) опыт (Приложение №2, рис.3)

1. Взяла прибор по изучению оптике.

2. Установила его у экрана.

3. На магнитной линейке установила линзу и источник света. Двигала линзу пока не получила на экране четкое изображение.

4. Измерила расстояние от предмета до линзы (d), от изображения до линзы (f).

5. Определила фокусное расстояние и оптическую силу линзы по формуле: D=

Этот опыт я проводила с целью закрепления формулы тонкой линзы, так как линзы используемые в этом опыте не брались для изготовления телескопа, то все полученные результаты остались на черновике.

3) опыт (Работала только с линзами, выбранными в первом опыте.) (Приложение №2)

Проделала аналогичный опыт, используя в качестве предмета лампочку.

Определила фокусное расстояние и оптическую силу линзы по формуле:

D= (Приложение №2, таблица 2)

Опыт выполняла три раза с разными линзами. Для каждого опыта находила среднее значение фокусного расстояния.

Вывод: В ходе работы, я познакомилась с простейшими оптическими системами и определила фокусное расстояние собирающей линзы, её оптическую силу. Также в ходе работы я установила, что для изготовления телескопа мне подходит линза под №1 и №2, так как они дают большее увеличение:

Г= = =10 (Приложение №2)

F₁— фокусное расстояние объектива; F₂— фокусное расстояние окуляра.

Глава 5. Изготовление телескопа. [2] (Приложение №3)

Я подобрала материалы для того чтобы начать сборку аппарата: [7]

1. 3,4-диоптриевая линза или ее заготовка. Диаметр заготовок будет около восьмидесяти миллиметров. (Приложение №2)

2. В качестве окуляра можно взять обычную лупу тридцатимиллиметрового диаметра. (Приложение №2)

Из чего же сделать корпус для нашего будущего оптического помощника?

3. Отлично подойдут пластиковые бутылки.

Одна (та, что короче) будет вставляться во вторую, с большим диаметром и более длинную.

4. Ручка для телескопа (корпус от лупы).

Сборка телескопа:

Линза для объектива закрепляется в маленькой трубе (более короткая бутылка) выпуклостью наружу. Я её закрепила с помощью двустороннего скотча, дополнительное соединение дает корпус от лупы, который является также ручкой для телескопа.

Затем на другой бутылке (горлышке) закрепила окуляр. Фокусировать изображение необходимо с помощью расстояния от объектива до окуляра. Для этого окулярный узел перемещается в основной трубе. Так как трубы должны быть хорошо прижаты вместе, то необходимое положение будет надежно зафиксировано. Процесс настройки удобно производить на больших ярких телах, например, Луне, также и соседний дом подойдет. При сборке очень и их центры были на одной прямой. Используя оптические линзы 0,6 диоптрий, которые имеют фокусное расстояние примерно два метра, можно добиться увеличения диафрагмы и сделать приближение на нашем телескопе гораздо больше, однако стоит понимать, что корпус при этом тоже увеличится.

Вывод: Я изготовила простейший телескоп и рассмотрела лунные кратеры, созвездия. Но у моего телескопа есть минусы: малое увеличение, отсутствие устойчивого крепления и аберрация, но он легкий и недорогой.

Заключение.

Я, долгое время работала над проектом «Телескоп своими руками». В результате этого проекта я узнала:

1. историю и развитие телескопа;

2. изготовила телескоп своими руками;

3. использовала этот прибор для наблюдения за ночным небом.

В ходе выполнения работы были решены следующие задачи:

-рассмотрела историю создания телескопа;

-рассмотрела устройство и принцип работы телескопа;

-нашла фокусное расстояние собирающей линзы;

-сделала телескоп-рефрактор;

-продемонстрировала работу телескопа;

-подтвердила нашу гипотезу: сделанный телескоп — это оптический прибор для наблюдения за ночным небом.

В ходе выполнения работы, я пришла к следующим выводам:

• Телескоп- астрономический оптический прибор, предназначенный для наблюдения небесных тел: звёзд, планет, туманностей, метеоров, комет, искусственных спутников и т. п. Первый телескоп был построен в 1609 году итальянским астрономом Галилео Галилеем.

• Телескоп представляет собой трубу, установленную на монтировке, снабженной осями для наведения на объект наблюдения и слежения за ним. Визуальный телескоп имеет объектив и окуляр. Линза, обращенная к объекту наблюдения, называется объективом, а линза, к которой прикладывает свой глаз наблюдатель –окуляр.

• По оптической схеме различают три основных типа телескопов: телескоп-рефрактор, телескоп-рефлектор и зеркально-линзовый телескоп.

• В ходе работы, я познакомилась с простейшими оптическими системами и определила фокусное расстояние собирающей линзы.

• Я изготовила простейший телескоп и рассмотрела лунные кратеры, созвездия. Но у моего телескопа есть минусы: малое увеличение, отсутствие устойчивого крепления и аберрация, но он легкий и недорогой.

В настоящее время развитие цивилизации определяется астрономическими исследованиями, так как они позволяют нам прикоснуться к тайнам Вселенной. С помощью телескопа, изготовленного своими руками, мне удалось заглянуть в космические дали и увидеть недоступные небесные объекты. Изготовление этого прибора позволила мне лучше разобраться с темой по физике: «Линза». Этот прибор мы сможем в дальнейшем использовать на уроках астрономии, надеюсь усовершенствовать свой телескоп, т.е. добиться большего увеличения.

Источники и литература, интернет-ресурсы

1. Ожегов С.И., Толковый словарь русского языка. — М.: Российская АН.; Российский фонд культуры, 1996г., 928с.

2. Наумов Д.А., Изготовление оптики для любительских телескопов-рефлекторов и ее контроль. М.: Наука, 1988г.

3. Физика. 11 класс/ Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, В. М. Чаругин- М.: Просвещение, 2010г., 400с.

4. https://sites.google.com/site/sdelatteleskop/home/istoria-sozdania-teleskopa-osnovnye-istoriceskie-vehi—izobretenie-teleskopov

5. https://xreferat.com/102/2395-1-ustroiystvo-naznachenie-princip-raboty-tipy-i-istoriya-teleskopa.html

6. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF

7. https://www.syl.ru/article/182339/new_kak-sdelat-teleskop-svoimi-rukami-kak-sdelat-moschnyiy-kachestvennyiy-teleskop-v-domashnih-usloviyah

8. http://web-local.rudn.ru/web-local/uem/ido/8/h23.htm

Приложение 1.

Виды телескопов.

а) рефракторы

рис.1

б) рефлекторы

рис.2

в) зеркально-линзовый

рис.3

Приложение 2.

Результаты лабораторной работы

Определение фокусного расстояния собирающей линзы.

Цель работы. Ознакомление с простейшими оптическими системами и определение фокусного расстояния собирающей линзы.

Приборы и материалы: прибор по изучению оптики, собирающие линзы, экран, электрическая лампочка, линейка, лабораторный источник питания, ключ, соединительные провода.

Ход работы:

Работу выполняла согласно указаниям, результаты занесла в таблицу.

Опыт №1 Таблица №1

рис.1 рис. 2

Вывод: в ходе работы я установила, что для изготовления телескопа мне подходит линза под №1 и №3, так как они дают большее увеличение:

Г= = =10

F₁— фокусное расстояние объектива; F₂— фокусное расстояние окуляра.

Опыт №2

рис.3

Опыт №3 (работала с линзами, выбранными в первом опыте)

Таблица № 2

рис.4

Линза под №1 и №3 дают увеличение:

Г= = ≈9

F₁— фокусное расстояние объектива; F₂— фокусное расстояние окуляра.

Нашла F_1ср=(0,33м+0,26м):2≈0,30м D_ср=(3+3,8):2=3,4дптр.

Следовательно, Г== ≈10

Вывод: В ходе работы, я познакомилась с простейшими оптическими системами и определила фокусное расстояние собирающей линзы, её оптическую силу. Сравнила результаты опытов №1 и №3. Фокусное расстояние первой линзы не значительно отличаются, объяснить это можно погрешностями измерений.

Приложение 3.

Изготовление телескопа.

Как своими руками сделать бинокль

Человеческое любопытство не знает границ. Нам всегда хочется заглянуть в самые далекие уголки нашего мира, в те уголки, до которых нельзя добраться. Именно это желание подтолкнуло человека создать такой оптический прибор как бинокль.
Сегодня разновидностей биноклей огромное количество, от самых простых до таких, которые даруют возможность видеть в темноте и записывать изображение. Устройство бинокля тоже различается в зависимости от оптических систем. Мы попробуем сделать простенький прибор, который позволит сделать первые шаги в наблюдательной астрономии.

Для изготовления понадобится:

• Очки. В принципе подойдут любые, но желательно с круглыми линзами и небольшим увеличением.
• Две одинаковые лупы. Они должны быть обязательно одинаковые, в противном случае смотреть в бинокль будет некомфортно, т.к., каждая лупа будет давать разное увеличение. Желательно использовать лупы в оправе («часовые») их легче прикрепить к тубусу.
• Листы ватмана или другой плотной бумаги.
• Скотч.
• Черная краска.
• Коробок спичек.

Теория

Прежде чем мы узнаем как своими руками сделать бинокль и приступим к непосредственному изготовлению, необходимо кое в чем разобраться. Конструкция нашего прибора будет системы Кеплера. Как известно, увеличение зрительной трубы этой системы — (K), равно отношению фокусного расстояния объектива (у нас это линзы очков) – (F), к фокусному расстоянию окуляра (лупа) – (f).

То есть, получаем такую формулу:

K = F / f

Как определить фокусное расстояние? Делается это просто: линзу направляем на источник света (электрическая лампа), с обратной стороны линзы подставляем белый экран (лист бумаги), затем постепенно отодвигаем экран от линзы и добиваемся четкого изображения источника света на листе. Измерив расстояние между линзой и экраном, мы получим фокусное расстояние. Согласно практике f обычно находится в интервале от 0.03 до 0.09 метра, а F от 0.3 до 0.9 метра. Исходя из этого, можно сделать вывод, что увеличение нашего самодельного бинокля будет около 10 крат.
Подбирая линзы для прибора, можно менять увеличение в любую сторону, но гнаться за слишком большим увеличением все же не стоит, причиной этого является уменьшение светосилы и поля зрения бинокля.

Как сделать бинокль

Ну вот с теорией вроде бы разобрались, линзы подобрали, фокусные расстояния вычислили, теперь можно перейти непосредственно к сборке прибора.

Берем два листа плотной бумаги и окрашиваем их с одной стороны черной краской. Затем скручиваем из них две трубы, скручивать нужно таким образом, чтобы окрашенная сторона оказалась внутри (это исключит засветку при наблюдении). Длина каждой из труб должна быть примерно равна фокусному расстоянию объектива (F).

1. Прикладываем очки к трубкам и скотчем закрепляем дужки к бумаге.
2. Изготавливаем трубки для окуляров (они должны быть тоже окрашены с внутренней стороны). Прикрепляем к ним часовые лупы. Окулярные трубки должны входить в объективные с небольшим трением (усилием). Впоследствии при наблюдении, их нужно будет перемещать для наведения резкости самодельного бинокля.
3. Между трубками объективов вставляем коробок спичек и закрепляем его скотчем.

Прибор готов. Стоит сразу отметить, что изображение в нем будет перевернутое. Если бинокль будет использоваться для наблюдения за звездами, то этот недостаток не играет никакой роли (ведь в космосе нет понятий «верх» и «низ»). Но если использовать прибор для наблюдения за наземными объектами, то следует сделать оборачивающую систему. Делается это добавлением к конструкции еще одной линзы.

Оборачивающая система

Добавляем к каждой трубке лупу. Располагаем их после окуляра, расстояние подбирается экспериментально (выйдет около f*2). Во время эксперимента, вы скорее всего обнаружите интересный факт: если после того как оборачивающий эффект появиться отодвигать линзу еще, то начнет расти кратность бинокля. Таким образом, можно довести увеличение до 50 крат, при приемлемой видимости.
Если деталей для изготовления бинокля не хватает, то можно сделать зрительную трубу (ее устройство показано на представленной выше схеме).

На что способен самодельный бинокль

Хоть получившийся прибор не такой сложный (в плане оптической системы), тем не менее, он значительно расширяет возможности наших глаз. Если взглянуть через него на ночное небо, можно увидеть миллионы новых звездочек, которые невооруженным взглядом вообще не видны. Взглянув на юпитер, можно заметить его спутники. Ну конечно же луна приоткроет вам свои тайны.
Также можно наблюдать за пятнами на солнце. Для этого изображение бинокля проецируйте на непрозрачный экран.

Внимание! Ни в коем случае не смотрите через бинокль / зрительную трубу, на солнце это может привести к сильнейшему ожогу сетчатки глаза, что впоследствии может стать причиной слепоты.

Если хочется вывести изображение на монитор компьютера, кто к окуляру прикрепляем вебкамеру, предварительно отсоединив у нее свой объектив. Расстояние от окуляра до матрицы камеры подбирается экспериментально.

Вот таким несложным способом, можно смастерить своими руками простенький бинокль, который возможно положит начало конструированию более сложных приборов.