Телескоп своїми руками

Телескоп, винайдений більше 350 років тому, дозволив нам як би наблизитися до далеких світів всесвіту Бездоганно точний оптичний прилад, побудований на спеціальних заводах, він допомагає вченим-астрономам розкривати таємниці природи.

Багато хто не знає, що можна займатися дослідженням всесвіту, користуючись саморобним телескопом. для виготовлення його абсолютно не обов'язкові високоточні верстати і випробувальні лабораторії. Рефрактор або рефлектор?

Мова йде не про зорових трубках з очкових стеклами або лінзами. Зробити таку трубу найпростіше, але вона дає дуже малі збільшення і невиразне, оточене райдужним ореолом зображення.

Труба з очкових стекол - це, по суті, найпростіший рефрактор з одиночної лінзою замість об'єктива. Промені світла, що йдуть від спостережуваного предмета, збирає в трубі лінзовий об'єктив. Щоб знищити райдужну забарвлення зображення хроматичну аберацію, - використовують дві лінзи з різних сортів скла. Кожна поверхня у цих лінз Повинна мати свою кривизну, а

всі чотири поверхні - бути співісними. Виготовити такий об'єктив в аматорських умовах практично неможливо. Дістати ж хороший, нехай навіть невеликий, лінзовий об'єктив для телескопа важко.

Н0 є інша система - телескоп. або рефлектор. У ньому об'єктивом служить увігнуте дзеркало, де точну кривизну потрібно надати тільки однієї поверхні, що відбиває. Як же він влаштований?

Від об'єкта, що спостерігається (рис. 1) йдуть промені світла. Головне увігнуте (в найпростішому випадку - сферичне) дзеркало 1, що збирає ці промені, дає в фокальній площині зображення, яке розглядається в окуляр 3. На шляху пучка променів, відбитих від головного дзеркала, вміщено невелике плоске дзеркальце 2, розташоване під кутом 45 градусів до оптичної осі головного. Воно відхиляє конус променів під прямим кутом, щоб спостерігач не загороджував головою відкритий кінець труби 4 телескопа. Збоку на трубі проти діагонального плоского дзеркальця прорізано отвір для виходу конуса променів і укріплений окулярний тубус 5. Незважаючи на те. що відображає поверхню обробляється з дуже високою точністю - відхилення від заданого розміру не повинно перевищувати 0,07 мікрона (сім стотисячних міліметра), - виготовлення такого дзеркала цілком доступно школяреві.

Спочатку вирізати головне дзеркало.

Головне увігнуте дзеркало можна зробити зі звичайного дзеркального, настільного або вторинного скла. Воно повинне мати достатню товщину і бути добре відпаленим. Погано Відпалений скло сильно жолобиться при зміні температури, а від цього форма поверхні дзеркала спотворюється. Оргскло, плексиглас і інші пластмаси не годяться взагалі. Товщина дзеркала повинна бути трохи більше 8 мм. діаметр не більше 100 мм. Під відрізок металевої труби відповідного діаметру з товщиною стінок 02-- 2 мм наноситься кашка з порошку наждаку або карборунда з водою. З дзеркального скла вирізаються два диска. Вручну зі скла товщиною 8 - 10 мм можна вирізати диск Діаметром 100 мм приблизно за годину для полегшення роботи можна застосувати станочек (рис. 2).

На підставі 1 укріплена рама

3. Через середину її верхньої поперечини проходить вісь 4, забезпечена ручкою 5. На нижньому кінці осі укріплено трубчасте свердло 2, на верхньому - вантаж б. Ось свердла можна забезпечити підшипниками. Можна зробити моторний привід, тоді не доведеться крутити рукоятку. Станочек виготовляється з дерева або металу.

Якщо покласти один скляний диск на інший і, намазав дотичні поверхні кашкою з абразивного порошку з водою, рухати верхній диск до себе і від себе, в той же час рівномірно обертаючи обидва диска в протилежних напрямках, то вони будуть прішліфовивать один до іншого. Нижній диск поступово стає все більш опуклим, а верхній - увігнутим. Коли буде досягнутий потрібний радіус кривизни - що перевіряється по глибині центру виїмки - стрілкою кривизни, - переходять до дрібнішим порошків абразиву (поки скло не стане темно-матовим). Радіус кривизни визначається за формулою: Х =

де у - радіус головного дзеркала ;. Р - фокусна відстань.

для першого саморобного телескопа діаметр дзеркала (2у) вибирають рівним 100-ь 120 мм; Ф - 1000-- 1200 мм. Увігнута поверхню верхнього диска і буде відбиває. Але її ще потрібно відполірувати і покрити светоотражающим шаром.

Як отримати точну сферу

Наступний етап - полірування.

Інструмент - все той же другий скляний Диск. Його потрібно перетворити в полировальник, а для цього на поверхню нанести шар смоли з домішкою каніфолі (суміш надає полірують шару велику твердість).

Варять смолу для полірувальником так. У невеликій каструлі на слабкому вогні розплавляється каніфоль. а потім в неї додаються невеликі шматочки м'якої смоли. Суміш розмішується паличкою. Визначити заздалегідь співвідношення каніфолі і смоли важко. Добре остудивши краплю суміші, потрібно її випробувати на твердість. Якщо ніготь великого пальця при сильному натиску залишає неглибокий слід - твердість смоли близька до необхідної. доводити смолу до кипіння і утворення міхурів не можна вона буде непридатна для роботи. На шарі полировальной суміші прорізається мережу поздовжніх і поперечних канавок для того, щоб поліруючий речовина і повітря вільно циркулювали під час роботи і ділянки смоли Давали хороший контакт з Дзеркалом. Полірування робиться так само, як шліфування: дзеркало рухається вперед і назад; крім того, і полировальник і дзеркало повертають потроху в протилежних напрямках. Щоб отримати максимально точну сферу, під час шліфування й полірування дуже важливо дотримуватися певний ритм рухів, рівномірність в довжині «штриха» і поворотах обох стекол.

Вся ця робота робиться на простому саморобному станочке (рис. 3), схожому по конструкції з гончарним. На підставі з товстої дошки поміщений обертається дерев'яний столик з віссю, що проходить крізь підставу. На цьому столику зміцнюється шлифовальщик або полировальник. Щоб дерево не коробів, його Просочують маслом, парафіном або водоупорной фарбою.

На допомогу приходить прилад Фуке

Чи можна, не звертаючись в спеціальну оптичну лабораторію, перевірити, наскільки точною вийшла поверхню дзеркала? Можна, якщо використовувати прилад, сконструйований близько ста років тому знаменитим французьким фізиком Фуко. Принцип його роботи дивно простий, а точність вимірювання - до сотих часток Мікрояа. Відомий радянський вчений-оптик Д. Д. Максутов в юності зробив прекрасне параболічне дзеркало (а параболічну поверхню отримати набагато важче, ніж сферу), використовуючи для його випробування саме цей прилад, зібраний з гасової лампи, шматка полотна від пилки-ножівки і дерев'яних брусків . Ось як він працює (рис. 4)

Точкове джерело світла І, - наприклад, прокол у фользі освітленій яскравою лампочкою, - знаходиться поблизу центру кривизни Про дзеркала З. Дзеркало злегка повернене з таким розрахунком, щоб вершина конуса відображених променів О1 розташовувалася трохи осторонь від самого джерела світла. Цю вершину може перетинати тонкий плоский екран Н з прямолінійним краєм - «ніж Фуко». Помістивши очей позаду екрану поблизу точки, де сходяться відбиті промені, Ми побачимо, що все дзеркало як би залито світлом. Якщо поверхню дзеркала точно сферична, то при перетині екраном вершини конуса, все дзеркало почне рівномірно гаснути. А сферична поверхню (не сфера) ні - може зібрати всі промені в одній точці. Частина з них перетнеться перед екраном, частина - позаду нього. Тоді ми бачимо рельєфну тіньову картину »(рис. 5), за якою можна дізнатися, які відхилення від сфери є на поверхні дзеркала. Змінюючи певним чином режим полірування, їх можна усунути.

Про чутливості тіньового методу можна судити з такого досвіду. Якщо прикласти до поверхні дзеркала на кілька секунд палець і потім подивитися, користуючись тіньовим приладом; то на тому місці, де був прикладений палець, буде видно бугор з досить

помітною тінню, поступово зникає. Тёневой прилад чітко показав нікчемність піднесення, яке утворилося від нагрівання ділянки дзеркала при зіткненні з пальцем. Якщо «ніж Фуко гасить все дзеркало одночасно означає поверхню його - справді точна сфера.

Ще кілька важливих порад

Коли дзеркало відполіроване і його поверхня точно доведена до заданої форми, що відображає увігнуту поверхню потрібно алюмінійовані або посріблити. Що відображає шар алюмінію дуже довговічний, але покрити їм дзеркало можна тільки на спеціальній установці під вакуумом. На жаль, у любителів таких установок немає. Зате посріблити дзеркало можна і вдома. Шкода тільки, що срібло досить швидко тьмяніє і світловідбиваючий шар доводиться відновлювати.

Гарне головне дзеркало для телескопа - основне. Плоске ж діагональне дзеркало в невеликих телескопах-рефлекторах може бути замінено призмою з повним внутрішнім віддзеркаленням, застосовуваної, наприклад, в призматичних біноклях. Звичайні плоскі дзеркальця, що вживаються в побуті, для телескопа не годяться.

Окуляри можна підібрати від старого мікроскопа або геодезичних приладів. В крайньому випадку, окуляром може служити і одинарна двоопуклої або плосковипуклая лінза.

Труба (тубус) і вся установка телескопа можуть бути виконані в найрізноманітніших варіантах - від найпростішого, де матеріалом служать картон, дощечки і дерев'яні брусочки (рис. 6), до вельми досконалих. з Деталями і спеціально відлитими виточеними на токарному верстаті. Але головне міцність, стійкість труби. Інакше, особливо при великих збільшеннях, зображення буде тремтіти і навести окуляр на різкість буде важко, а працювати з телескопом незручно

Тепер головне - терпіння

Зробити телескоп, що дає дуже хороші зображення при збільшеннях до 150 разів і більше, може школяр 7-8-го класу. Але ця робота вимагає великого терпіння, наполегливості і акуратності. Зате яку радість і гордість повинен відчувати той, хто знайомиться з космосом за допомогою точного оптичного приладу - телескопа, зробленого своїми руками!

ВИГОТОВЛЕННЯ ДЗЕРКАЛА ТЕЛЕСКОПА