Самодельная подзорная труба
Какого только хлама не найдешь порой в своих закромах. В ящичках комода на даче, в сундучках на чердаке, среди вещей под старым диваном. Вот бабушкины очки, вот складная лупа, вот испорченный ,,глазок» от входной двери, а вот куча линз от разобранных фотоаппаратов и диапроекторов. Выбросить жалко, и лежит вся эта оптика без дела, только место занимает.
Если у Вас есть желание и время, то попробуйте из этого хлама сделать полезную вещь, например, подзорную трубу. Хотите сказать, что уже пробовали, да формулы в книжках-подсказках больно сложными оказались? Давайте еще раз попробуем, по упрощенной технологии. И все у Вас получится.
Вместо того, чтоб прикидывать на глазок, что с чем получится, попытаемся все дальнейшее сделать по науке. Линзы бывают увеличительные и уменьшительные. Разложим все имеющиеся линзы на две кучки. В одной увеличительные, в другой кучке уменьшительные. В разобранном ,,глазке» от двери есть и увеличительные, и уменьшительные линзы. Такие маленькие линзочки. Они нам тоже пригодятся.
Теперь все увеличительные линзы протестируем. Для этого нужна длинная линейка и само собой бумажка для записей. Хорошо бы еще солнышко светило за окном. С солнышком результаты были бы точней, но подойдет и горящая лампочка. Тестируем линзы следующим образом:
-Измеряем длину фокуса увеличительной линзы. Ставим линзу между солнышком и бумажкой, и отодвигая бумажку от линзы или линзу от бумажки, находим самую маленькую точку схождения лучей. Это и будет длина фокуса. Измеряем его (фокус) на всех линзах в миллиметрах и запишем результаты, чтоб потом не мучиться с определением пригодности линзы.
Чтоб и дальше все было по научному, запоминаем простенькую формулу. Если 1000 миллиметров (один метр) разделить на длину фокуса линзы в миллиметрах, то получим силу линзы в диоптриях. А если нам известны диоптрии линз (из магазина оптика), то разделив метр на диоптрии получим длину фокуса. Диоптрии на линзах и увеличительных лупах обозначаются значком умножения сразу после цифры. 7x; 5x; 2,5x; и т.д.
С уменьшительными линзами подобное тестирование не получится. Но они тоже обозначаются также в диоптриях и тоже соответственно диоптриям имеют фокус. Но фокус уже будет отрицательным, но совсем не мнимым, вполне реальным и в этом мы сейчас убедимся.
Возьмем самую длиннофокусную увеличительную линзу из имеющихся в нашем наборе и сложим ее с самой сильной уменьшительной линзой. Общая длина фокуса обеих линз сразу уменьшится. Теперь попробуем посмотреть через обе линзы в сборе, уменьшительной к себе.
Теперь потихоньку отодвигаем увеличительную линзу от уменьшительной, и в итоге, возможно, получим слегка увеличенное изображение предметов за окном.
Обязательное условие тут должно быть следующее. Фокус уменьшительной (или отрицательной) линзы должен быть меньше увеличительной (или положительной) линзы.
Введем новые понятия. Положительная линза, она же передняя линза называется еще объективом, а отрицательная или задняя, та что ближе к глазу называется окуляром. Сила подзорной трубы равна делению длины фокуса объектива на длину фокуса окуляра. Если от деления получится число больше единицы, то подзорная труба будет что-то показывать, если меньше единицы, то в трубу ничего не увидишь.
Вместо отрицательной линзы в окулярах можно применять и короткофокусные положительные линзы, но изображение уже будет перевернутым и телескоп немного длинней.
Кстати длина телескопа равна сумме длин фокусов объектива и окуляра. Если окуляр положительная линза, то к фокусу объектива прибавляется фокус окуляра. Если окуляр из отрицательной линзы, то плюс к минусу равно минус и от фокуса объектива, фокус окуляра уже вычитается.
Значит основные понятия и формулы следующие:
-Длина фокуса линзы и диоптрия.
-Увеличение подзорной трубы (фокус объектива делим на фокус окуляра).
-Длина подзорной трубы (сумма фокусов объектива и окуляра).
ВОТ И ВСЯ СЛОЖНОСТЬ.
Теперь еще немного технологии. Помните, наверно, что подзорные трубы делаются складными, из двух, трех и более частей-колен. Эти колена делаются не только для удобства, но и для конкретной регулировки расстояния от объектива до окуляра. Поэтому максимальная длина подзорной трубы, немного больше суммы фокусов, а подвижные части трубы позволяю регулировать растояние между линзами. Плюс и минус к теоретической длине трубы.
Объектив и окуляр должны быть на одной (оптической) оси. Поэтому никакой болтанки колен трубы относительно друг друга не должно быть.
Внутреннюю поверхность трубок необходимо выкрасить в матовый (не блестящий) черный цвет или можно оклеить внутреннюю поверхность трубы черной (выкрашеной) бумагой.
Желательно, чтобы внутренняя полость подзорной трубы была герметична, тогда труба потеть внутри не будет.
И последние два совета:
-не увлекайтесь большими увеличениями.
-если захотите сделать самодельный телескоп, то моих разъяснений для Вас вероятно будет маловато, почитайте специальную литературу.
Не поймете что к чему в одной книжке, возьмите другую, третью, четвертую и в какой-то по счету книжке Вы все равно получите ответ на свой вопрос. Если же случится, что ответа в книжках (и в Интернете) Вы не найдете, то Поздравляю! Вы достигли уровня когда ответа уже ждут от ВАС самого.
Нашел в Интернете очень интересную статью по этой же теме:
http://herman12.narod.ru/Index.html
Хорошее лополнение к моей статье предлагает автор с прозы.ру Котовский:
Чтобы даже такой небольшой труд не пропал зря, не следует забывать о диаметре объектива, от которого зависит выходной зрачок прибора, рассчитываемый как диаметр объектива деленный на увеличение трубы.
Для телескопа выходной зрачок может быть около миллиметра. Значит, из объектива диаметром 50 мм можно выжать (подобрав подходящий окуляр) 50-кратное увеличение. При бОльшем увеличении картинка будет ухудшаться из-за дифракции и терять яркость.
Для «земной» трубы выходной зрачок должен быть не менее 2,5 мм (лучше — больше. У армейского бинокля БИ-8 — 4 мм). Т.е. для «земного» пользования с 50-миллиметрового объектива не следует выжимать более 15-20-кратного увеличения. Иначе картинка будет темнеть и размываться.
Из этого следует, что линзы диаметром меньше 20 мм для объектива не годятся. Разве что, вам достаточно 2-3 кратного увеличения.
Вообще, объектив из очковых линз — некомильфо: менисковые искажения из-за выпукло-вогнутости. Должна быть линза-дуплекс, а то и триплекс, если короткофокусная. Хороший объектив просто так среди хлама не найдешь. Разве что, завалялся объектив «фоторужья» (супер!), корабельный коллиматор или артиллерийский дальномер 🙂
Об окулярах. Для трубы Галлилея (окуляр с рассеивающей линзой) следует использовать диафрагму (кружок с дыркой) диаметром, равным рассчетному размеру выходного зрачка. Иначе при смещении зрачка в сторону от оптической оси будут сильные искажения. Для трубы Кеплера (окуляр собирающий, картинка перевернута) однолинзовые окуляры дают большие искажения. Нужно хотя бы двухлинзовый окуляр Гюйгенса или Рамсдена. Лучше готовый — от микроскопа. В крайнем случае можно использовать объектив от фотоаппарата (не забудьте полностью раскрыть лепестковую диафрагму!)
О качестве линз. Из дверных глазков все в мусорку! Из оставшихся вывирайте линзы с просветляющим покрытием (характерный лиловый отблеск). Отсутствие просветления допускается на поверхностях, обращенных наружу (к глазу и к объекту наблюдения). Лучшие линзы — из оптических приборов: кино-фотоаппаратов, микроскопов, биноклей, фотоувеличителей, диапроекторов — на худой конец. Готовые окуляры и объективы из нескольких линз не спешите разбирать! Лучше использовать целиком — там все подобрано наилучшим образом.
И еще. При больших увеличениях (>20) трудно обойтись без штатива. Картинка пляшет — ничего не разобрать.
Не следует стремиться делать трубу покороче. Чем длиннее фокусное расстояние объектива (точнее — его отношение к диаметру), тем меньше тревования к качеству всей оптики. Именно поэтому в старину подзорные трубы были намного длинее, чем современные бинокли.
Самую лучшую самодельную трубу я сделал так: давным давно в Салавате купил задешево детскую игрушку — пластмассовую подзоркную трубу (Галлилея). У нее было 5-кратное увеличение. Но у нее был объектив-дуплекс диаметром почти 50 мм! (Видимо, некондиция с «оборонки»).
Много позже я приобрел недорого маленький китайский монокуляр 8-кратный с объективом 21мм. Там мощный окуляр и компактная оборачивающия система на призмах с «крышей».
Я их «скрестил»! Из игрушки удалил окуляр, из монокуляра — обектив. Сложил, скрепил. Игрушку предварительно изнутри оклеил черной бархатной бумагой. Получил мощную 20-кратную компактную трубу высокого качества.
Источник
Подзорная ТРУБА с 85х увеличением
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).
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.
Дно гильзы объектива и линза в оправе закрепляются шурупами, а так же изготовляется еще одна гильза. Она будет вставлена в объектив и закрепляется горячим клеем.
Снимаем с трубы ее объектив, а саму трубу вставляем в объектив телескопа. Двигаем, настраиваем лучшее увеличение, резкость как описано выше. Все, телескоп готов.
Источник
Как сделать подзорную трубу своими руками?
включайся в дискуссию
Поделись с друзьями
Подзорная труба, как и бинокль, в отличие от телескопа и микроскопа значительно проще в изготовлении. Для неё потребуются любые линзы – пластиковые или стеклянные. Последние достать сложнее, и стоят они дороже.
Вариант для детей
Чтобы изготовить подзорную трубу для использования детьми и подростками младшего школьного возраста, самодельщики-родители применяют примерно тот же подход, что и для биноклей. Разница по сравнению с биноклем лишь в том, что в нём используется по паре объективов и окуляров, в то время как для подзорных труб и телескопов применяется лишь по одному окуляру и объективу. Подзорная труба, изготовленная своими руками в домашних условиях, может быть изготовлена по следующей инструкции.
Из картона или ватмана сверните тубус. Закрепите его с торцов прихватками (наподобие прищепок) в двух местах с каждой из сторон, чтобы он не размотался. Пропитайте его клеем (например, эпоксидным). Важно, чтобы клей проник в толщу бумажного материала, из которого изготовлены листы, и скрепил их. Ещё лучше подойдёт шероховатая, матовая бумага – она обладает поверхностью, которая сама с собой создаёт необходимое сцепление. Дождитесь, пока впитавшийся в бумагу клей затвердеет – она обретёт прочность. Можно использовать готовые втулки от рулонов обоев, туалетной бумаги, рулонных салфеток, агроволокна или от бумажных полотенец.
Покройте внутреннюю поверхность тубуса чёрным составом. Это может быть тушь, чёрная акварельная или промышленная синтетическая краска. Если ребёнок или подросток собирает всё своими руками под вашим руководством, позаботьтесь о том, чтобы материалы – клей, краска – были неядовитыми, в связи с чем лучше отказаться от некоторых промышленных красителей. Чёрная поверхность поглощает лучи света, преломленные линзами подзорной трубы, не позволяя разглядываемому объекту размываться и засвечиваться в ваших глазах.
С помощью термоклея закрепите линзы. Простейшая труба состоит из рассеивающей линзы в окуляре и собирающей – в объективе. Закрепляя линзы, расположите их так, чтобы их оптические центры совпадали – это важно для сохранения зрения путём снижения утомляемости глаз.
- Снаружи трубу покройте краской другого цвета. Чёрный использовать необязательно.
Простейшая подзорная труба готова. Несколько более усложнённый вариант изготавливается с использованием двух тубусов, один из которых входит в другой благодаря небольшой разности в диаметре. Результат – увеличение наблюдаемого издалека объекта в несколько раз (на изображении).
Детская подзорная труба не содержит лишних линз, но она обеспечивает тот же коэффициент увеличения, что и простейший бинокль.
Изготовление трубы для взрослых
«Взрослая» труба содержит значительные усовершенствования: тубус из ПВХ-трубы, до нескольких линз в объективе, дополнительную линзу, переворачивающую увеличенное перевёрнутое изображение, образующееся между кратными фокусными отметками, а также диафрагму. Для наблюдения Солнца используются светофильтры и затемнённое стекло, снижающее яркость солнечного света в пределах 95-99%. Подзорную трубу, в которой объектив достаточно велик, можно использовать для наблюдения за Луной и Солнцем, в последнем случае при соблюдении техники безопасности. Такая труба также позволяет увидеть чётко, что происходит, к примеру, в доме напротив (при открытых окнах), она также используется для удалённой видеосъёмки, например, шахматных партий с большого расстояния.
Возможностей такой трубы, и вправду, куда больше – она применяется моряками, астрономами-любителями для наблюдения за Луной, океанографами и топографами для съёмки местности и так далее. Чтобы её изготовить, придерживайтесь следующей инструкции.
Подберите для ваших линз пластиковую трубу оптимального внутреннего диаметра. Водопроводная (мелкая) здесь не годится – линзы здесь слишком велики, она применяется лишь для изготовления микроскопов, «камероскопов» для смартфонов, применяемых в медико-биологических целях. Для подзорной трубы больше подходят трубы канализационные – диаметром от нескольких сантиметров.
Отпилите от трубы чуть большего и чуть меньшего диаметров нужные куски. К примеру, это два куска по 25-30 см.
Если труба не чёрная, покройте её изнутри чёрным лаком, краской. Использовать смолу, битумный праймер и другие нефтепродукты не рекомендуется – на жаре они испарятся, став токсичными для человека. Краска должна быть сохнущей на воздухе.
Рассчитайте по чертежу, который вы взяли в качестве инструкции, и вырежьте заслонку с отверстием посередине. Она выполняет роль диафрагмы. Вставьте её внутрь одного из кусков трубы и закрепите с помощью термоклея, клея «Момент-1» или «эпоксидки».
- Похожим способом закрепите и линзы (окулярную, объективную, промежуточные). В профессиональных подзорных трубах применяются только увеличительные (собирающие линзы) – на чертеже точно указано их местоположение. Старайтесь точь-в-точь соблюсти расстояния между ними, иначе изображение может получиться нечётким, недостаточно увеличенным и/или перевёрнутым.
Сделать самодельную подзорную трубу в её более «продвинутой» версии также не составит проблем.
По сравнению с «детской» версией эта значительно более прочна, даёт увеличение в 10-20 раз, подойдёт для всех, кто часто ходит в походы или даже путешествует по миру, выезжает на природу – понаблюдать издалека за городами и пейзажем.
Полезные рекомендации
Линзы, вставляемые в трубу, должны быть расположены так, чтобы плоскость, проходящая через края собирающей (двояко) выпуклой линзы оказалась перпендикулярной стенкам трубы (в проекции по длине последней). Малейшее отклонение сразу же приведёт к «смазанности» изображения. Полезно выставлять окулярные линзы, когда рядом есть промышленный увеличительный объектив, в тубусе которого его собственные линзы отъюстированы (выставлены) ещё на заводе.
Не смотрите на Солнце без светофильтров и затемнения. В противном случае можно получить необратимые повреждения глаз (обжечь сетчатку), вплоть до полной потери зрения. А также запрещено без затемнения, к примеру, наблюдать в трубу или бинокль за электросваркой, промышленными разрядниками, кварцевыми светильниками и прочими приборами, излучающими жёсткий ультрафиолет.
Далее смотрите мастер-класс по изготовлению подзорной трубы для детских игр.
Источник