望远镜的原理 开普勒望远镜,折射式望远镜的一种,物镜组为凸透镜形式,目镜组也是凸透镜形式,最早由德国科学家约翰内斯·开普勒(Johannes Kepler)于1611年发明。 市面上的一种开普勒式天文望远镜 开普勒式望远镜由两个凸透镜构成。前面用来进光的透镜叫做物镜,口径较大,焦距较长,成倒立缩小的实像;后面用来观察的透镜叫做目镜,口径较小,焦距较短,成正立放大的虚像。 开普勒式望远镜原理图 由于两者之间有一个实像,可方便的安装分划板(安装在目镜焦平面处),并且性能优良,所以目前军用望远镜,小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。 用来调焦的分光板 但这种结构成像是倒立的,所以要在中间增加正像系统。正像系统分为两类:棱镜正像系统和透镜正像系统。我们常见的前宽后窄的典型双筒望远镜既采用了双直角棱镜正像系统。 一种正像镜 这种系统的优点是在正像的同时将光轴两次折叠,从而大大减小了望远镜的体积和重量。透镜正像系统采用一组复杂的透镜来将像倒转,成本较高。 简单光路图 制作简易望远镜 说明 这里我们要制作的是开普勒式的折射望远镜,这类望远镜也是最容易制作的,它没有太高的要求,视场较大,容易找到被观察对象,凸透镜在市面上是比较容易找到的,不像反射式,凹面镜只能从厂家购买。 我们这架望远镜是属于入门级的,它不能与那些高档的相比,但也能够满足一般的观察要求。对提高对天文的兴趣和认识还是有一定的帮助的。 放大倍率:30倍左右。能清晰的看到月球上的环形山,最大的行星木星看起来像一小圆盘,在观测条件好的时候能看到它上面的大红斑,至于土星光环,若镜片质量和手工制作做得足够好,在晴朗的夜空土星大距的时候,勉强能看到它周围有一些不寻常的东西,没错,那就是它的光环。 材料 长焦平凸透镜一块,短焦平凸(双凸透镜也行)透镜1-4块,纸筒(或用纸自己卷制),胶水等。 步骤 一、购买物镜 物镜的口径在5cm左右,焦距在50-80cm都行,主要是看各位能找到什么样的焦距,理论上口径越大焦距越长越好,能找到1米到1米2的更加好,这类镜片现在比较难找。 切记一定要平凸透镜,双凸和新月型的凹凸透镜不好,做出来的效果很差,主要是色差大和琦变非常厉害。 2元店买的10cm放大镜的焦距一般只有30cm左右,焦距太短了,色差和琦变太严重,不要用。 二、制作物镜镜筒 可以选用长纸筒或者排水管道,物镜焦距为80cm的情况下,物镜镜筒的长度至少60cm左右。 最好在纸筒内部贴上消光绒布,这样可以减少杂光。 制作完成以后需要把物镜安装到镜头一端,可以使用胶水或者胶布粘上去。 三、购买目镜 修理钟表的那种放大镜即可,焦距一般在4cm左右,也可以使用多块放大镜做成复合透镜,这样放大倍率更高。 四、制作目镜镜筒 可以选用硬纸筒或者下水管道或者自己使用牛皮纸卷也行。纸筒直径和目镜口径相同,长度要略大于目镜焦距。 使用胶水把目镜粘上去。 五、制作天顶镜 天顶镜的作用是把倒立的像变成正立的像。 外壳用包装纸箱的瓦楞纸来做,有厚度和一定的强度而且材料易找和便于粘贴,里面粘一块小镜子,最好是那种镀铝镀在表面的镜子,比如很投影机或幻灯机里面拆出来那种。 一般的普通镜子也行,但只能用来白天观景,晚上用来看星星和月亮之类的不好,因为镀膜在玻璃的下面,加上玻璃有一定的厚度,光线在斜射时,会在玻璃表面和玻璃下面的镀银层之间发生多次反射,镜子越厚,多次反射的现象越明显,此时观看到的星光会由一个按渐变的距离变成多个。 这对观察造成不必要的影响,所以最好能用银子或铝镀在表面的那种反射镜,而且镜面要平,不然图像会琦变的。 色差 有无色差时的观月图片差异 双凸透镜(图一)与复合透镜(图二)发生光的折射原理图 图一 图二 扫描二维码关注我们 |
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