介绍我研制的不用滤光片的大口径观测太阳望远镜
本帖最后由 张国新456 于 2009-7-24 19:42 编辑介绍我研制的不用滤光片的大口径观测太阳望远镜
辽宁省阜新市科技馆张国新
2007年8月15日，由阜新市总工会等9家单位联合举办的阜新市职工创新创业成果展开幕式于上午9点在市工人文化宫门前广场隆重举行。阜新市市委书记姚志平、市人大主任温建国、市委副书记于言良等主要领导出席，市总工会主席周久才主持开幕式（见照片）。阜新市职工创新创业成果展每5年举办一次，其水平之高、成果之多是这次成果展的显著特点。在展出的众多成果中，有一件成果作品特别引人关注，这就是我所研制的不用滤光片的大口径观测太阳望远镜（见照片）。在市工人文化宫门前的展出现场，众多的观众用这架望远镜饶有兴趣地观测了太阳，观测者络绎不绝。这架望远镜获得此次阜新市职工创新创业成果优秀奖。
这是一架口径为228mm，焦距1440mm的特殊反射望远镜。它的工作原理是采用不镀膜的抛物面主镜（物镜）和三个不镀膜的平面副镜，经过逐次反射把太阳光强度削弱到使人观测达到安全的程度时成像。这架望远镜的光路图如图一所示。（注：也可以用图二的形式）
在图一中，抛物面主镜顶点到第一平面副镜中心距离为1230mm，第一平面副镜中心到第二平面副镜中心距离为105mm，第二平面副镜中心到第三平面副镜中心距离为45mm，第三平面副镜中心到焦点的距离为60mm。第二、第三平面副镜装在一个规格为38×38×80的不锈钢方管内，方管壁厚1mm，涂黑方管固定在镜筒内壁上。
一般情况下，不镀膜的玻璃表面反射光线的能力大约为4%左，（见《天文爱好者》1982年第5期20页杨世杰文章第一段）。我研制的这架望远镜抛物面主镜不镀膜，第一、第二、第三平面副镜都不镀膜，那么，它们合成的反射率为4%×4%×4%×4%左右，即2.56/1000000左右。可见，不镀膜的几个镜面逐次反射后削弱太阳光强度的效果十分明显。进一步计算，在不考虑平面副镜挡光的情况下，只相当于反射率为97%的优质铝膜镜面0.11平方毫米的面积反射的太阳光。（计算方法÷97% ≈0.11(平方毫米)）
我研制的这架口径228㎜望远镜观测太阳时,太阳像的明亮和辐射程度大大降低。当小于这个口径时进行短暂的观测是可以的。如若达到安全的程度最好口径小于16厘米，观测时间也应是短时间的。口径大于16厘米应增加一块或二块不镀膜的平面副镜。这架望远镜是我在2007年 5月研制成功的,用它观测太阳表面的细节特别清晰。2007年5月21日,当把这架望远镜第一次指向太阳时,看到明亮的太阳不在耀眼,在太阳某一半径的中点位置左右,有两个靠得很近的大黑子,它们的本影和半影特别清晰,在两个大黑子附近还有一些细小的黑子。2007年5月24日13点10分左右,又将望远镜搬出室外,在太阳的边缘附近特别清晰地看到了两个比较大的光斑,它们彼此相距很近。2007年5月29日13点30分左右再次搬出望远镜观测太阳,看到太阳的边缘附近有一个黑子,黑子附近有一些像白皮癣一样的光斑。用这架望远镜看太阳,临边昏暗现象特别明显。8月15日开幕式这一天的观测,因为这天在太阳朝向我们这面没有黑子和光斑，所以没有看到，尽管这天观测条件不太好——多云,但众多观测者都看到了太阳的临边昏暗现象。
这架望远镜的特点是解除了滤光片,在可见光波段全波段可见,不像其它用滤光片的望远镜为了减弱太阳光的辐射把某些波段的光滤掉了。从科普的角度看，这种望远镜所成的太阳像是原来明亮的本色,颜色不失真,易被公众接受。通过增加平面副镜的办法,这种光学结构的望远镜的口径可以做得很大，从而充分发挥大口径分辨本领强的优势,使观测太阳在某种程度上效果更好。我以前用加滤光片的望远镜观测太阳，没有看到过光斑，没有看到过太阳的临边昏暗现象，看太阳黑子也不如用现在这架新研制的望远镜效果好。这种望远镜由于平面副镜相对来说都比较小，加工磨制不难，安装也简便，所以容易制作，从而降低了望远镜的制造成本。这种不用滤光片的观测太阳的大口径望远镜非常值得推广和应用。
特别提醒:不要在没有绝对安全保障的条件下用任何望远镜看太阳.
制作本文阐述的这种望远镜要特别注意防止主镜、第一平面副镜和第二平面副镜反射的太阳光对人眼的辐射。这里建议口径小于16厘米时采用三个不镀膜的平面副镜，每次观测的时间应是短暂的。口径大于16厘米时，应增加一或二个不镀膜的平面副镜，即采用四个或五个不镀膜的平面副镜。制作时要格外谨慎.
[ 本帖最后由 张国新456 于 2008-7-25 01:40 编辑 ] 赞一个::070821_06.jpg:: 可以，有创意 厉害！不过LS说的好像是个问题。 照片里的哪个是您?拿塑料袋的? 真是好创意，不过机械加工精度要求很高吧？调整光轴时估计很麻烦！ 要长时间观看的话，估计在目镜端加一块 红外线紫外线滤镜 会更安全~ 曾经在一块40cm的主镜上干过这事儿，加上成都地区天然的薄云滤光，观测效果还可以。
不过由于像红外光没有滤去，长时间观测对眼睛有害。。。 创新很好,不过体积感觉没有必要那么大. 原帖由 北斗流星月 于 2008-7-25 09:26 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
创新很好,不过体积感觉没有必要那么大.
分辨率上去以后，能看到米粒了吧～ 张老师.我有2个疑问?
1: 4%的反光率问题?应该是90度光线的反光率吧.这个是45度角的反光.应该要大得多.
2: 反射面的问题?玻璃有2层反射面.难道把另一面打毛? 创意特别好,只是这么大的镜子只能看太阳,连月球都不能看,使用功能太单一!不过仍赞一个!实在了不起! 原帖由 李东辉 于 2008-7-25 10:49 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
创意特别好,只是这么大的镜子只能看太阳,连月球都不能看,使用功能太单一!不过仍赞一个!实在了不起!
我估计可以看月球.只要换副镜就可以.
副镜的背面
副镜的背面要细磨成毛面，否则成象混乱。45度入射角反射率不会有变化,从光疏介质入射的光线不会发生全反射.增大口径的目的是提高分辨本领。补充：第一平面副镜最好用耐热玻璃制成。不耐热的会炸裂，本人于97年时已有经历，不止一次。大家提的有的很好好，多谢！[ 本帖最后由 张国新456 于 2008-7-25 13:00 编辑 ] 原帖由 张国新456 于 2008-7-25 12:34 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
副镜的背面要细磨成毛面，否则成象混乱。增大口径的目的是提高分辨本领。补充：第一平面副镜最好用耐热玻璃制成。不耐热的会炸裂，本人于97年时已有经历，不止一次。大家提的有的很好好，多谢！ ...
毛面的反光很强的。能做成斜面[或球面]嘛/让它反到外面去。
[ 本帖最后由 jiangq007 于 2008-7-25 12:46 编辑 ]