时间：2005年7月31日
主题：望远镜的磨制
主讲：黄隆
一支望远镜的质数好不好取决于它的分辨本领，这与统一口径的望远镜相比，就是口径6寸，也就是150毫米望远镜，理论上它的分辨能力能提高0.765秒。大家知道，这个要很合适天气的稳定度、透明度，因为你可以看到这个望远镜的分辨本领从这里超过去了，公式我可以计算的。就你买回的望远镜是不是真正漂亮呢，我们要根据实际的测试才知道的。
分辨本领，我现在给你们一个概念，就是口径127毫米，你会看到大约这么多的细节，当然口径大点的话，可以看到目前表面更精细的结构。这里有5幅图象（见图），口径是由小到大的，第一幅是60mm，第二幅是80mm，大家可以看到土星表面的细节有什么变化？
要研制一个望远镜，最主要是有磨镜的材料、磨镜材料与工具和磨制手法。
第二讲是磨镜基本手法，主镜的磨制，如何磨制？现在进入正题。
磨制材料，主要是由两块厚玻璃，手上的这种，那玻璃究竟要多厚才可以呢，通常是直径的1/6。但是厚的玻璃是非常难找的，通常我们是找1/8或者1/10的厚玻璃来代替。玻璃通常分两大类，第一类是青玻璃，第二类是派勒斯玻璃，青玻璃就是我们普通门窗用的玻璃。从侧面看是青蓝色的，派勒斯玻璃是黄色的，侧面是有点淡黄色的，青玻璃比较便宜，派勒斯玻璃比较贵，为什么呢？是因为派勒斯的膨胀系数比较小，什么是膨胀系数呢？就是玻璃受温度影响的变化是比较小的。现在大型望远镜用一些零度膨胀系数的玻璃磨制。中国制作大口径的望远镜都是用这玻璃磨制的。
磨镜材料与工具：金刚砂，这是磨镜磨玻璃的材料，金刚砂分很多号，有80号、120号、200号，从大到小大，我们通常分六种，大小是代表每一寸里面有多少粒金刚砂，号数越小代表它的金刚砂的颗粒越粗，号数越大代表它的金刚砂的颗粒越硬。所以当我们用完金刚砂磨完镜子的时候，发现镜面是很粗糙的，有很多小洞。我们会用抛光粉把镜面打磨的很光滑，抛光粉以前也是用（？二氧化连）代替的，以前是红色的。现在是亚花色，像泥土的颜色。
为了把这个主镜抛光的更光滑，我们不可以用原来的玻璃面来代替。它用什么力气防止和表面摩擦呢？大家看这个两个很高的凳子（见图片），其实是磨镜时的工作台，高度通常在我们的腰间，除了工作台以外还有磨刀石和放大镜。
介绍完材料以后，接着教大家一些基本的磨镜方法，这些都是我的秘籍，大家想不想听呢？
磨镜的手法有四种：
1、缘弦手法
2、正心手法
3、离心手法
4、椭圆形手法
大家可以看到缘弦手法主镜的轨道是在主镜旁边延伸的；正心手法是就是主镜在工具板的前后，中心前后推动；离心手法就是主镜在工具板的上面，做一个W型前后左右推动；椭圆形手法就是绕圈子。这个是很难搞的，我会把这个方法示范给大家看的。
还有个名词，大家需要了解一个名词，就是磨程，磨程就是主镜工具板的总距离，大家也看到了，是什么呢，这个镜子由前向后，向前位置是一寸，向后的距离也是一寸，1＋1是2寸，我们通常会用2/3的磨程去磨，因为这样两块镜片是比较吻合的。
如果口径是6寸的，前一寸、后一寸2/6得出的是1/3的磨程，磨程越长，就越容易把主镜磨成凹面，磨程越短，镜面就越容易吻合。如果你想把主镜磨的很凹的话，需要一个很长磨程，除了磨镜手法之外，还有一个基本的磨镜的动作。有三个动作：第一、主镜前后推动；第二、主镜的转动；第三、磨镜向另外相反的方向转换角度转动。
绿色是代表磨镜的人，上面是主镜，下面黑色是工具板，当你磨完一个磨程以后，再转动方向去磨，就是说，镜子转左边，磨镜就要向相反的方向转动，你发现镜子和人的转动角度是不一样的。因为不同的角度有个好处是，经过很多次以后，大家走到统一角度。这个是平均磨一万多次，平均原理——就是经过一万多次以后，磨成的镜面是成个球面。
通常买回的玻璃边缘很锋利，会伤到手，所以需要磨刀石，把镜的边缘削掉，因为如果你不把玻璃的边缘削掉的话，主镜会弄花，所以在磨镜的时候，一定要把玻璃的边缘削到零度。大家现在看到的是工具板（见图），三个绿色是代表什么呢？代表三个小木头，他们的作用是固定主镜，红色代表主镜，然后主镜的工具板分三个角度，每个角度分120度，然后用一个小木塞把主镜和小木头固定，不让主镜移动。
我们来看看实图（见图）。
大家看到工具台上标了很多的刻度，里面是人转动的刻度，是60度，外面标的刻度是镜子的刻度，大约是45度，你也可以里面标45度，外面标60度，里外无所谓，另外，你可以在主镜外面画一个记号。
下面正式教大家磨制镜子。
大家看看磨镜需要四个步骤：
粗磨，幼磨，抛光，压模。
抛物线型，用金刚砂80号，幼磨需要5个号数的金刚砂，现在的主题是粗磨。
粗磨有两个目的：
1、主镜磨至预计深度（成型）
2，主镜磨成凹面
磨粗镜面的几个因素：
1、压力要大。
2、磨程要长。
3、推动频率要快。
4、换砂频率要密。
5、磨镜手法。
如果是初学者，我建议大家用正心磨法和粗磨。
磨镜者的工作，磨的时候我们不能单单靠双方的力气磨，还要用上升的磨力向前轻磨，示范的时候我向大家详细介绍具体怎么磨才对。
落半茶匙80号金刚砂，加几滴水，再用手指搅拌均匀。慢慢地把主镜放在工具台上作圆圈形转动数周，作用是把金刚砂带动至工具板表面。
双手放在主镜上，用正心魔法，施加15至40磅的压力，压力及磨程要适中。
开始时，会听见金刚砂和玻璃互相摩擦而发出刺耳的声音，约1至2分钟后，那些声音越来越轻，这时候便要更换一批新的金刚砂了。每次加砂，最好把工具板抹干了，再放进新的。
经过约半小时辛勤的粗磨工作，主镜就呈现谈谈的凹面。
镜面深度：
主镜要磨成一个弧面性，就要把平面至弧面MANB的玻璃磨掉，弯曲面的中心深度AB镜面深度，它们的关系由镜面深度公式表达出来，主镜弯度和半径成反比。
主镜的二次方除以二乘以曲率半径就是焦距的两倍。
量度焦距：
a、深度的测度法
两把尺，一把平放于主镜面上，另一把竖置量度主镜中。
粗磨时除了用两把尺直接测弯度，更可以间接用量度深度法求出镜面的曲率半径。
通常我们会教学生用尺子量深度有多深
b、洋烛/电筒测距法
用于测量曲率半径（见图）
首先在镜面放一点点水，放一个洋烛，就可以量出有多长。现在已经不用洋烛了，用电筒取代了。
就是离镜面的距离是曲率的半径，如果我们拿镜头射上镜面的时候，镜头向左行；如果拿点头向右行，说明那个曲率向前。
c、阳光测距法
直接测量焦距，一定要和阳光的方向是竖直，焦距会有很大的误差，如果你准确的话，误差大约是半寸左右，如果你想更加准确的话，我们可以反复测试四次左右，它的误差为0.4寸左右。
磨制球面
a.气泡方法
吻合度可观察在两之间加水后的期气泡而鉴定，若镜面弯度太深，主镜中间和工具板可见一个大的气泡停留在中心位置，气泡是平均分布的话，是一个球面。
如果没有气泡或气泡大小一致，而一次磨之后能均匀的散布在工具板面，这两块玻璃算是吻合。
b、铅笔线条方法
用铅笔在已抹得完全干的主镜面上，沿直径上数条粗的直线，然后把主镜放在干的工具板上干磨十数次，看看线条在主镜边和中心被磨去的速度是否一致。
大家会发现，第一幅图，它周围是铅笔消失掉了，边缘没有，但是中间还有一些痕迹存在，就说明中心的位置接触不良，是不吻合的。
还有，大家看下面，那幅图是和上面相反的，中间残留一些铅笔痕，周边接触很好，但是镜子中心接触不良，如果我们继续磨制下去，是一个完全球面的话，你会发现两个的镜子磨完后没有铅笔痕。
这个镜子12寸，初磨现在是磨沙玻璃没有铅笔痕的。
请问大家我说的快不快？另外还有三个讲座，如果我快的话，请你举手。
第三讲 主镜的磨制
现在还是介绍如何磨制主镜
我教人磨镜的时候，通常会教镜子的原理，让学生自己回家去揣摩，如何去磨。
有些人问，为什么你的镜子会磨成凹面的呢？
两个因素影响着，一个要两个镜面接触时间的那个压力，原来你把主镜侧面时候，侧面受压力是最大的。大家会看到我会把主距分为三部分ACB（见图），C的部分无论是向前还是向后，都是接触工具板，所以经过长时间的初磨，你会发现上面的镜是凹下去的，下面的镜是凸出来的。
怎么说这个原理呢？因为如果你懂这个原理后，你才会磨那个镜面，所以，为什么说长磨程会磨成凹面呢？因为长磨程的压力很大，接触的时间很长，能磨成凹面。那个镜面太凹，怎么办呢？就有方法桥正，上面是工具板，下面是我们要的主镜，当你把那个凹的深度减少，磨制成平的，没有那么凹，磨成一点点，下面的方法可以延长镜面的焦距，所以无论是镜子是焦距是长还是短，都可以校正到的。
接下来是幼磨，就是把镜面磨得更光滑。幼磨有5个号数的砂子。通常我会把这个号数分成120和600，120是幼磨以前，600号的是幼磨后期，
幼磨的目的有三：
1、就是把粗磨时还留下里的小孔逐步磨至光滑，恢复原来反光度。
2、镜面和工具板磨至互相吻合。
3、每一号砂磨到预定焦距。
幼磨的要诀：
1、用较短的三分一磨程和较轻的压力。
2、频率约每分钟60至80次。
3，加砂磨五分钟左右，见磨砂声音减低或全部磨碎后，可换新砂。
4、旧砂有时会变成像粗砂的特性，使镜面产生一瞬间刮花主镜。
5、另外由镜边缘脱落和混有杂质的金刚砂也会把镜面刮花。
干净
开始时一定要把所有的工具洗干净，同时用刷子把工作台上，最上一号的金刚砂完全洗掉，两块玻璃和水桶也要彻底清洁。单一粒金刚砂也会变成灾害，一条深的坑纹，可要花费一、二小时才能磨走。磨镜的学生都知道我对磨镜是很挑剔的，指甲里不能残留一颗粒砂子。因为我用完80号后，就换新砂子，倒主镜的中央，加小量或直接加钢砂和水。
加砂的程序：
1、倒金刚砂落工具板，加少量水或直接加金刚砂水溶液。
2、用手指将金刚砂均匀涂在工具板表面上，并感觉金刚砂隐藏着的杂质。
手法是交叉手法（见图）。
幼磨目的有三：
1、就是把粗磨时遗留下来的小孔逐步磨至光滑，恢复原来的反光度。
磨120号，看看砂眼是否一样大小。小孔若减少到每方时（2.5cm）的话便符合标准。
砂眼大小平均（见图）：幼磨前阶段（120至320），以3或4倍的放大镜，用反射光验砂眼。通常砂眼最多的部分是镜子的边缘，是最后才磨掉的。如果镜子的砂眼没有磨掉的时候，到抛光阶段是磨制的阶段出现的。而后阶段（600和120），以6－8倍的放大镜，用投射光验砂眼。
大家看到这个镜面，中间的气泡是比较大的，周围是气泡比较小，气泡是差不多大小的。
镜面工具板吻合（磨至球面）铅笔线条方法
幼磨前阶段（120至320）使用较好。
我们用砂子截面是用120至320，可以用铅笔测试法来测试是否吻合。因为刻度法和铅笔线条法是测试镜子是不是球面，但是，铅笔铅条方法是比较准确的。
砂眼大小平均
幼磨后阶段（600和1200）反射角方法乃量度磨光程度和镜面瑕疵之一，可用此方法测量均匀度。我看有没有时间跟大家一起示范一下这个方法。
大家可以看到图片（见图）都是我们的学员，他在看他有一个灯源光的光暗度，就是决定砂眼的大小。通常如果是完美的话，光的影象是很平均的，如果大小不平均，会有很亮的，周围很暗，中间得很小，可以说周围存在砂眼，所以周围的影象很暗。
通常是中间比较光亮，为什么镜子的周围是比较暗的呢？因为通常周围磨，再到边缘，所以是很正常的。在这个我们是需要长时间大约三个小时左右，就能把边缘的砂眼磨掉了。现在，我们完成了第一个条件，还有最后一个条件，就是每一颗粒砂角度是多少呢？这是我们不能再用之前的尺子来量那个镜面的，我们需要一个必须精确度比较高的阳光测试法。
在这个阶段，测焦距是非常重要的，因为幼焦距到了1000多号以后，焦距到了抛光的时候是改不了的，在这个时候一定要认真，你要的究竟是多少？幼磨至600号时候，意外随时发生！
用幼金刚砂时，两块玻璃容易粘在一起。注意镜子不要抹动，停止数秒钟也可两块玻璃粘在一起。
若真是粘在仪器上，可用木块或木锤敲打镜面，或放在温水或热水中浸片刻，再轻轻地把玻璃垂直敲击木板。 但切勿用铁锤敲击玻璃，或把玻璃垂直用边缘大力撞击石地面，这样做很容易把玻璃弄碎，缓缓来小心点。
大家可以看到（见图），当你幼磨（1200）的时候，你会发现六个字，幼期磨这个镜面很怪，中间穿了个洞，这是1999年我自制的牛顿卡式镜，大家发觉这个是初磨后，根据不透明的，看不到影象到了320号，可以看到小孩后面的衣服。
磨镜者具备的三个条件干净、细心、恒心。
现在大家休息一会，还有一个小小的仪式要进行的。向青岛天文爱好者赠送纪念旗，再向牧夫天际交流会赠送纪念旗。
如何抛光
沥青模
硬碰硬，玻璃磨玻璃，很难造成光滑面。
原料和用具
沥青、松香、松有油、蜂蜡、枝条、木开子、肥皂水、票光粉和布等。
煮模方法
沥青磨的软硬要适中。可先把已煮溶沥青倒少许报纸上。你把整个手进去的话，整个手指插进沥青去，说明沥青是软的。如果你把手指甲压进去，说明沥青的硬软是非常适中。
煮模方法
软模：可把沥青猛火煮多一段时间，是把多余的沥青溶液蒸发掉
硬模：松节油
1、煮沥青时，可把主镜和工具板放在约摄氏50度的水中。
2、热的玻璃可延续煮磨时间，制造出接触优良的沥青模。
为什么我们不能直接把磨好的镜面不泡水就直接放沥青中？水是热的，玻璃的温度是冷的，沥青是模热的，沥青很容易变成硬的。吻合度就下降了，泡了水了，镜子的温度是软的，沥青的温度压出来就可以抛光了。
首先我们会在主镜围一个纸条，大约是4mm。准确一纸条或薄铝纸，旧报纸也可以。它的开度比工具板大1/4时，长度则能够围一周以上为准。把这样程度完成后，就可以放沥青模了。
3、沥青溶解，熄火待气泡消失
4、抹干热工具板
5、围上纸条固定，由中间开始导入沥青
约二至四分钟，沥青模变半凝固状况中，这时和沥青表面涂抹上肥皂水，不粘在一块。
盖上主镜，准备压模，切记镜面向下！
气泡逼走以后，可以加上重物压数分钟，热水浸后压主镜叫热压法，每次约压5分钟，不要压得太久，也不要超过5分钟，否则会黏住。
刻糟坑
沥青模上刻槽的原因有三：
1、使抛光粉和水有地方储存和流动。
2、槽坑引进空气，防止玻璃互相吸吮。
3、最重要的就是让沥青在被压时能够有地方舒展，避免沥青挤向模边缘。
刻槽后压模
由于刻好槽坑后，坑的两边会隆起，所以要再次经过热压法或者冷压法使沥青模吻合。
测试吻合度
若沥青模吻合：可以见到抛光粉溶液在镜和模之间的分布均匀，颜色一致，没有气泡在方格中。
磨动数十次后，沥青模的方格不再是黑色，而是均匀地变成深咖啡色。
未吻合——中央有小洞。 中间有洞就说明主镜和沥青模中间不吻合。这个需要泡热水再压过，在压之前再抛光粉。
未吻合——模边有小孔。
吻合是一致的，抛光用W手法磨大约磨1/3磨程。大家发觉幼磨都是采用1/3的磨程。这样的吻合是最漂亮的。
抛光粉：
用一比二的溶液
隔十五分钟加粉一次。
抛光一小时候，让镜子休息、冷却，然后再重新，再抛光。
未吻合，切记不要抛光，可能产生以下的结果：（见图）大家看到抛光完之后，比新买的玻璃还要透明，很清晰的。
第五讲
主要介绍自制望远镜
1972年自制口径是16寸，焦距是f/8，
1974年改良了，镜筒铁做的
1977年牛卡式望远镜两用的望远镜。
1980年另外的自制望远镜。
1979年—1981年间我做了当时最大的，口径12，f/4
1987年我的学生制造了一支16f/4.3寸的望远镜。这个望远镜不是传统式。
2004年10寸的望远镜，因为方便携带，所以我可能是香港第一个人引进杜苏式望远镜，这个（见图）就是我们学生自制的望远镜。
2004年制作的24寸杜苏望远镜、20寸大于50cm，
最近学生制作口径大约75cm的，希望交流团结束后回去把这个望远镜完成。
2005年磨镜班的大合照，最左边（见图）是我。当时是测试光装好的望远镜。
我在1986年已经教学生制造望远镜，这支是1寸的。这是1978年教的磨镜班，自制望远镜。
这个作品是当时做最大的天文会推广科普活动的。
2004年我自己也有一个观测站，叫做香港天文农庄。是庆祝发现冲日后的成功建立的。
2003年著名的台湾天体摄影家来参观我的天文农庄。
自制望远镜参考书，是最好的，我自己写的，书当然是绝版的，是买不到的。但是我带来了正文影印副本，已经交给周昆，大家可以参考一下，不需要交版权费。其实，我这本书也有电子版的，大家可以参照。大家也可以到天文论坛互相之间进行交流。
我今天的讲座完毕了，谢谢各位。
接下来的时间，大家可以上台看看我带的工具和材料。
赠送磨镜的材料和磨镜的工具给天文协会的朋友 |
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