ТЕЛЕСКОП СВОИМИ РУКАМИ.

 

 

Телескоп, изобретенный более 350 лет тому назад, позволил нам как бы приблизиться к далеким мирам вселенной Безупречно точный оптический прибор, построенный на специальных заводах, он помогает ученым-астрономам раскрывать тайны природы.

Многие не знают, что можно заниматься исследованием вселенной, пользуясь самодельным телескопом. для изготовления его совершенно не обязательны высокоточные станки и испытательные лаборатории. Рефрактор или рефлектор?

Речь идет не о зрительных трубках с очковыми стеклами или линзами. Сделать такую трубу проще всего, но она дает очень малые увеличения и неотчетливое, окруженное радужным ореолом изображение.

Труба из очковых стекол — это, по существу, простейший рефрактор с одиночной линзой вместо объектива. Лучи света, идущие от наблюдаемого предмета, собирает в трубе линзовый объектив. Чтобы уничтожить радужную окраску изображения хроматическую аберрацию, — используют две линзы из разных сортов стекла. Каждая поверхность у этих линз Должна иметь свою кривизну, а

все четыре поверхности — быть соосными. Изготовить такой объектив в любительских условиях практически невозможно. Достать же хороший, пусть даже небольшой, линзовый объектив для телескопа трудно.

Н0 есть другая система — отражательный телескоп. или рефлектор. В нем объективом служит вогнутое зеркало, где точную кривизну нужно придать только одной отражающей поверхности. Как же он устроен?

От наблюдаемого объекта (рис. 1) идут лучи света. Главное вогнутое (в простейшем случае — сферическое) зеркало 1, собирающее эти лучи, дает в фокальной плоскости изображение, которое рассматривается в окуляр 3. На пути пучка лучей, отраженных от главного зеркала, помещено небольшое плоское зеркальце 2, расположенное под углом 45 градусов к оптической оси главного. Оно отклоняет конус лучей под прямым углом, чтобы наблюдатель не загораживал головой открытый конец трубы 4 телескопа. Сбоку на трубе против диагонального плоского зеркальца прорезано отверстие для выхода конуса лучей и укреплен окулярный тубус 5. Несмотря на то. что отражающая поверхность обрабатывается с очень высокой точностью — отклонение от заданного размера не должно превышать 0,07 микрона (семь стотысячных миллиметра), — изготовление такого зеркала вполне доступно школьнику.

 

Сначала вырезать главное зеркало.

Главное вогнутое зеркало можно сделать из обычного зеркального, настольного или витринного стекла. Оно должно иметь достаточную толщину и быть хорошо отожженным. Плохо отожженное стекло сильно коробится при изменении температуры, а от этого форма поверхности зеркала искажается. Оргстекло, плексиглас и другие пластмассы не годятся вообще. Толщина зеркала должна быть чуть больше 8 мм, диаметр не более 100 мм. Под отрезок металлической трубы подходящего диаметра с толщиной стенок 02-- 2 мм наносится кашица из порошка наждака или карборунда с водой. Из зеркального стекла вырезаются два диска. Вручную из стекла толщиной 8 - 10 мм можно вырезать диск Диаметром 100 мм примерно за час для облегчения работы можно применить станочек (рис. 2).

   

На основании 1 укреплена рама

3. Через середину ее верхней перекладины проходит ось 4, снабженная ручкой 5. На нижнем конце оси укреплено трубчатое сверло 2, на верхнем — груз б. Ось сверла можно снабдить подшипниками. Можно сделать моторный привод, тогда не придется крутить рукоятку. Станочек изготавливается из дерева или металла.

 

Теперь — шлифовка

Если положить один стеклянный диск на другой и, намазав соприкасающиеся поверхности кашицей из абразивного порошка с водой, двигать верхний диск к себе и от себя, в то же время равномерно вращая оба диска в противоположных направлениях, то они будут пришлифовываться один к другому. Нижний диск постепенно становится все более выпуклым, а верхний — вогнутым. Когда будет достигнут нужный радиус кривизны — что проверяется по глубине центра выемки — стрелке кривизны, — переходят к более мелким порошкам абразива (пока стекло не станет темно-матовым). Радиус кривизны определяется по формуле: Х =

где у — радиус главного зеркала; . Р — фокусное расстояние.

для первого самодельного телескопа диаметр зеркала (2у) выбирают равным 100-ь 120 мм; Ф — 1000--1200 мм. Вогнутая поверхность верхнего диска и будет отражающей. Но ее еще нужно отполировать и покрыть светоотражающим слоем.

Как получить точную сферу

 

Следующий этап — полировка.

Инструмент — все тот же второй стеклянный Диск. Его нужно превратить в полировальник, а для этого на поверхность нанести слой смолы с примесью канифоли (смесь придает полирующему слою большую твердость).

Варят смолу для полировальника так. В небольшой кастрюле на слабом огне расплавляется канифоль,. а затем в нее прибавляются небольшие кусочки мягкой смолы. Смесь размешивается палочкой. Определить заранее соотношение канифоли и смолы трудно. Хорошо остудив каплю смеси, нужно ее испробовать на твердость. Если ноготь большого пальца при сильном нажиме оставляет неглубокий след — твердость смолы близка к требуемой. доводить смолу до кипения и образования пузырей нельзя она будет непригодна для работы. На слое полировальной смеси прорезается сеть продольных и поперечных канавок для того, чтобы полирующее вещество и воздух свободно циркулировали во время работы и участки смолы Давали хороший контакт с Зеркалом. Полировка делается так же, как шлифовка: зеркало движется вперед и назад; кроме того, и полировальник и зеркало поворачивают понемногу в противоположных направлениях. Чтобы получить возможно более точную сферу, во время шлифовки и полировки очень важно соблюдать определенный ритм движений, равномерность в длине «штриха» и поворотах обоих стекол.

 

Вся эта работа делается на простом самодельном станочке (рис. 3), схожем по конструкции с гончарным. На основании из толстой доски помещен вращающийся деревянный столик с осью, проходящей сквозь основание. На этом столике укрепляется шлифовальщик или полировальник. Чтобы дерево не коробилось, его Пропитывают маслом, парафином или водоупорной краской.

 

На помощь приходит прибор Фуке

 

 

Можно ли, не обращаясь в специальную оптическую лабораторию, проверить, насколько точной получилась поверхность зеркала? Можно, если использовать прибор, сконструированный около ста лет тому назад знаменитым французским физиком Фуко. Принцип его работы удивительно прост, а точность измерения —- до сотых долей Микрояа. Известный советский ученый-оптик Д. Д. Максутов в юности сделал прекрасное параболическое зеркало (а параболическую поверхность получить гораздо труднее, чем сферу), используя для его испытания именно этот прибор, собранный из керосиновой лампы, куска полотна от пилы-ножовки и деревянных брусочков. Вот как он работает (рис. 4)

Точечный источник света И, — например, прокол в фольге освещенной яркой лампочкой, — находится вблизи центра кривизны О зеркала З. Зеркало слегка повернуто с таким расчетом, чтобы вершина конуса отраженных лучей О1 располагалась несколько в стороне от самого источника света. Эту вершину может пересекать тонкий плоский экран Н с прямолинейным краем — «нож Фуко». Поместив глаз позади экрана вблизи точки, где сходятся отраженные лучи, Мы увидим, что все зеркало как бы залито светом. Если поверхность зеркала точно сферическая, то при пересечении экраном вершины конуса, все зеркало начнет равномерно гаснуть. А сферическая поверхность (не сфера) не - может собрать все лучи в одной точке. Часть из них пересечется перед экраном, часть — сзади него. Тогда мы видим рельефную теневую картину» (рис. 5), по которой можно узнать, какие отклонения от сферы есть на поверхности зеркала. Изменяя определенным образом режим полировки, их можно устранить.

О чувствительности теневого метода можно судить по такому опыту. Если приложить к поверхности зеркала на несколько секунд палец и потом посмотреть, пользуясь теневым прибором; то на том месте, где был приложен палец, будет виден бугор с довольно

заметной тенью, постепенно исчезающей. Тёневой прибор отчетливо показал ничтожнейшее возвышение, образовавшееся от нагревания участка зеркала при соприкосновении с пальцем. Если «нож Фуко гасит все зеркало одновременно значит поверхность его — действительно точная сфера.

Еще несколько важных советов

Когда зеркало отполировано и его поверхность точно доведена до заданной формы, отражающую вогнутую поверхность нужно алюминировать или посеребрить. Отражающий слой алюминия очень долговечен, но покрыть им зеркало можно только на специальной установке под вакуумом. Увы, у любителей таких установок нет. Зато посеребрить зеркало можно и дома. Жаль только, что серебро довольно быстро тускнеет и светоотражающий слой приходится возобновлять.

Хорошее главное зеркало для телескопа — основное. Плоское же диагональное зеркало в небольших телескопах-рефлекторах может быть заменено призмой с полным внутренним отражением, применяемой, например, в призматических биноклях. Обычные плоские зеркальца, употребляемые в быту, для телескопа не годятся.

Окуляры можно подобрать от старого микроскопа или геодезических приборов. В крайнем случае, окуляром может служить и одинарная двояковыпуклая или плосковыпуклая линза.

Труба (тубус) и вся установка телескопа могут быть выполнены в самых различных вариантах — от простейшего, где материалом служат картон, дощечки и деревянные брусочки (рис. 6), до весьма совершенных. с Деталями и специально отлитыми выточенными на токарном станке. Но главное— прочность, устойчивость трубы. Иначе, особенно при больших увеличениях, изображение будет дрожать и навести окуляр на резкость будет трудно, а работать с телескопом неудобно

 

 

Теперь главное — терпение

Сделать телескоп, дающий очень хорошие изображения при увеличениях до 150 раз и более, может школьник 7—8-го класса. Но эта работа требует большого терпения, настойчивости и аккуратности. Зато какую радость и гордость должен чувствовать тот, кто знакомится с космосом при помощи точнейшего оптического прибора — телескопа, сделанного своими руками!

 

 

 

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЗЕРКАЛА ТЕЛЕСКОПА