Как поставить линзы на подзорной трубе. Изготавливаем деревянный телескоп своими руками

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.

Итак, вы решили сделать подзорную трубу и приступаете к делу. Прежде всего вы узнаете, что простейшая подзорная труба состоит из двух двояковыпуклых линз – объектива и окуляра, и что увеличение подзорной трубы получается по формуле K = F / f (отношение фокусных расстояний объектива (F) и окуляра (f)).

Вооружившись этими познаниями, вы идёте копаться в коробках с разным хламом, на чердаке, в гараже , в сарае и т. д. с четко обозначенной целью – найти побольше разных линз. Это могут быть стекла от очков (желательно круглые), часовые лупы, линзы от старых фотоаппаратов и т. д. Набрав запас линз, приступаете к измерениям. Вам нужно подобрать объектив с фокусным расстоянием F побольше и окуляр с фокусным расстоянием f поменьше.

Измерить фокусное расстояние очень просто. Линза направляется на какой-либо источник света (лампочка в комнате, фонарь на улице, солнце в небе или просто освещенное окно), за линзой располагается белый экран (можно лист бумаги, но картон лучше) и передвигается относительно линзы до тех пор, пока на нем не получится резкое изображение наблюдаемого источника света (перевернутое и уменьшенное). После этого остается измерить линейкой расстояние от линзы до экрана. Это и есть фокусное расстояние. В одиночку вы вряд ли справитесь с описанной процедурой измерения – вам будет не хватать третьей руки. Придется позвать на помощь ассистента.

Подобрав объектив и окуляр, вы приступаете к конструированию оптической системы для увеличения изображения. Берете в одну руку объектив, в другую – окуляр и сквозь обе линзы рассматриваете какой-нибудь удаленный предмет (только не солнце – запросто можно остаться без глаза!). Взаимным перемещением объектива и окуляра (стараясь, чтобы их оси оставались на одной линии) добиваетесь четкого изображения.

Получится увеличенное изображение, но все еще перевернутое. То, что вы сейчас держите в руках, стараясь сохранять достигнутое взаимное положение линз, и есть искомая оптическая система. Осталось только зафиксировать эту систему, например, поместив внутри трубы. Это и будет подзорная труба.

Но не надо торопиться со сборкой. Сделав подзорную трубу, вас не устроит изображение «вверх ногами». Эта проблема решается просто с помощью оборачивающей системы, получаемой добавлением одной или двух линз, идентичных окуляру.

Оборачивающую систему с одной соосной дополнительной линзой получите, поместив ее на расстоянии примерно 2f от окуляра (расстояние определяется подбором).

Интересно отметить, что при этом варианте оборачивающей системы удается получать бóльшее увеличение, плавно отдаляя дополнительную линзу от окуляра. Впрочем, сильного увеличения получить не удастся, если у вас не очень качественный объектив (например, стекло от очков). Чем больше диаметр объектива, тем больше будет получаемое увеличение.

Эту проблему в «покупной» оптике решают, составляя объектив из нескольких линз с разными коэффициентами преломления. Но вас эти подробности не волнуют: ваша задача – разобраться в принципиальной схеме прибора и построить по этой схеме простейшую действующую модель (не потратив ни копейки).

Оборачивающую систему с двумя соосными дополнительными линзами получите, расположив их так, чтобы окуляр и эти две линзы отстояли друг от друга на одинаковых расстояниях f.

Теперь вы представляете себе схему подзорной трубы и знаете фокусные расстояния линз, поэтому приступаете к сборке оптического прибора.
Хорошо подходят для сборки ПХВ трубы различных диаметров. Обрезков можно набрать в любой сантехнической мастерской. Если линзы не подходят по диаметру трубки(меньше), размер можно подогнать нарезав кольца из трубки близкой к размеру линзы. Кольцо разрезается в одном месте и одевается на линзу, Туго закрепляется изолентой- обматывается. Аналогично подгоняются и сами трубки, если линза больше диаметра трубки. Таким способом сборки у вас получится телескопическая подзорная труба. Удобно настраивать увеличение и резкость путем передвижением гильз прибора. Добиваться большего увеличения и качества изображения передвигая оборачивающую систему, наводки резкости двигая окуляр.

Процесс изготовления, сборки и настройки очень увлекателен.

Ниже моя труба с увеличением в 80х - почти как телескоп.

С помощью самодельного телескопа можно рассматривать поверхность Луны и даже некоторые планеты, поэтому тому, кто увлёкся астрономией, он сослужит добрую службу. Вначале надо сделать объектив. Надо взять двояковыпуклую (круглую) линзу для очков от +1 диоптрии (фокусное расстояние 100 сантиметров) до +2 диоптрий (фокусное расстояние 50 сантиметров). (Как определить фокусное расстояние по диоптриям и наоборот смотрите в статье ). Для окуляра подберём ещё одно очковое стекло или маленькую лупу с фокусным расстоянием в 2-4 сантиметра (от +50 до +25 диоптрий).

Лупы обычно продаются в пластмассовых футлярах, на которых указана степень увеличения. Например, число 2,5 означает, что лупа увеличивает в 2,5 раза. Чтобы узнать число диоптрий, это число надо умножить на 4. Лупа, увеличивающая в 2,5 раза, имеет +10 диоптрий (2,5х4=10). Для желательно подобрать лупу с увеличением от 6 до 12,5 раза.

Обе линзы закрепляют в трубках, склеенных из бумаги и зачернённых изнутри. В трубку окуляра лупу можно вклеить вместе с пластмассовым ободком; на нем только надо срезать выступ, скрепляющий ободок с футляром. Общая длина на обеих трубок должна быть на 5-10 сантиметров больше фокусных расстояний обеих линз. Например, если для объектива вы взяли стекло с фокусным расстоянием 50 сантиметров, а для окуляра – 2 сантиметра, то общая длина двух трубок должна быть 57-62 сантиметра.

Сначала склеим трубку длиной 15-20 сантиметров по диаметру линзы окуляра, затем – по диаметру объектива. Первая трубка должна входить во вторую с лёгким трением. Если разница диаметров линз слишком велика, то трубку окуляра надо сделать потолще.

Линзы закрепим на концах трубок так, как было описано в статье: . Чтобы предохранить стекла от пыли и царапин, желательно сделать картонные крышечки для трубок.

Как пользоваться самодельным телескопом

Трубку окуляра будем передвигать в большей трубке до тех пор, пока не найдём положение, при котором наблюдаемое светило станет чётко видимым. Можно заранее подсчитать, какое увеличение даёт труба (вернее, степень приближения наблюдаемого предмета к глазу): фокусное расстояние объектива надо разделить на фокусное расстояние окуляра. В приведённом выше примере (при объективе с фокусным расстоянием 50 сантиметров и при окуляре с фокусным расстоянием 2 сантиметра) увеличение будет в 25 раз (50:2=25).

Для длительных целесообразно установить на штативе так, чтобы трубку можно было поворачивать в стороны, поднимать и опускать. Для этого на круглый стержень штатива насадим трубку, согнутую из толстой жести или отрезанную от какой-нибудь длинной трубы. Сверху в трубку вставим головку штатива, к которой шурупами прикрепим согнутый из жести хомутик. В хомутике и закрепляют трубку объектива. Наклоняя и поднимая хомут, можно изменять положение телескопа по вертикали, а поворачивая головку штатива в трубке – по горизонтали.

Как делается подзорная труба

Подзорная труба делается точно также как телескоп. Только линзы для неё нужны другие. Для окуляра берут, лизну от – 16 до -20 диоптрий, а для объектива – от +4 до +6 диоптрий. Таким образом, в подзорной трубе, как и бинокле, одна , а другая вогнутая. Вследствие этого степень увеличения уменьшается, но зато увеличивается резкость. Штатив для подзорной трубы не нужен, её держат в руках, поэтому её можно брать в походы.

При наблюдении в телескоп или подзорную трубу края видимого изображения могут быть нечёткими, размытыми. Чтобы усилить чёткость, на объектив надо наложить диафрагму – колечко из чёрной бумаги с очень узким ободком. Слишком уменьшить отверстие диафрагмы (увеличивать ободок кольца) не следует, так как диафрагма уменьшит количество света, попадающего в объектив, и изображение потемнеет.

Подзорная труба имеет многовековую историю. На протяжение десятков столетий этот предмет позволял осуществлять наблюдение за объектами большой дальности. Сколько новых географических открытий обязано этому оптическому устройству! В век продвинутых технологий оно не утратило своей практической ценности. Специализированный рынок в изобилии предлагает всевозможные варианты современных оптических устройств. Вовсе не обязательно тратить на них деньги. Ниже мы расскажем о том, как происходит изготовление подзорной трубы в домашних условиях.

Творческий процесс

Перед тем, как приступить к работе, необходимо приобрести комплектующие для будущего оптического устройства. Вам понадобятся:

• пара линз;
• плотный картон;
• эпоксидная смола или клей на основе нитроцеллюлозы;
• черный матовый краситель;
• шаблон из дерева;
• полиэтилен;
• скотч;
• ножницы;
• линейка;
• кисть для нанесения клея;
• простой карандаш.

Изготовление подзорной трубы в домашних условиях требует некоторой подготовки, понимания принципов работы данного оптического устройства. Как и заводская, самодельная труба состоит из двух и более мобильных частей, регулирующих расстояние между объективом, окуляром. Адекватная работа требует обязательного соблюдения оптической оси. Поэтому выдвижные части должны плотно прилегать одна к другой.

В качестве линз вполне можно использовать стекла для очков. Диоптрии должны быть разноплановыми. Выбирайте положительную линзу диаметром 5 см, значением 6 диоптрий. Диаметр отрицательной линзы со значением 21 диоптрия, не должен превосходить 3 см. Можно использовать длиннофокусный объектив от отслужившего свой век фотоаппарата, старую лупу.

Положительная линза используется в качестве периферийного объектива, а отрицательная, именуемая окуляром, располагается ближе к глазу. Вместо отрицательной линзы можно использовать короткофокусную положительную. Но в этом случае длину трубы следует увеличить, изображение будет перевернутым.

Чтобы избежать риска запотевания внутренней полости, следует обратить внимание на герметичность трубы. Не рекомендуется увлекаться большими увеличениями. В самодельном оптическом устройстве мощные линзы могут существенно снизить качество изображения.

Алгоритм действий

Подведем итог! Подзорная труба своими руками и ее изготовление, требует много усидчивости, и еще больше аккуратности. Проявив старания можно создать красивое и полезное оптическое устройство, которое не только сослужит хорошую службу, но принесет истинное удовлетворение!

Если же, изготовить зрительную трубу самостоятельно, у вас не получилось, рекомендуем перейти в раздел и выбрать подходящую модель.

Подзорную трубу принято считать старинным предметом, использование которого позволяет без проблем рассмотреть объекты, находящиеся на дальнем расстоянии. Но, а познав азы того, как сделать подзорную трубу самому, можно стать обладателем этого прекрасного оптического приспособления, которому эпоха Великих географических открытий обязана многим. Кстати, сделанная в домашних условиях подзорная труба подойдет не только для развлечений ребятни, но и сможет стать хорошим инструментом наземного наблюдения. Стоит сказать, что самодельные подзорные трубы справляются с подачей прямой, а не перевернутой картинки. Весь процесс создания данного оптического инструмента в себя включает поэтапную работу, а также наличие под рукой арсенала всех необходимых предметов, без которых не обойтись в рабочем процессе.

Итак, в первую очередь необходимо заняться подбором линз. Здесь для поставленной цели вполне могут сгодиться стекла от увеличительных очков. Кстати, приобрести их можно в любом магазине, специализирующемся на оптике. Что касается этих стекол, то диоптрий одного из них должен составить от +4 до +6, а второго от -18 до -21. По размеру диаметра положительная линза должна быть 5 сантиметров, а отрицательная – 1-3 сантиметра. Раздобыв нужные линзы, необходимо взять болванку из дерева в виде цилиндра (важно, чтобы ее диаметр полностью соответствовал диаметру, что имеет отрицательная линза), на которую потом наматывается одним слоем полиэтиленовая пленка. Зафиксировать полиэтилен можно при помощи скотча. Если, к сожалению, под рукой не окажется полиэтилена, его заменяют простым пакетом, который наверняка найдется дома у каждого.

Сверху пленку окутывают трубой из бумаги, слои которой надо хорошо промазать при помощи клея. Труба обязана иметь длину в 126 миллиметров. А вот ее внешний диаметр должен полностью соответствовать диаметру линзы объектива, которая является положительной. Теперь будущее творение снимают с болванки и оставляют на какое-то время, чтобы оно хорошо просохло. При высыхании клея труба будет затвердевать, и как только она полностью отвердеет, ее оборачивают еще одним слоем полиэтиленовой пленки и фиксируют скотчем. А вот поле этого необходимо все повторить заново, сделав обмотку трубы бумагой на клею. Делать это нужно таким способом, чтобы стенки получили толщину в 3-4 миллиметра, в тот момент, как длина наружной трубы должна составлять 126 миллиметров. Наружная деталь обязательно снимается с внутренней и оставляется для полного просыхания клея.

А вот теперь пришло время избавиться от полиэтилена. Для этого внутренняя труба помещается во внешнюю. В этот момент элемент, что меньше должен иметь внутри больший ход с отдельным уровнем трения. В случае если трение будет отсутствовать, внешний диаметр меньшей трубы следует увеличить, использовав для этого пару слоев тоненькой бумаги. Теперь трубы разъединяют, а находящиеся внутри поверхности покрывают матовой краской черного цвета. Чтобы изготовить окуляр, между собой нужно склеить два идентичных кольца из бумаги. Заметно облегчит процесс склеивания деревянная болванка. Кольца должны иметь внешний диаметр равный внутреннему диаметру, которым располагает малая труба. При замере толщина стенок будет равна 2 миллиметрам, а возвышенность - 3 миллиметрам. На кольца также наносится краска такого же цвета или же для их изготовления можно взять черную бумагу.

Окуляр следует собирать, соблюдая определенную последовательность. С одного из концов внутреннюю поверхность маленькой трубы смазывают клеем (смазать нужно где-то 2 см). Далее вставляется первое кольцо, а затем мелкая линза, и только потом ставится второе колечко. В момент просыхания окуляра стоит перейти к созданию объектива. Для этого из бумаги делают еще два колечка с диаметром, равным диаметру большей линзы. Из тоненького картона вырезается кружочек, что соответствует размеру линзы, а внутри его прокалывают дырочку с диаметром около 3 сантиметров. Место приклейки кружка - торец одного из колечек. На кольца наносится черная краска, после чего объектив собирается по принципу сбора окуляра. Единственная разница заключается в том, что изначально в трубу вставляют колечко с приклеенным кружком, который обращают вовнутрь трубы. Отверстие станет диафрагмой. В конце ставят линзу со вторым кольцом и дают трубе высохнуть.