Лаборатория юного физика

Зрительная труба и телескоп

Увеличение, даваемое зрительной трубой, определяется по приближенной формуле:

Увеличение = Сила окуляра/Сила объектива

Окуляром называется стекло (или система стекол), обращенное к глазу наблюдателя. Объективом называется стекло (или система стекол), обращенное к наблюдаемому предмету, то есть к объекту наблюдения.

Оптическую силу стекол принято измерять в диоптриях. Для объектива описываемого здесь телескопа необходимо увеличительное стекло силой 1,25—1,50 диоптрии, для окуляра — 20 диоптрий. Телескоп при этом будет давать увеличение в тринадцать — шестнадцать раз.

Можно сделать телескоп с окуляром из вогнутого стекла. Его увеличение будет определяться по той же формуле. Это — так называемая труба Галилея. Для земных наблюдений она удобнее, потому что дает не перевернутое, а прямое изображение предмета.

Увеличение для земных наблюдений нужно в четыре— восемь раз, как у бинокля. Для того чтобы труба получилась покороче, увеличение ее выгодно уменьшить не за счет окуляра, а за счет объектива.

Чтобы при окуляре в 20 диоптрий получить четырехкратное увеличение, нужен объектив в +5 диоптрию Фокусное расстояние такого объектива составляет всего 200 мм, а длина трубы будет еще меньше, так как в трубе Галилея окуляр помещают несколько ближе фокуса объектива. Такая труба немногим больше бинокля и ею удобно пользоваться в походе.

Приобретите в аптеке или оптическом магазине два стекла: +5 диоптрий для объектива и —20 диоптрий для окуляра. Если точно таких не подберете, возьмите близкие к ним. Увеличение, которое получится с другими стеклами, можете подсчитать сами по формуле.

Стекла для очков бывают простые и менисковые. Простые для трубы лучше, но менисковые также годятся.

Стекла в —20 диоптрий обычно продаются уже обточенными до наружного диаметра 40 мм. Это стандартный диаметр оправы круглых очков. Стекло в +5 диоптрий может попасться и необточенное, наружным диаметром 45 мм. Годится любое.

Оправа свертывается и склеивается из черной бумажной ленты шириной 30 мм (рис. 47).

Рис. 47. Зрительная труба и ее детали.

Лучше всего взять бумагу, которой обертывают фотопластинки. Если такой не достанете, возьмите обычную писчую бумагу и потом все детали из нее окрасьте черной тушью изнутри и снаружи. Клей возьмите жидкий столярный или фотоклей, который продается в магазинах.

Оберните лентой стекло по окружности. Смажьте начало свободного конца ленты клеем и закрепите получившееся кольцо. Затем выньте стекло, смажьте весь свободный конец клеем и аккуратно свертывайте оправу на руках. Всего нужно сделать шесть— восемь оборотов. Можно склеивать оправу из нескольких коротких полосок. С ними работать легче, только каждую следующую полоску подклеивайте к предыдущей в стык.

Когда оправа высохнет, вырежьте из плотной бумаги полоску шириной 20 мм и оберните ее один раз вокруг оправы, точно наложив концы друг на друга. Обведите края этой полоски карандашом и снимите ее, а оправу обрежьте по карандашным линиям.

Затем заготовьте из толстого картона две полоски шириной по 5 мм каждая и такой длины, чтобы свернутые из них в стык кольца плотно входили внутрь оправы. Смажьте одно кольцо клеем, заложите его внутрь оправы вплотную к одному краю, вставьте стекло и впритык к нему вклейте второе кольцо.

Труба состоит из двух частей — корпуса и тубуса, входящих друг в друга (рис. 48). Длина каждой из этих частей должна быть равна фокусному расстоянию объектива минус 75 мм. Так, например, если сила объектива равна 4–5 диоптриям — значит, фокусное расстояние равно одной пятой метра, то есть 200 мм, а длина корпуса и тубуса будет по 200 — 75 = 125 мм. Нарежьте бумагу лентами шириной по 135 мм. Лишние 5 мм с каждой стороны нужны для того, чтобы края можно было потом подровнять, как подравнивали края оправы.

Сверните в трубку лист плотной бумаги, точно подогнав его диаметр под наружный диаметр оправы окуляра. Чтобы трубка не развернулась, концы обвяжите шпагатом. На этой трубке склейте тубус из шести— восьми оборотов ленты. На тубусе, не снимая его с трубки и не давая просохнуть, склейте таким же образом корпус трубы. Готовый корпус немедленно снимите с тубуса, пока клей не засох, иначе они могут приклеиться друг к другу.

Если наружный диаметр стекла для объектива равен 40 мм, то оправу для него склейте таким же образом, как клеили для окуляра, только здесь нужно будет сделать больше оборотов ленты. Затем оберните оправу объектива бумажной лентой на клею так, чтобы она туго входила внутрь корпуса трубы.

Если наружный диаметр стекла объектива равен 45 мм, то оправу придется надевать на корпус трубы. В этом случае возьмите ленту шириной 40 мм и склейте из нее кольцо в шесть — восемь оборотов на корпусе трубы. Затем снимите кольцо с корпуса и подровняйте края. Длина оправы будет теперь 30 мм (рис. 47).

Если стекло объектива входит в оправу свободно, вырежьте из бумаги ленту шириной 10 мм, склейте из нее кольцо точно по стеклу объектива и такой толщины, чтобы оно плотно входило в оправу. Вклейте это кольцо внутрь оправы вплотную к одному краю, а стекло укрепите картонными полосками, как делали это с окуляром.

Рис. 48. Изготовление трубы.

Соберите трубу и наведите ее на какой-нибудь удаленный предмет, постепенно вдвигая тубус трубы в корпус.

Если края изображения будут получаться размытыми, нерезкими, вставьте в оправу объектива, вплотную к стеклу, диафрагму из черной бумаги. Чем меньше отверстие диафрагмы, тем лучше качество изображения, но меньше будет света, попадающего в трубу. Подберите такое отверстие диафрагмы, чтобы изображение было достаточно четким, но не слишком темным.

Самодельную подзорную трубу хорошо использовать в туристском походе. Она заменит вам бинокль. Только не делайте трубу с увеличением больше, чем в четыре раза. Сильно увеличивающую трубу неудобно держать; изображение в ней «прыгает» при малейшем движении.

Изготовление телескопа начинайте с оправы окуляра, которая делается точно так же, как для подзорной трубы. Стекло для окуляра возьмите простое (не менисковое) + 20 диоптрий.

Тубус телескопа делайте так же, как для подзорной трубы Галилея. Длина его в готовом виде 125 мм. Ленту возьмите шириной 135 мм (по 5 мм с каждого конца обрежете при подравнивании).

Самая ответственная операция — это изготовление корпуса трубы. Длина его должна быть равна фокусному расстоянию объектива. Для объектива со стеклом +1,25 диоптрии нужен корпус трубы длиной 800 мм. Склеить из бумаги такую длинную трубу очень сложно, поэтому лучше делать ее из двух частей.

Каждую часть длиной 400 мм склейте на бумажном рулоне или свертке обоев, точно подогнанном по диаметру под тубус. Клеить на самом тубусе нельзя: он слишком короток и не даст достаточного направления.

Подровняйте кромки частей корпуса, сведите их в стык на рулоне и соедините несколькими оборотами бумажной ленты шириной 30 мм на клею.

Оправа объектива делается точно так же, как в подзорной трубе.

Наблюдать в телескоп, держа его в руках, невозможно. Слишком велико увеличение. Необходимо сделать штатив с шарнирной головкой. Устройство частей штатива ясно из рисунка 49.

Рис. 49. Телескоп и устройство штатива для него.

Грубую наводку телескопа в горизонтальной плоскости производите поворотом штатива на столе. Для тонкой наводки поворачивайте фанерный диск, на котором укреплена труба, соединенным с ним маленьким валиком. Валик можно сделать из ножки от штепсельной вилки, вставленной в гнездо. Ножку вилки обмотайте полоской изоляционной ленты, дающей хорошее сцепление с ребром диска. Сверху на ножку навинтите клеммную головку, которая будет служить ручкой управления.

Грубую наводку в вертикальной плоскости можете осуществить поворотом щечек штатива вокруг нижней оси. Найдя нужное положение щечек, закрепите их, стягивая винтом с клеммной головкой. Другой такой же винт будет служить верхней осью щечек и одновременно тормозом тонкой вертикальной наводки.

Сквозь валик тонкой наводки пропустите суровую нитку. Концы ее оберните вокруг валика по три раза в противоположные стороны и затем закрепите их за ушки площадки штатива. При повороте валика рукояткой, сделанной из половинок катушки, один конец нитки освобождается, а другой натягивается, поэтому площадка наклоняется в нужную сторону.

Наведите трубу на сильно удаленный предмет, настройте ее на резкость и в таком положении найдите центр тяжести трубы. Он будет смещен от середины корпуса в сторону окуляра. Прикрепите корпус трубы к кобылкам штатива двумя картонными полосками так, чтобы центр тяжести трубы оказался точно посредине. Тогда трубу легко будет наводить в вертикальной плоскости.

Если достанете сильную лупу, можете сделать из нее сменный окуляр к вашей трубе. На лупах обычно указывается не оптическая сила, а увеличение, которое дает лупа. Чтобы узнать оптическую силу лупы в диоптриях, надо увеличение лупы помножить на четыре. Так, оптическая сила шестикратной лупы равна 24, восьмикратной— 32, десятикратной — 40 диоптриям. С такими окулярами и объективом в 1,25 диоптрии можно получить увеличение в 19,2, 25,6 и в 32 раза.

Теперь можно приниматься за астрономические наблюдения. Достаньте книжку «Школьный астрономический календарь». Этот календарь выходит ежегодно. Там указано расположение планет и созвездий по месяцам и дан список рекомендуемой литературы по астрономии.