Как сделать телескоп из стекол для очков


Если у вас нет настоящего телескопа, вы можете построить небольшой самодельный из обыкновенных двояковыпуклых стекол для очков, которые продаются в аптеках. Если такое стекло направить на какой-нибудь далекий предмет, а за стеклом передвигать лист белой бумаги, то на бумаге получится перевернутое изображение предмета. Расстояние от стекла до изображения называют главным фокусным расстоянием.

У каждого стекла есть свое главное фокусное расстояние. Легче всего заметить изображение и измерить главное фокусное расстояние, если направить стекло на солнце. Но не нужно долго держать бумагу: она может загореться, потому что стекло собирает много тепла.

Если через двояковыпуклое стекло рассматривать не очень далекие предметы, они покажутся близкими и большими. Обычно для этого применяют более толстые в середине стекла: у них главное фокусное расстояние небольшое, всего несколько сантиметров. Двояковыпуклые стекла для рассматривания близких предметов называют лупами. Лупу можно купить в магазине.

В телескопах есть два двояковыпуклых стекла. Первое (его называют объективом) имеет фокусное расстояние в десятки или сотни сантиметров; оно дает изображение. Второе стекло — это лупа. Через нее можно рассматривать это изображение. Лупу в телескопах называют окуляром. Окуляр имеет фокусное расстояние всего в несколько сантиметров.

Схема астротрубы.
Схема астротрубы.

Если установить объектив и окуляр друг от друга на расстоянии, равном сумме их фокусных расстояний, и, наведя на отдаленный предмет, посмотреть через окуляр, то этот предмет покажется ближе и больше.

Число, которое указывает, во сколько раз предмет кажется в телескопе больше, чем для невооруженного глаза, называют увеличением трубы. Его можно приблизительно определить, глядя на далекий предмет одним глазом через эти стекла, а другим — непосредственно. Но точнее можно определить увеличение трубы, если измерить фокусное расстояние каждого стекла, а затем разделить главное фокусное расстояние объектива на главное фокусное расстояние окуляра. Частное от деления и будет показывать увеличение. Например, если главное фокусное расстояние объектива 100 см, а окуляра 5 см, то увеличение будет 100:5=20.

Но увеличение телескопов ограниченно. Даже в специально построенных телескопах нельзя получать любые увеличения (потому что объективы дают не вполне четкие изображения). А при больших увеличениях каждая, даже и очень малая, нечеткость становится заметной. Тем более нельзя получать большие увеличения, используя простые выпуклые стекла для очков, которые имеются в аптеке.

Наилучшие увеличения для самодельной трубы — от 20 до 40 раз. Их можно получить подбором разных стекол, но удобнее для объектива выбрать стекла с не очень большим фокусным расстоянием, чтобы труба не была слишком длинной и громоздкой. Лучше всего приобрести стекло для объектива с фокусным расстоянием 100 см, а для окуляра — с фокусными расстояниями 5 или 2,5 см.

Два стекла для двух разных окуляров нужны потому, что одни светила, например Луну, лучше рассматривать с увеличением в 40 раз, а другие, менее яркие — с увеличением в 20 раз.

Для объектива вполне годятся те самые выпуклые стекла, которые вставляют в очки. Такие стекла называются конвексом. Их свойства обозначаются диоптриями. Если конвекс имеет 2 диоптрии, то, не делая измерений, можно рассчитать его главное фокусное расстояние. Для этого достаточно 100 см разделить на два. А чтобы рассчитать число диоптрий по главному фокусному расстоянию, нужно 100 см разделить на главное фокусное расстояние, выраженное в сантиметрах. Так как в аптеках стекла обозначают диоптриями, то мы даем таблицу, в которой указано число диоптрий и фокусное расстояние некоторых стекол.

число диоптрий Главное фокусное
расстояние в см
20 5
10 10
5 20
4 25
3 33
2 50
1,5 67
1,0 100
0,75 133

Если в магазине не будет стекла ровно в 1 диоптрию, то берите такое, чтобы его число диоптрий мало отличилось от единицы, например 1,25 или 0,75. Тут же подберите и небольшую лупу. Ее фокусное расстояние можно определить сразу. Для этого надо направить лупу на какой-нибудь светящийся предмет (например, лампочку) и посмотреть, где получается изображение. Если на оправе лупы указано увеличение (например, х5), то ее фокусное расстояние можно найти, разделив 25 см на это увеличение.

Успешно наблюдать небесные светила в астрономическую трубу можно только в том случае, если она устойчиво стоит на какой-нибудь подставке. Если держать ее в руках, то нельзя увидеть подробности на светиле: ведь рука обязательно будет едва заметно дрожать, а эта дрожь при рассматривании светила в трубу становится более заметна. Кроме того, в телескоп видна только небольшая часть неба, и навести трубу на звезду или какую-нибудь планету нелегко. Поэтому все трубы для астрономических наблюдений делают всегда на подставках, которые называют штативами. Штатив имеет приспособление, облегчающее наводку — искатель.

На рис. ниже изображена самодельная труба в собранном виде. Она стоит на треногом штативе, и ее можно поворачивать вправо, влево, вверх и вниз; сбоку на ней есть две пластинки (одна с маленьким отверстием — глазком), служащие искателем.

Прежде чем наблюдать небо, сделайте трубу с искателем, а затем и штатив. Если у вас есть крепкая фотографическая тренога со штативной головкой, то можно прикрепить трубу прямо к этой головке.

Для трубы телескопа можно взять легкую металлическую трубку или скатать трубку из плотной бумаги, проклеив ее. Так как трубка должна быть длиной в 1 м и не прогибаться, ее можно укрепить на деревянной планке. На рисунке показано, как это делается.

Из жести от консервной банки или из толстого картона вырежьте ножницами стойку для объектива так, как это показано на рисунке. Внутри стойки прорежьте круглое отверстие, чтобы его поперечник был на 5—8 мм меньше стекла объектива. Прорежьте жесть в трех местах так, чтобы можно было, загнув полоски вверх, вложить объектив. Затем осторожно (не раздавив стекла — оно тонкое) загните полоски и закрепите объектив. В отогнутой вниз полосе заранее пробейте два небольших отверстия для шурупов, причем одно из них несколько больше диаметра шурупа (они нужны для того, чтобы привинчивать объектив к деревянной планке).

Теперь приготовьте ровную, хорошо отструганную планку прямоугольного сечения (в разрезе) со сторонами 3x4 см. Ровно по середине планки проведите по линейке прямую линию. Привинтите шурупами с круглой головкой в передней ее части стойку с объективом так, чтобы она шла как раз поперек (под прямым углом) проведенной линии. Измерьте расстояние от середины объектива до планки (в миллиметрах).

Чертежи самодельной астротрубы и вид собранной трубы.
Чертежи самодельной астротрубы и вид собранной трубы.

Скатайте из плотной бумаги трубку длиной 10 см. Ее поперечник должен быть вдвое больше, чем расстояние от середины объектива до планки. Чтобы это сделать лучше и точнее, возьмите круглую деревянную скалку, трубку или даже аптечную склянку с подходящим поперечником. Скалку или склянку положите на край бумаги и оберните ее бумагой. После одного оборота оставшуюся часть бумаги промажьте (но не густо) клеем и еще раз оберните. Так нужно делать до тех пор, пока не накатается бумага в 2—3 мм толщины. Когда трубка будет готова, поставьте ее в сухое место для просушивания. Только после этого осторожно снимайте трубку, слегка вращая ее.

Таким же способом сделайте вторую трубку такой же длины, которая плотно входила бы в первую. Обе трубки будут служить для окуляра.

Большую трубку надо прикрепить к планке; меньшая будет в нее вдвигаться и выдвигаться так, чтобы четко видеть изображение рассматриваемого предмета.

Для укрепления окуляра вырежьте из жести кружок поперечником на 3 см больше, чем поперечник меньшей трубки; прорежьте на нем отверстие и укрепите окуляр так же, как и объектив.

Выступы кружка из жести загните и, наложив кружок на меньшую (вдвижную) трубку, ровно замотайте мягкой проволокой для звонков.

Перед окончательной установкой надо отметить место главного фокуса объектива. Направьте днем планку с объективом на отдаленный предмет или на Солнце и, передвигая белую бумажку или матовое стекло там, где должен быть фокус, отметьте карандашом на планке место, где получается самое четкое изображение. Затем спилите планку, отступя от отметки на 2 см в сторону объектива.

В этом месте и надо прикрепить широкую трубку окуляра так, чтобы ее край приходился вровень с обрезом и направление трубки шло по направлению прочерченной линии.

Наиболее прочно можно прикрепить трубку окуляра полосками из жести, охватывающими трубку и привинченными к сторонам планки.

Окулярную трубку и стекла окуляра можно сделать и другими способами.

Для хорошей видимости важно, чтобы трубка окуляра была направлена на объектив, а середина окуляра была на том же расстоянии от планки, что и середина объектива. Кроме того, надо, чтобы объектив и окуляр стояли точно поперек планки. Пространство от объектива до окуляра пока еще открыто, и в окулярную трубку попадает свет сбоку. Это мешает наблюдениям. Чтобы посторонний свет не мешал, можно куском черной бумаги закрыть все пространство между объективом и окуляром. Наиболее подходит для этого черная фотобумага (в которую завертывают фотопластинки). Приготовьте цельный (или склеенный из отдельных кусков) лист такой бумаги, потом наложите его на стойку объектива и окулярную трубку, а края бумаги заверните и кнопками прикрепите к планке. Таким образом у вас получится труба на деревянной жесткой основе.

Надо сделать искатель к трубе, потому что в трубу видна только небольшая часть неба и юному астроному трудно «нацелиться» на светило.

Искатель к трубе делается также из жести в виде двух пластинок. В одной есть большое круглое отверстие, в котором крест-накрест натянуты две проволочки, как показано на рисунке.

В другой пластинке отверстие поперечником в 5 мм. Обе пластинки должны быть совершенно одинаковыми, чтобы можно было их загнуть и привинтить к обоим концам планки.

Основание штатива можно сделать в виде трехгранника, привинтив к нему ножки шурупами. На трехграннике есть вертикальный стержень, на который насаживается деревянная планка. Чтобы прикрепить к ней трубку, надо по краям основной планки привинтить две выступающие дощечки и затянуть болтом.