简易天文望远镜的制作

曲率(通常是中央没被压到,所以中间会没有粉红色的磨粉黏着),曲率未到可放到热水中加热 工具,然后再压一次. 压好后工具的边缘用榔头敲掉,使沥青的面积小于镜子,压的时候才不 会有大于镜面的部份压不到而突起.沥青碎片可稍微清一下,但因质地很细,就算有残留也不 会磨伤镜子. C. 工作平台: 防滑垫因为有弹性会抵销力量,所以要换成用厚木板垫底,上面作四个木块刚好夹住工具,再 用两个 C 型夹把木板固定在桌角.木块的高度要小于工具的,这样工具上的镜子才能有位移. 工具和木块间的空隙用小的锲型木块塞住,磨的时候才不会前后动或是转动. D. 抛光方式: 用氧化铯抛光时,附着力明显大于以前任何一种磨粉,非常难移动镜子.磨粉水很不容易流失, 因为有沟槽的关系,所以就算磨一整圈也不用加磨粉水.最好都以镜子在上的方式抛光,这样 若有大颗粒的东西才容易从工具的勾槽流掉,镜子在下容易刮伤.此时的位移只需要 1/6,因为 是整体抛光的关系,不用大位移来加强局部.因为镜子在上,所以边缘会比较难磨到,用直线来 回磨几次后可改为 W 行的磨法,增加边缘磨的机会. 5 E. 沥青工具的校准: 隔一两天以上重新要磨之前都需要再校准工具的曲率,把工具放到热水加热,再用人的重量 压 20 分钟.但施压的人不可左右晃动,否则工具的边缘曲率会太大超过预期,这样抛光的时候, 边缘会接触不到,只有镜子中央被抛光. F. 测试曲率的方法: 一开始可用 Ronchi test 测镜面和目标球面相差多少,再改变工具和镜子的位置,或是位移的 大小来修正.最后用 W 型磨法抛物面化后(抛物面化只要约半小时,因球面和抛物面相差甚少), 可用 Foucault test 测其抛物面化的程度. 三,一般预期工作成果 以口径 32cm 的镜片为例,主镜研磨和抛光的过程,研磨需约 27 个程序(46 磨粉-3 次,80 磨粉 -9 次,120-7,240-2,500-2,1000-2,2500-2),抛光约 20 个程序,各需 18 到 20 个小时,因此实际 的磨镜时数近 40 个小时可完成(不包含所有准备与清洁时间).镜面可能会有几处刮痕,但应 不影响未来的整体表现.整体镜面的误差可用 Foucault test 的软体来计算,一般若控制在 1/8 个可见光波长以下,已算是非常优良的表现,本实验室的技术可达到 1/20 个可见光波长 的准确度约为 25 奈米.之后主镜镜面蒸镀时,镀铝约 100 ~200nm 两层,和一层二氧化硅作为 保护. 望远镜本体: 大部分采用铝门窗的铝制材料,座台使用 Dobsonian 的设计,目镜座则用 Crayford 的设计,斜 镜架,目镜架,主镜架都有三点微调 6 机制,可以调整斜镜目镜与主镜的平面倾斜度,以调整光 轴. 望远镜能力 D(口径) = 31.1cm F(焦距) = 146.75cm F-ratio(焦比)= 4.72 P(集光力)= 1974 M(极限星等)= 14.7 FOV(视场)= 0.35 度 解析力 = 0.41 角秒 极限倍率 = 约 44 倍 ~ 550 倍
（5）在镜筒上安装支架，支架可以是活动的三脚架，也可以是别种形式，但是 必使镜筒转动时很稳定。支架要安装在望远镜筒的重心处。连接的地方要有足够的 摩擦力，使望远镜能停留在任何位置上都很稳定。 牛顿式反射式天文望远镜制作讲义(文字部分) 讲义编写:台大物理 吴俊辉,王绍权,陈宣槐,黄郁升 网址:http://www. phys.ntu.edu.tw/lclab 一,主镜的研磨 研磨的的磨粉大小从 46,80,120,240,500,1000 到 2500,材料是氧化铝.因为镜子的材料 BVC 较软的缘故,所以磨粉号数可以两倍的速度更换(例:120->240).若是较用较硬的玻璃材料,一 次就只能变 1.5 倍(例:120->180). A. 工作平台: 因为磨程中多余的水和磨粉会流到桌上,故在桌子一角铺上报纸后再垫上橡皮垫,保护镜子 与工具. B. 研磨方式: 双手掌心的连线通过镜心,四指靠在镜边缘,握太外面或太里面(太上或太下)都不好施力,磨的 时候掌心不能超过底下的工具.范围约前后 1/6~1/4 个直径,不能超过 1/3,两手的力量最好一 样,边磨边向下施力.前后磨的路径要直,不要左右晃. C. 一个程序: 先进行一个小程序:前后来回磨 4~6 次,逆时针旋转镜子约 45 度,握着镜子人顺时针转约 30 度.重复小程序至人顺时针走到底,再继续小程序,唯换成握着镜子逆时针转 30 度.重复至人逆 时针走到底,即完成一个程序. D. 程序与程序间: 工具逆时针转约 45 度.若感觉已无摩擦力,则要加磨粉和 1 水.把镜子拿离工具时,要注意不能让工具边缘磨到镜子中心,要注意:致命的刮痕都是在拿镜 子的时候造成的. E. 加磨粉: 磨粉一汤匙,用水将粉充分喷湿,喷散.镜子放上工具后,镜子的圆心绕工具的圆心绕几圈,使磨 粉均匀后在开始磨.用奶粉的汤匙舀磨粉有异常的妙用,汤匙底部有小洞,可以慢慢的让磨粉 流出来,这样便可以均匀且少量的洒在镜面上.当工具和镜面接触良好时,磨粉便要慢慢减少, 因为颗粒越小的磨粉越容易粘成大的团块,易刮伤镜面 F. 要注意干的磨粉: 干的磨粉颗粒会凝结变大,会严重刮伤镜子,磨镜时不能使手上和镜子边缘干的磨粉掉到工 作范围内.手脏不应搓手,而用水桶洗手的方式. G. 测试曲率的方法: 三角仪的半径是 2 公分,测的时候要稍微移动位置,测到当地最高的值才是正确的(因三角仪 的圆周一定是靠在镜面突起的部分).磨到 2500 的磨粉后,要用 Ronchi test(做法见上学期报 告)才能看出差别,因三角仪的精确度只有 0.01 公分.表面的均匀程度可用肉眼或辅以手电筒 即可观察出来,换另一号磨粉前需要将表面都磨制均匀. H. 修正曲率方式: 磨镜时的位移若小一点(1/6 以下)是均匀的磨到整个镜面,同时改变整个镜子的曲率;大一点 时(1/6~1/3)则是重点磨深,局部影响曲率.镜子在上工具在下时研磨到镜子中央,相反则研磨 到边缘.例如镜子在上时用大的位移则会让中央部份磨深.依 2 照三角仪或 Ronchi test 测定
简易天文望远镜的制作
【器材】 黄板纸、凸透镜 【制作】 （1）选择焦距是 30～50 毫米的凸透镜做目镜，这可以用修理钟表的放大镜代 替。用焦距为 1 米左右的凸透镜做物镜，这可以用 100 度的老光眼镜片代替。
（2）测定凸透镜的焦距才能决定镜筒的长度。分别把物镜和目镜对着太阳，在 镜片的另一侧放张白卡纸，调整纸与镜片之间的距离，使太阳在白卡纸上成像清晰， 用尺测量镜片与纸之间的距离就是镜片的焦距。 （3）镜筒是用黄板纸制作的。整个镜筒分成两节：物镜镜筒和目镜镜筒。物镜 镜筒的直径约等于物镜镜片的直径，长度约等于物镜的焦距。目镜镜筒的外径略小 于物镜镜筒的内径，使目镜镜筒能插入物镜镜筒，并能前后调节焦距。目镜镜筒的 内径约等于目镜镜片的直径，长度要比目镜焦距长 100 毫米。镜筒的制作是把黄板 纸切成宽 70～80 毫米长的纸条。找一根直径等于镜片
的镜子曲率,来作不同的修正. I. 环境的清洁: 换磨粉之前,或是前一次工作相隔时间长,就必须作清洁的工作.地板,磨镜的桌子,柜子都用抹 布和除尘拖把仔细清过一遍,不能有前次的大磨粉残留,会刮伤镜片.镜子,工具和垫子也都用 牙刷,牙膏仔细刷洗过. 用空罐子把磨粉分装,从小的开始再装大的,因为大磨粉里参有小磨粉也不会刮伤镜片.分装 好的磨粉不要全放在一起,分开放置不同的柜子较不易污染.柜子还需要一个塑胶布来挡住, 以免有外来颗粒入侵.使用时要用更小的药罐先分装,不要重复接触大罐子,使表面有磨粉的 机率增加. 厨房纸巾和静电布要收藏在箱子里,要用时一次拿一张,以免沾上磨粉.换磨粉时 最好也换一卷纸巾. J. 防止镜边缘破碎: 用炒菜锅乘水和 46 号磨粉把镜子的边缘磨掉约 4mm,用完后磨粉和剩下的水都不须清干净, 这样湿润的磨粉较不易飞散,再直接放到测试桌下面的纸箱内收妥.要随时注意边缘会不会 太尖,以防碰撞而破碎. K. 若工具和镜子吸住推不开: 研磨时要随时注意水是否太少,不然工具和镜子间的摩擦力和吸附例会太大以致于分不开. 解决办法有很多种.若从透明的工具看进去,中间的水还没有干掉,表示转不开是由于周围干 掉,可从上面对工具中间加压,把中央有水的部分压开,分散附着力,同时在用手转(不能用扳开 的方式,以防危险),就可以转开.若还不行,就表示整个水分都快干掉的,可以把镜子和工具一 起放到约五十度热水中,利用两者膨胀系数的不同(BVC 几乎膨胀系 3 数为零),即可拆开. L. 刮痕: 通常是干掉的磨粉或是前一程序的残留磨粉造成的.当磨粉很细时,会飘散到空中,所以清洁 工作要很彻底,甚至连身上都需要先用除尘纸擦过.若有刮痕,可用手电筒观察其深度,通常可 以在下一个阶段的磨粉可以被淡化,但无法消除.只要不是太严重,事实上对光学表现不会影 响太大.所以通常不会为了一条刮痕再增加该磨粉的磨程时间. 二,主镜的抛光 抛光通常和研磨一样需要很多个磨粉的流程,但这次我们只有用一种大小的氧化铯,所以花 的时间会较长.此外,原来工具的玻璃材料对抛光来说太粗糙,所以要在原来工具的表面在铺 上一层沥青. A. 氧化铯磨粉: 因氧化铯比奶粉还要细,会粘着任何容器,所以不易用汤匙拿取.因此把它和水 1 比 4 溶在装西 红柿酱的瓶子里,直接用磨粉水的形式代替分别加磨粉和水,使用时要先摇晃均匀,使瓶子底 部没有磨粉沉淀. B. 沥青工具的制作: 我们用有把柄的锅子和高山瓦斯炉将沥青融化.融化的沥青很像麦芽糖(这次用的是比较高 级的沥青,外表是黄色的.沥青是混合物,其中成分的比例会影响他的软硬度和色泽),加热要用 非常小的火,一来因为沥青的熔点很低,二来加温太高会产生非常多气泡,使液体成分蒸散而 改变成分比例.表面的一层泡沫可 4 以用汤匙挑掉,一边加热一边要用筷子将底部融化的跟上层未熔的搅拌. 工具的边缘用厚胶带贴一圈,高出表面 3 公分左右,再把沥青倒入,量约 1 公分厚才足够,用筷 子把气泡挑掉.约五分钟后(是沥青干的程度),用铁棍将表面压成格子状,把镜子表面涂满氧化 铯溶液(镜子要稍微用吹风机加热,以免镜子和工具的温度相差太多让沥青瞬间凝固),压到工 具上,人再压上去约 15 分钟,将沥青压成和镜子曲率一样.镜子拿开后用磨粉的附着状况判断
②星图 直径的圆管做芯子。用黄板纸条绕在芯子上，要一圈挨一圈不能重叠或有间隙， 纸条的两端和接头处可以用涂上胶水的牛皮纸连接。第一层卷好以后，在黄板纸外 面涂上胶水，然后卷绕第二层，卷绕的方向和第一层的方向相反（图 19-3）。卷好 后再涂上胶水卷绕第三层，卷绕方向和第二层相反，一般卷绕三层就可以了，最外 面糊一层牛皮纸，抽去芯子，竖直放在室内晾干。干透以后，用黑墨将镜筒的内层 涂黑，消除杂散光影响观察。 （4）在镜筒内安装镜片，要使物镜和目镜的主光轴都在镜筒的中心线上。安装 镜片要根据镜片的大小决定，镜片直径小于镜筒内径可照图 19—4A 安装，镜片直 径等于镜筒内径可照图中 B 的方式。 镜片装好以后， 可将目镜镜筒插入物镜镜筒内， 对准远处灯光用眼观察，调节目镜和物镜的前后位置，使远处灯光落在望远镜看到 的视场中央，这表明目镜的主光轴落在镜筒的中心线上，否则需要适当调整目镜的 位置，到符合要求为止。
适合搭配的目镜约 33mm-3mm
自制天文望远镜 （2005 年 09 月 10 日 12:09:50） 来源： 来源：QQ 糖作坊 □作者: QQ 糖 [1] 一、问题的提出 对于每一个喜爱科学，尤其是喜爱天文学的人，望远镜自是一种最令人向往的科学仪器。每 逢晴朗的夜晚，面对着浩瀚的宇宙，那千姿百态、五颜六色的天体是多么令人神往啊！在这 个时候，谁都希望自己有一架小型的天文望远镜，用来看看月亮上的环行山、金星的盈亏、 土星的光环、木星的卫星、火星上的极冠以及仙女座大星云、猎户座大星云等等。这样的望 远镜最好是自己动手做。在科学技术高等发达的今天，无论是从理论方面，或是从技术方面 看，每一个有志于天文观测的爱好者，自己制作天文望远镜是完全可以做得到的。 二、研究目的 通过自制天文望远镜， 了解并掌握望远镜的基本光学知识， 学会自制简单小型的开普勒式折 射望远镜。培养自己的动手动手能力。而且当掌握了这门技术之后，就能更主动的在天文科 学领域中发挥自己的特长。 三、研究内容 天文望远镜有许多种类。可是，从制作技术、经济条件和使用特点等方面考虑wenku.baidu.com对于业余天 文爱好者比较合适的， 要算是简单小型伽利略式折射望远镜、 简单小型开普勒式折射望远镜 等。我们所研究、制作的望远镜是开普勒氏折射望远镜。 １．自制望远镜的基本光学知识 1）光学元件的成像原理 开普勒氏折射望远镜所采用的光学元件，主要是凸透镜。为了讨论方便，首先需掌握几条定 义： 顶点：镜面的中心，叫做镜面的顶点。 曲率中心：球面法线的交点 C，叫做镜面的曲率中心。