|ta kniga prednaznachena dlya lyubitelej astronomii, reshivshih postroit' sebe dostatochno moshchnyj teleskop. Mozhet byt', s tochki zreniya nachinayushchih lyubitelej teleskopostroeniya, ona neskol'ko peregruzhena podrobnostyami. |to proishodit ot togo, chto avtor stremilsya predusmotret' razlichnye neozhidannosti, podsteregayushchie lyubitelya na puti izgotovleniya teleskopa. S drugoj storony, znaya, kak eti podrobnosti otpugivayut nachinayushchih, eshche ploho orientiruyushchihsya v tehnologii izgotovleniya opticheskih detalej, avtor soznatel'no izbegal opisaniya ogromnogo raznoobraziya metodov shlifovki, polirovki i ispytanij astronomicheskoj optiki, razrabotannyh v poslednee vremya i prisposoblennyh k usloviyam lyubitelej. Vmesto etogo on pytalsya otobrat' lish' to, chto sovershenno yavno dostupno lyubitelyu. Pri etom avtor stremilsya ne povtoryat' prekrasnuyu, no, uvy, postepenno stareyushchuyu knigu M. S. Navashina "'Teleckop astronoma-lyubitelya". CHitatel', kotoryj najdet tehnologiyu, opisannuyu v nastoyashchej knige, nepriemlemoj dlya sebya, smozhet obratit'sya k knige M. S. Navashina, kotoraya v poslednie gody pereizdavalas' neskol'ko raz.
Postarat'sya obojtis' minimumom matematiki - eto vtoraya zadacha avtora. My postroim sravnitel'no prostoj teleskop i poetomu matematiki i voobshche teorii teleskopa budet rovno stol'ko, skol'ko nuzhno dlya togo, chtoby dejstvovat' osoznanno, i tol'ko. Avtor polagaet, chto teoriya teleskopa dolzhna byt' izlozhena i ponyata "na pal'cah", i poetomu v knige opisyvaetsya mnogo opytov i privodyatsya risunki, kotorye poyasnyayut dejstvie teleskopa i ego otdel'nyh uzlov.
Vse, o chem rasskazyvaetsya v knige, mnogokratno provereno ne tol'ko samim avtorom, no i shkol'nikami i vzroslymi -- chlenami Novosibirskogo kluba lyubitel'skogo teleskopostroeniya im. D, D. Maksutova. CHashche zhe vsego opisany metody, primenyaemye uzhe na protyazhenii desyatiletij, no po razlichnym prichinam ne vklyuchennye v knigu M. S. Navashina i v mnogochislennye rukovodstva, rasseyannye po periodicheskim izdaniyam.
Pervye dve chasti knigi posvyashcheny izgotovleniyu opticheskih i mehanicheskih detalej teleskopa, tret'ya chast'--postrojke nekotoryh special'nyh teleskopov i instrumentov, kotorye mogut znachitel'no rasshirit', nablyudatel'nye vozmozhnosti lyubitelya i stat' prekrasnoj bazoj dlya observatorii kollektiva lyubitelej.
Avtor vyrazhaet glubokuyu blagodarnost' kand. fiz.-mat. nauk N. N. Mihel'sonu, starshemu nauchnomu sotrudniku A. S. Fominu, kand. fiz.-mat. nauk G. S. Hromovu, a takzhe M. M. SHemyakinu i G. S. SHuvaevu za ryad cennyh zamechanij i predlozhenij, sdelannyh pri prochtenii rukopisi knigi.
L. L. Sikoruk VVEDENIE
Kogda Galileo Galilej pristupil k postrojke svoego pervogo teleskopa, edva li on otdaval sebe otchet v tom, chto, eshche ne sdelav svoih velikih astronomicheskih otkrytij, on uzhe otkryl eru lyubitel'skogo teleskopostroeniya. Ne znaya tshchatel'no ohranyaemyh professional'nyh sekretov izgotovleniya zritel'nyh trub, nezadolgo do etogo izobretennyh v Gollandii, Galilej so svojstvennym emu entuziazmom i energiej
Galileo Galilej (1564--1642) s odnim iz svoih teleskopov.
vzyalsya za reshenie etoj zadachi. (Pozzhe lyubiteli ne raz budut reshat' zadachi, pered kotorymi professionaly ostanavlivalis' v razdum'e.) Takim obrazom, era lyubitel'skogo teleskopostroeniya nachinaet otschet s konca 1609 g.
Eshche odno vazhnoe sobytie v istorii lyubitel'skogo teleskopostroeniya proizoshlo v 1668 g, kogda fizik-teoretik po professii, Prezident Londonskogo Korolevskogo obshchestva po dolzhnosti, ser Isaak N'yuton sobstvennoruchno postroil zerkal'nyj teleskop. Esli opticheskuyu shemu svoego teleskopa on predlozhil, kak my teper' skazali by, v ramkah svoih obyazannostej, to v ostal'nom N'yuton byl bezuslovno lyubitelem. On ne tol'ko udovletvoril svoe sobstvennoe lyubopytstvo, no, chto gorazdo vazhnee, podaril lyubitelyam vsego mira samyj populyarnyj u nih teper' teleskop. |to obstoyatel'stvo rodnit ego s luchshimi predstavitelyami lyubitel'skogo teleskopostroeniya vseh vremen.
Nas porazhaet besprimernyj podvig muzykanta Uil'yama Gershelya, otshlifovavshego za svoyu dolguyu zhizn' bol'she sta zerkal i pridumavshego novyj
tip teleskopa, uvy, ne podozrevaya o tom, chto etot teleskop uzhe byl predlozhen snachala N. Cukki, a ne skol'ko pozzhe M. Lomonosovym. Pivovar U. Lassel' lord Ross, polyarnyj issledovatel' i hudozhnik R. Porter, hudozhnik i zhurnalist A. A. CHikin, inzhener L. Koumon n mnogie drugie, buduchi lyubitelyami, dostigli takih vershin, chto stali kazhdyj dlya svoego vremeni vedushchimi specialistami.
Sleduya etim primeram, chitatel' mozhet smelo pristupat' k delu, ne somnevayas' v blagopoluchnom ishode. Nado tol'ko skazat', chto prezhde chem zanyat'sya izgotovleniem teleskopa, neobhodimo prochitat' razdel "Nemnogo o tehnike bezopasnosti" v Prilozheniyah.
Ris. 1. Teleskop sistemy N'yutona. 1 -- glavnoe zerkalo, 2 -- diagonal'noe zerkalo, 3 -- okulyar. f' -- glavnyj fokus zerkala, f1 -- "n'yutonovskij" fokus teleskopa, sovpadayushchij s perednim fokusom okulyara.
Nam predstoit postroit' zerkal'nyj teleskop, ili teleskop-reflektor sistemy N'yutona. Na ris. 1 privedena opticheskaya shema etogo teleskopa. Parallel'nyj puchok sveta ot zvezdy padaet na vognutoe glavnoe zerkalo teleskopa 1. Otrazivshis' ot nego, puchok sveta stanovitsya shodyashchimsya i sobiraetsya v tochke f/, kotoraya nazyvaetsya fokusom zerkala. Zdes' obrazuetsya izobrazhenie zvezdy. Puchki sveta ot drugih zvezd sobirayutsya kazhdyj v svoem fokuse, i eti izobrazheniya raspolagayutsya na fokal'noj poverhnosti.
Dlya udobstva nablyudenij nedaleko ot fokal'noj poverhnosti ustanovleno ploskoe vspomogatel'noe zerkalo 2, kotoroe otklonyaet puchok sveta v storonu, gde pomeshchayut okulyar 3, v kotoryj rassmatrivayut izobrazhenie.
Pochemu my budem stroit' zerkal'nyj teleskop, a ne linzovyj? Vo-pervyh, potomu, chto zerkalo daet izobrazheniya luchshego kachestva, chem linzovyj ob®ektiv. Vo-vtoryh, dlya togo chtoby postroit' linzovyj ob®ektiv, nado otshlifovat', chetyre poverhnosti dvuh linz iz dvuh strogo opredelennyh sortov stekla, togda kak dlya izgotovleniya zerkala dostatochno otshlifovat' odnu poverhnost'. V-tret'ih, dlya linz trebuetsya steklo povyshennoj opticheskoj odnorodnosti, a dlya zerkala ono mozhet byt' i s puzyr'kami i svilyami i nekotorymi drugimi defektami, sovershenno nedopustimymi v sluchae linzy. V-chetvertyh, dlya kontrolya formy poverhnosti zerkala est' prostoj i nadezhnyj sposob, pozvolyayushchij videt' oshibki poverhnosti okolo 0,01 mkm, a dlya linz takogo sposoba net. Itak, zerkalo proshche v izgotovlenii, ono deshevle i daet luchshie rezul'taty, chto zhe eshche nado! § 2. KAK MY BUDEM DEJSTVOVATX?
Prezhde vsego, izgotovim vognutoe zerkalo, kotoroe vypolnyaet rol' ob®ektiva teleskopa. Dlya togo chtoby pridat' zerkalu neobhodimuyu kriviznu, my vospol'zuemsya shlifoval'nikom v vide metallicheskogo kol'ca, otrezannogo ot kuska tolstostennoj vodoprovodnoj truby. Krome togo, potrebuetsya grubyj nazhdachnyj poroshok, kotorym budet vestis' obdirka -- pridanie zagotovke nuzhnoj formy. Dvigaya s davleniem shlifoval'nik po steklyannoj zagotovke, na kotoruyu nasypan
Mokryj poroshok, my odnovremenno povorachivaem stolik, na kotorom ukreplena zagotovka zerkala. |to nuzhno dlya togo, chtoby shlifovka shla po vsem napravleniyam ravnomerno. CHerez chas-poltora my dostignem togo, chto na zerkale poyavitsya nuzhnoe nam uglublenie, i teper' nasha zadacha -- ubrat' grubye nerovnosti, ostavshiesya na zerkale posle obdirki. |tu operaciyu my vypolnim s pomoshch'yu plastmassovogo shlifoval'nika i tonkogo mikroporoshka.
Perehodya postepenno ot otnositel'no grubyh mikroporoshkov ko vse bolee tonkim, my podgotovim zerkalo k polirovke.
Polirovku vedut s pomoshch'yu tonchajshego poroshka-- krokusa ili, luchshe, polirita. Teper' shlifoval'nik dolzhen byt' pokryt sloem polirovochnoj smoly, kotoraya sostoit iz obychnogo bituma s pochti ravnym kolichestvom kanifoli. Polirovochnaya smola otnositel'no tekucha, i eto pomozhet vozdejstvovat' na formu poliroval'nika tak, chto sravnitel'no grubaya poverhnost' v nachale polirovki k koncu etogo processa stanet sovershenno tochnoj sferoj.
Ris. 2. Prostejshij tenevoj pribor, kotorym mozhno pol'zovat'sya na pervyh porah. (Kadr iz fil'ma "Teleskopy".)
Dlya togo chtoby ispytyvat' formu zerkala, nam pridetsya postroit' neslozhnoe ustrojstvo -- tenevoj pribor (ris. 2), etot pribor v prostejshem vide sostoit iz batarejki dlya karmannogo fonarya, lampochki i lezviya britvy, no pozvolyaet videt' oshibki na poverhnosti zerkala v 0,05 mkm, chashche zhe udaetsya poluchit' zerkalo s eshche bol'shej tochnost'yu, hotya kachestvo izobrazheniya nablyudaemyh ob®ektov ot etogo uzhe i ne uluchshitsya. Delo v tom, chto sushchestvuet opredelennyj predel tochnosti, posle kotorogo izobrazhenie ostaetsya odinakovo sovershennym. |tot predel raven dlya zerkala 1/8 dliny volny sveta. Dlya srednej chasti solnechnogo spektra, k kotoroj bolee vsego chuvstvitelen chelovecheskij glaz, dlina volny ravna 0,00056 mm ili 0,56 mkm. 1/8 chast' etoj velichiny sostavit 0,07 mkm, Esli oshibki ("yamy", "bugry") na poverhnosti zerkala prevyshayut etu velichinu, oni portyat izobrazhenie, esli ne prevyshayut, izobrazhenie stanovitsya ideal'nym, i dal'nejshee sovershenstvovanie zerkala ne uluchshit kachestva izobrazheniya. My dob'emsya togo, chtoby nashe zerkalo stalo ideal'nym.
Ris. 3. Teleskop sistemy N'yutona na "chikinskoj doske". Blenda, nadevaemaya na verhnij, okulyarnyj konec teleskopa, stoit na polu.
Teleskop sistemy N'yutona (ris. 3), kotoryj predstoit nam postroit', krome glavnogo vognutogo zerkala, imeet dopolnitel'noe vspomogatel'noe zerkalo (2 na ris. 1) ili prizmu. Esli my ne smozhem najti podhodyashchee opticheski tochnoe zerkalo ili prizmu, to eto zerkalo pridetsya takzhe izgotovit' samim. |to ne slozhnee, chem izgotovit' glavnoe zerkalo. V tom sluchae, esli ne udastsya podobrat' gotovyj okulyar, a luchshe neskol'ko okulyarov razlichnoj sily, pridetsya sdelat' i neskol'ko melkih linz.
Vse dal'nejshee -- tokarnye, slesarnye raboty, rabota s pap'e-mashe i t. p.-- ne vyzovet principial'nyh trudnostej. § 3. KAK RABOTAET TELESKOP?
Voz'mem polozhitel'nuyu (uvelichivayushchuyu) linzu i popytaemsya s ee pomoshch'yu poluchit' izobrazhenie bol'shogo svetlogo predmeta, naprimer okna dnem. Dlya etogo budem priblizhat' ili udalyat' linzu ot protivopolozhnoj steny, poka na nej ne poyavitsya rezkoe perevernutoe "vverh nogami" izobrazhenie okna. Voz'mem vtoruyu linzu s drugim uvelicheniem i, postroiv s ee pomoshch'yu izobrazhenie togo zhe okna, obratim vnimanie na to, chto, vo-pervyh, rasstoyanie mezhdu linzami i stenoj razlichno. Vo-vtoryh, ta linza, kotoraya raspolozhena dal'she ot steny, daet izobrazhenie bol'shego razmera.
Rasstoyanie ot linzy do steny, kogda na nej vidno rezkoe izobrazhenie dostatochno udalennogo predmeta (dlya etogo luchshe vsego ispol'zovat' Solnce), nazyvaetsya fokusnym rasstoyaniem linzy. My teper' znaem,
Ris. 4. Shema teleskopa-refraktora.
1 -- ob®ektiv, 2 -- okulyar, 3 -- matovoe steklo, kotoroe v real'nyh teleskopah otsutstvuet.
chto dlya togo, chtoby izobrazhenie predmeta, postroennogo linzoj, bylo bol'shim, nado vzyat' linzu s bol'shim fokusnym rasstoyaniem (dlinnofokusnuyu).
Teper' voz'mem korotkofokusnuyu linzu. Opredelim ee fokusnoe rasstoyanie i poprobuem rassmatrivat' v nee kakie-nibud' predmety, raspolozhiv samu linzu kak mozhno blizhe k glazu. Esli u nas est' neskol'ko korotkofokusnyh linz, to my obratim vnimanie na to, chto bol'shee uvelichenie daet ta, u kotoroj fokusnoe rasstoyanie men'she.
Sproeciruem s pomoshch'yu dlinnofokusnoj linzy izobrazhenie ob®ekta na kusochek matovogo stekla ili kal'ki i dob'emsya rezkosti. Teper' s protivopolozhnoj ot linzy storony stanem rassmatrivat' izobrazhenie na kal'ke s pomoshch'yu sil'noj, korotkofokusnoj linzy (ris. 4). My uvidim uvelichennoe izobrazhenie, kotoromu budut meshat' krapinki na kal'ke ili stekle. Uberem kusok kal'ki, ne menyaya rasstoyanie mezhdu linzami. My yasno uvidim nash predmet. Ego izobrazhenie teper' raspolagaetsya ne na kal'ke, a v vozduhe, i my ego rassmatrivaem s pomoshch'yu vtoroj korotkofokusnoj linzy, kotoraya vypolnyaet rol' lupy. Pervaya dlinnofokusnaya linza -- eto ob®ektiv teleskopa, vtoraya linza, lupa, nazyvaetsya okulyarom.
V kachestve ob®ektiva mozhno vospol'zovat'sya ochkovym steklom v +1 -- +2 dioptrii, nasadochnoj linzoj k fotoapparatu ili, esli povezet, ob®ektivom ot staroj podzornoj truby, teodolita i t. p. V kachestve okulyara mozhno ispol'zovat' lupu, ob®ektiv ot fotoapparata, ob®ektiv ot mikroskopa, okulyar ot mikroskopa ili zritel'noj truby.
4. KAK TOCHNO OPREDELITX FOKUSNOE RASSTOYANIE OB¬EKTIVA I OKULYARA?
Esli my ispol'zuem ochkovoe steklo ili nasadochnuyu linzu k fotoapparatu, mozhno legko perevesti opticheskuyu silu, vyrazhaemuyu v dioptriyah, v fokusnoe rasstoyanie linzy. Dlya etogo nado 1000 mm razdelit' na opticheskuyu silu v dioptriyah. Naprimer, opticheskaya sila linzy ravna +2 dioptriyam. Delim 1000 na 2, poluchaem 500 mm. |to i est' fokusnoe rasstoyanie linzy.
V teh sluchayah, kogda opticheskaya sila linzy neizvestna, ee fokusnoe rasstoyanie opredelim, izmeryaya rasstoyanie ot linzy do izobrazheniya predmeta na bumage. Otmetim eshche raz, chto fokusnoe rasstoyanie dlinnofokusnoj linzy mozhno opredelit' tol'ko po ochen' udalennym predmetam.
Esli v kachestve okulyara primenena odinochnaya linza, ee fokusnoe rasstoyanie my opredelim podobno tomu, kak opredelyali ego u ob®ektiva. CHashche, odnako, prihoditsya ispol'zovat' slozhnuyu sistemu linz: fotoob®ektiv, okulyar mikroskopa i t. p., u kotoryh fokusnoe rasstoyanie otmeryaetsya ot tak nazyvaemyh glavnyh ploskostej (ris. 5), polozhenie kotoryh my ne znaem. Vospol'zuemsya tem, chto fokusnoe rasstoyanie linzy ili sistemy linz proporcional'no masshtabu izobrazheniya, davaemomu linzoj. Stanem s okulyarov u steny protiv okna. Izobrazhenie okna, postroennoe okulyarom, sproeciruem na millimetrovku ili na list iz tetradi v kletochku. Horosho sfokusiruem izobrazhenie i zametim shirinu b izobrazheniya okna na millimetrovke. Teper' izmerim shirinu V nastoyashchego okna i rasstoyanie do okna ot okulyara (ris. 6). Po formule
mozhno opredelit' fokusnoe rasstoyanie f ` okulyara
Ris. 5. Prelomlenie lucha na linze v pryamom (sleva napravo) i v obratnom hode.
Esli upavshij i vyshedshij iz linzy luchi prodolzhit' do vzaimnogo peresecheniya, oni peresekutsya na odnoj iz glavnyh ploskostej (H i H') linzy. Fokusnye rasstoyaniya izmeryayutsya ot vtoroj po hodu lucha ploskosti do tochki fokusa. Oba fokusnyh rasstoyaniya lyuboj linzy ili sistemy ravny mezhdu soboj.
(zdes' L -- rasstoyanie ot okulyara do okna). Hotya ob®ekt sejchas ne v beskonechnosti, my mozhem ispol'zovat' eto znachenie fokusnogo rasstoyaniya, tak kak dlya korotkofokusnyh linz rasstoyanie v neskol'ko metrov mozhno schitat' beskonechnym. Vo vsyakom sluchae, esli rasstoyanie do okna 4--6 metrov, oshibkoj v opredelenii fokusnogo rasstoyaniya okulyara mozhno prenebrech'.
CHasto uvelichenie okulyara oboznacheno na ego oprave. Samo po sebe ono nas ne interesuet, no po nemu mozhno opredelit' fokusnoe rasstoyanie. Dlya etogo nado razdelit' 250 mm (rasstoyanie yasnogo videniya) na uvelichenie okulyara. Naprimer, pri uvelichenii, ravnom 12,5h, fokusnoe rasstoyanie ravno 20 mm. V teh sluchayah, kogda my imeem delo s ob®ektivom ot mikroskopa, mozhno opredelit' fokusnoe rasstoyanie po uvelicheniyu ob®ektiva, kotoroe ukazyvaetsya na oprave. Dlya etogo nado 160 mm razdelit' na uvelichenie
Ris. 6. Opredelenie fokusnogo rasstoyaniya slozhnoj opticheskoj sistemy.
mikroob®ektiva. Naprimer, uvelichenie mikroob®ektiva ravno 20 raz, znachit, ego fokusnoe rasstoyanie 8 mm *).
*) 160 mm--eto dlina trubki mikroskopa. |ta dlina harakterna dlya bol'shinstva mikroskopov. Odnako popadayutsya mikroskopy i s drugoj dlinoj trubki, naprimer 190 mm. V etom sluchae, chtoby uznat' fokusnoe rasstoyanie, nado 190 delit' na uvelichenie ob®ektiva. § 5. CHEMU RAVNO UVELICHENIE TELESKOPA?
Sushchestvuet prostaya formula, po kotoroj legko opredelit' uvelichenie teleskopa,
gde f ' -- fokusnoe rasstoyanie ob®ektiva. f -- fokusnoe rasstoyanie okulyara. Prakticheski eto znachit, chto chem bol'she fokusnoe rasstoyanie ob®ektiva i chem men'she fokusnoe rasstoyanie okulyara, tem bol'she uvelichenie teleskopa.
Kak vybrat' uvelichenie teleskopa? Konechno, kazhdyj staraetsya "vyzhat'" iz teleskopa vse, chto tot mozhet. Na pervyj vzglyad dostatochno imet' ob®ektiv s bol'shim fokusnym rasstoyaniem, a okulyar s kroshechnym, i my poluchim kakoe ugodno bol'shoe uvelichenie. Na dele eto ne tak. Linza nashego teleskopa stradaet razlichnymi nedostatkami -- aberraciyami. Iz-za svoego nesovershenstva ona vnosit oshibki i iskazheniya v izobrazhenie predmetov. Luchshe vsego zametna tak nazyvaemaya hromaticheskaya aberraciya, kotoraya privodit k tomu, chto izobrazheniya zvezd okruzheny cvetnymi oreolami, a izobrazhenie Luny -- raduzhnoj kajmoj. |tot nedostatok mozhno umen'shit', esli zadiafragmirovat' ob®ektiv. V sluchae ochkovogo stekla s fokusnym rasstoyaniem 500 mm otverstie v kartonnom kruzhochke, kotoryj my ustanovim pryamo pered ob®ektivom, dolzhno imet' diametr okolo 10 mm. Dlya ob®ektiva s fokusnym rasstoyaniem 1000 mm eto otverstie mozhno uvelichit' do 45--20 mm. Mozhno takzhe vesti nablyudenie cherez cvetnoj svetofil'tr -- eto pomogaet znachitel'no umen'shit' vliyanie hromaticheskoj aberracii.
Nu, a esli nash ob®ektiv idealen s tochki zreniya aberracij? Togda predel'noe uvelichenie teleskopa ravno diametru ob®ektiva v millimetrah, umnozhennomu na 1,4. Ob®ektiv diametrom 40 mm mozhet dat® uvelichenie okolo 60 raz, no ne bol'she, tak kak pri dal'nejshem povyshenie uvelicheniya teleskopa stanovitsya zametnoj volnovaya priroda sveta. V rezul'tate dazhe ideal'nyj ob®ektiv pokazhet vmesto zvezdy kruzhok, okruzhennyj odnim ili dvumya raduzhnymi kolechkami (ris. 7).
Ris. 7. Mikrofotografii dvuh otverstij v fol'ge, sdelannyh igloj i osveshchennyh szadi (a). Izobrazheniya etih otverstij, postroennye ideal'nym ob®ektivom s dovol'no bol'shogo rasstoyaniya (b). Primenenie eshche bol'shego uvelicheniya ne pokazhet real'noj formy otverstij.
Povyshaya uvelichenie teleskopa, my zametim, chto pri bol'shih uvelicheniyah pole zreniya teleskopa stanovitsya malen'kim, a yarkost' izobrazheniya padaet. Potomu v teh sluchayah, kogda trebuetsya bol'shoe pole zreniya ili bol'shaya yarkost', primenyayut malen'kie uvelicheniya. Minimal'noe uvelichenie teleskopa opredelyaetsya deleniem diametra ob®ektiva na 6 (sm. § 34). Dlya togo zhe 40-millimetrovogo ob®ektiva minimal'noe uvelichenie ravno primerno 7.
Teleskop s ochkovym steklom vmesto ob®ektiva pozvolit poluchit' uvelichenie okolo 25--30 raz. S takim uvelicheniem mozhno videt' pyatna na Solnce *), gory na Lune, sputniki YUpitera, kol'co Saturna i t. d.
*) Smotret' v teleskop na Solnce mozhno tol'ko cherez temnyj svetofil'tr, vrode teh, chto primenyayutsya pri elektrosvarke. Podrobnee ob etom sm. §62.
Hotya teleskop iz ochkovogo stekla vmesto ob®ektiva instrument malomoshchnyj, vse-taki horosho ego postroit', chtoby na praktike uyasnit' mnogie detali, kotorye nepreryvno budut vstrechat'sya i v rabote nad teleskopom-reflektorom. Dlya etogo ochkovuyu linzu (ob®ektiv) i okulyar nuzhno vstavit' v dve trubki podhodyashchego diametra. Trubki s treniem dolzhny vhodit' odna v druguyu. CHtoby linzy ne vyvalivalis', ih nuzhno pomestit' mezhdu vkleennymi v trubki kartonnymi kol'cami. Rasstoyanie mezhdu ob®ektivom i okulyarom ravno summe ih fokusnyh rasstoyanij. Napravlyaya teleskop na dalekij predmet, slegka vdvigaem ili vydvigaem okulyarnuyu trubku, dobivayas' rezkogo izobrazheniya.
CHemu ravno pole zreniya teleskopa? Ono zavisit ot tak nazyvaemogo sub®ektivnogo polya zreniya okulyara i uvelicheniya teleskopa i ravno
gde W -- pole zreniya teleskopa v uglovoj mere, w -- sub®ektivnoe pole zreniya okulyara, G -- uvelichenie teleskopa.
Pole zreniya okulyara mozhno grubo opredelit' sleduyushchim obrazom. Napravim okulyar na svetloe nebo, glyadya odnim glazom v okulyar, a vtorym pryamo na nebo, sovmestim nizhnyuyu granicu polya zreniya s gorizontom i grubo ocenim, na skol'ko gradusov podnimaetsya nad gorizontom verhnyaya granica. § 6. CHTO NUZHNO PRIGOTOVITX DLYA SHLIFOVKI ZERKALA?
Prezhde vsego potrebuetsya steklyannaya zagotovka. Perechislim glavnye trebovaniya, kotorym ona dolzhna otvechat'.
Steklo zagotovki ne dolzhno imet' vnutrennih napryazhenij i dolzhno byt' horosho otozhzheno. Poetomu sovershenno ne godyatsya zakalennye stekla, kotorye dovol'no chasto vstrechayutsya v vide kruglyh diskov. Na etih diskah est' pometka "zakaleno" ili "stalinit".
Vtoroe uslovie zaklyuchaetsya v tom, chtoby zagotovka imela dostatochnuyu tolshchinu. |to nuzhno potomu, chto tonkaya zagotovka pod dejstviem sobstvennogo vesa budet progibat®sya. Hotya velichina progiba i nevelika, no esli ona prevyshaet 0.00007 mm, eto mozhet skazat'sya na kachestve izobrazheniya. V tabl. 1 privoditsya minimal'naya tolshchina zagotovok dlya zerkal razlichnyh diametrov.
T a b l i c a 1
|
Diametr zagotovki, mm |
80 |
110 |
140 |
160 |
180 |
200 |
250 |
300 |
|
Tolshchina zagotovki, mm |
5 |
7 |
12 |
16 |
20 |
24 |
36 |
50 |
Tolshchina ukazana s uchetom togo, chto v hode shlifovki centr zagotovki stanet ton'she na 1-2 mm dlya zerkal diametrom do 180 mm i primerno na 3 mm dlya zerkal bol'shego diametra. Krome togo, chisla tabl. 1 spravedlivy tol'ko dlya sluchaya, kogda zerkalo opiraetsya na tri ravnoudalennye tochki, lezhashchie na okruzhnosti, radius kotoroj na 10% men'she radiusa zagotovki.
V teh sluchayah, kogda zagotovka opiraetsya (razgruzhaetsya) na 6 ili 9 tochek, tolshchina zagotovki mozhet byt' znachitel'no men'she (tabl. 2 -- razgruzka na 6 tochek i tabl. 3 -- razgruzka na 9 tochek). Znacheniya tolshchiny zdes' takzhe neskol'ko preuvelicheny.
T a b l i c a 2
|
Diametr zagotovki, mm |
140 |
160 |
180 |
200 |
250 |
300 |
|
Tolshchina zagotovki, mm |
8 |
9 |
11 |
14 |
20 |
27 |
T a b l i c a 3
|
Diametr zagotovki, mm |
100 |
180 |
200 |
250 |
300 |
|
Tolshchina zagotovki, mm |
8 |
10 |
11 |
17 |
23 |
Naskol'ko tochno nuzhno soblyudat' privedennye velichiny tolshchin? Tolshchinu mozhno umen'shit' na 5-- 10%, a uvelichit' v 1,5--2 raza. Slishkom tolstye zagotovki ne stoit brat' potomu, chto steklo imeet maluyu teploprovodnost' i pri perepadah temperatury vozduha temperatura vnutrennih i vneshnih chastej zerkala vyravnivaetsya ochen' medlenno. |to privodit k tomu, chto zagotovka korobitsya i zerkalo daet plohoe izobrazhenie do teh por, poka temperatury ne vyrovnyayutsya. Luchshe vsego vybrat' special'nuyu opticheskuyu zagotovku, illyuminator sudna, tolstostennoe okno vakuumnoj kamery ili chto-nibud' i etom rode.
Otlichnoe zerkalo mozhno sdelat', ispol'zovav v kachestve zagotovki kondensornuyu linzu ot fotouvelichitelya ili drugogo proekcionnogo pribora. V etom sluchae uglublenie nuzhno budet vyshlifovat' na ploskoj storone plosko-vypukloj linzy.
Mozhno vyrezat' krugluyu zagotovku iz kuska vitrinnogo ili drugogo dostatochno tolstogo stekla. Delaetsya eto tak. Na rovnuyu dosku kladetsya list stekla, kotoryj prizhimaetsya tremya derevyannymi plankami. |ti planki ustanavlivayutsya v vide treugol'nika, koncy kotorogo svisayut so stekla i mogut byt' pribity k doske. V etot treugol'nik dolzhno vhodit' trubchatoe sverlo. Sverlom mozhet sluzhit' konservnaya banka, kastryulya s nezaval'covannym kraem i t. p. Sverlo vstavlyaetsya mezhdu plankami tak, chtoby ono moglo legko vrashchat'sya v treugol'nike, no ne boltat'sya. (ris. 8). K dnu banki pribivaetsya palka - ruchka, s pomoshch'yu kotoroj my budem vrashchat' sverlo to v odnu storonu, to v druguyu. Vyrezanie vedetsya s pomoshch'yu grubogo abraziva (nazhdachnogo poroshka). On nas'shaetsya na steklo i obil'no smachivaetsya vodoj. CHtoby po mere uglubleniya sverla v steklo, abraziv mog
Ris. 8- Prisposoblenie dlya vyrezaniya krugloj zagotovki iz tolstogo lista stekla.
1 -- cveplo, 2 -- steklo.
provalivat'sya v kanavku, v rabochej chasti sverla vyrezayutsya treugol'nye prorezi. Glubina prorezej dolzhna nemnogo prevyshat' tolshchinu stekla. Vokrug sverla na stekle nado sdelat' plastilinovyj bortik, kotoryj budet uderzhivat' vodu i ostatki razdroblennogo abraziva.
Nasypav na steklo nazhdachnyj poroshok i obil'no smochiv steklo vodoj, vstavlyaem v treugol'nik sverlo, sil'no ego prizhimaem k steklu i nachinaem vrashchat'. V nachale vyrezaniya budet slyshen gromkij hrust abraziva, kotoryj postepenno stihnet. |to ne oznachaet, chto nuzhno podsypat' novogo abraziva. Na stekle vozle sverla lezhit eshche mnogo abraziva, poetomu podol'em vody, kotoraya chastichno smoet abraziv v kanavku pod sverlo. Lish' posle togo, kak podlivanie vody ne budet privodit' k vozobnovleniyu hrusta, dobavlyaem eshche abraziv. CHerez chas-dva zagotovka tolshchinoj 8--10 mm i diametrom okolo 120 mm budet vyrezana.
Esli tolshchina vitrinnogo stekla nedostatochna, mozhno skleit' kancelyarskim (silikatnym) kleem (zhidkim steklom) dva diska odinakovogo diametra. Oba diska obyazatel'no dolzhny byt' vyrezannymi iz odnogo kuska stekla, chtoby mozhno bylo byt' uverennym, chto temperaturnyj koefficient oboih kuskov v tochnosti odinakov. V protivnom sluchae pri perepade temperatur zerkalo budet korobit'sya. Kraj takogo kleenogo zerkala dolzhen byt' zamazan tonkim sloem
T a b l i c a 4
|
Srednij razmer zeren (v mm) |
Oboznachenie v sisteme GOSTa |
Oboznachenie v anglijskoj sisteme |
|
|
0,35-0,25 |
No 25 |
No 70 |
|
|
0.25--0.20 |
No 20 |
No 80 |
|
|
0,20--0,12 |
No 12 |
No 120 |
|
|
0. 12--0,08 |
No 8 |
No 180, |
ili trehminutnik |
|
0,08--0,06 |
No 6 |
No 280, |
ili pyatiminutnik |
|
0,04 |
M40 |
- |
10-minutnik |
|
0,028 |
M28 |
No 325, |
ili 15-minutnik |
|
0,02 |
M20 |
No 400, |
ili 30-minutnik |
|
0,014 |
M14 |
No 600, |
ili 60-minutnik |
|
0,01 |
M10 |
- |
120-minutik |
|
0,007 |
M7 |
- |
240-miiutnik |
nerastvorimogo v vode kleya (naprimer, epoksidnogo), tak kak zhidkoe steklo "boitsya vody. Posle vyrezaniya diska na ego krayah nado sdelat' faski -- stochit' nazhdachnym kamnem s vodoj eti kraya pod uglom 450. SHirina faski dolzhna byt' 1,5--2 mm.
Teper' prigotovim kol'cevoj shlifoval'nik dlya gruboj obdirki zerkala. Ego diametr dolzhen byt' paven primerno polovine diametra zagotovki ili nemnogo men'she. Odin iz torcov kol'ca, otrezannogo ot podhodyashchej tolstostennoj metallicheskoj truby, dolzhen byt' horosho obrabotan, luchshe na tokarnom stanke. |to budet rabochij torec shlifoval'nika.
Dlya gruboj i tonkoj shlifovki potrebuyutsya shlifpoposhki (abrazivy). V tabl. 4 privedeny razmery zeren razlichnyh nomerov abrazivov. Tak kak na protyazhenii mnogih let dejstvovala anglijskaya sistema oboznacheniya abrazivov, i ih nazvaniya figuriruyut v knige M. S. Navashina n drugih avtorov, v nashej tablice privedeny razmery abrazivov po novoj sisteme oboznachenij GOSTa i po staroj anglijskoj sisteme.
Poroshki mozhno popytat'sya priobresti v opticheskih, zerkal'nyh masterskih ili v metalloobrabatyvayushchih cehah zavodov, gde oni primenyayutsya dlya dovodki metallicheskih detalej. Esli zhe dostat' ne udalos', to ih mozhno poluchit' prokalivaya na plitke abrazivnye krugi. Svyazka, kotoroj skleeny zerna abraziva, razrushaetsya, i krug rassypaetsya. Mozhno zamachivat' nazhdachnuyu shkurku v kipyatke i sobirat' abraziv na dne banki. Poluchennye takim obrazom zerna nado rassortirovat'. Dlya grubyh poroshkov primenim obychnye sita, proseivaya cherez nih poroshok. Nomer shlifporoshka po GOSTu oznachaet srednij razmer zerna dannoj frakcii v sotyh dolyah millimetra. Kak opredelit' razmer otverstij v site? Polozhite setku sita na millimetrovuyu linejku i posmotrite v lupu. Razmer yachejki netrudno ocenit' na glaz. Slishkom vysokaya tochnost' ne nuzhna. Kak pronumerovat' abraziv? Voz'mem tri sita s yachejkami 0,35; 0,25; 0,20 mm. Proseem poroshok skvoz' pervoe sito s yachejkami v 0,35 mm. Ostavshijsya na setke poroshok vybrosim. Provalivshijsya poroshok proseem skvoz' sito s yachejkami 0,25 mm. Vse, chto ostanetsya na site s yachejkami 0,25 mm, nazovem nomerom 25. Provalivshijsya poroshok proseem cherez sito s yachejkami 0,20 mm. Ostatok na site nazovem No 20. Takim obrazom, nomer poroshka prisvaivaetsya po situ, na kotorom on ostaetsya.
Samye chastye sita mogut byt' sdelany iz metallicheskih setok dlya maslyanyh fil'trov. Odnako poroshki razmerom 0,06--0,04 mm proseivayutsya s trudom. Poetomu men'shie po krupnosti abrazivy razdelim inym sposobom -- otmuchivaniem. Snachala opishem process v tom vide, v kotorom on primenyalsya prezhde v professional'nom proizvodstve.
V banku vysotoj 100 sm nalivayut chistuyu prokipyachennuyu vodu. Nasypayut v nee poroshok, predstavlyayushchij soboj smes' zeren razlichnyh razmerov (nomerov). Vzbaltyvayut poroshok, chtoby on okazalsya vzveshennym v vode. Dayut vode uspokoit'sya, a poroshku osest' na dno. CHerez 3 minuty ostorozhno slivayut vodu v druguyu banku toj zhe vysoty, v nee dolivayut chistoj vody do verhu i dayut vzvesi otstoyat'sya 10 minut. To, chto ostanetsya vo vtoroj banke, nazyvayut 3-minutnikom. To, chto ne uspelo osest', slivayut v pervuyu banku, predvaritel'no vymyv ee. |toj porcii dayut otstoyat'sya 30 minut. Poroshok, ostavshijsya posle otstaivaniya nazyvayut 10-minutnikom i t. d.
Lyubitelyu slozhno najti banku vysotoj 100 sm. Poetomu voz'mem banku vysotoj primerno 30 sm (no ne nizhe!) i proporcional'no sokratim vremya otstaivaniya. V etom sluchae 10-minutnik, naprimer, poluchitsya posle otstaivaniya v techenie 10 minut vmesto 30, 60-minutnik -- posle otstaivaniya 60 minut i t. d.
Dlya togo chtoby vo vremya sliva vody ne vzbaltyvat' vodu i ne podnimat' osadok so dna, vodu luchshe slivat' s pomoshch'yu rezinovoj trubki -- sifona, kak eto delayut shofery, slivaya benzin iz baka.
Frakcii, sobrannye so dna, vzboltaem eshche raz, dav osest' na dno sluchajnym krupnym chasticam. Esli otmuchivat' odin poroshok, mozhno poluchit' vsego odin-dva nomera, tak kak drugih nomerov v nem mozhet prosto ne okazat'sya. Poetomu nado prigotovit' snachala neskol'ko abrazivov razlichnyh nomerov, no obyazatel'no odnogo materiala, a uzhe potom zanyat'sya otmuchivaniem. Nel'zya smeshivat', skazhem, nazhdak i karbid bora.
Lyubitel' mozhet primenit' bolee krutuyu "lestnicu" nomerov abrazivov, chem ukazano v tabl. 4. Dostatochno imet' No 20, No 8, M40, M20 i M10. Mozhno ispol'zovat' i drugie nomera, no vazhno, chtoby pri perehode k novomu nomeru razmer ego zeren umen'shalsya primerno vdvoe.
Dlya tonkoj shlifovki nuzhno prigotovit' metallicheskij ili plastmassovyj disk togo zhe diametra, chto i zerkalo. Plastmassa dolzhna horosho "derzhat'" formu, eto mozhet byt' pleksiglas ili tekstolit. Tolshchina etih diskov dolzhna byt', ta zhe, chto i dlya zerkala pri razgruzke na tri tochki.
Krome etih diskov, potrebuetsya nemnogo epoksidnoj smoly, kotoruyu mozhno kupit', v hozyajstvennyh magazinah kak epoksidnyj klej. Kstati govorya, epoksidnaya smola nam prigoditsya i pri postrojke truby teleskopa, poetomu nado zapasti ee 2--3 nabora obshchim vesom okolo 500 g.
Dlya polirovki potrebuetsya prigotovit' iz bituma i kanifoli polirovochnuyu smolu. Togo i drugogo potrebuetsya primerno po 0,5 kg. O sposobe prigotovleniya polirovochnoj smoly budet rasskazano nizhe.
Polirovka vedetsya krokusom ili poliritom, prichem polirit poliruet primerno vdvoe bystree krokusa. I to i drugoe mozhno popytat'sya dostat' v zerkal'nyh ili opticheskih masterskih. Krokus mozhno prigotovit' samostoyatel'no. Goridzh Selbi [15] predlagaet neskol'ko sposobov polucheniya krokusa. Vot dva prostyh.
1. ZHeleznyj kuporos prokalivaetsya na plitke s vydeleniem okisi zheleza:
4FeSO4 +O2--> 2Fe2O3 + 4SO3.
Produkt poliruet medlenno.
2. Gidroksnd zheleza Fe(ON)2 mozhet byt' poluchen iz profil'trovannyh rastvorov zheleznogo kuporosa i
gidroksida ammoniya NN4ON. Vypadayushchij v osadok, gidroksid zheleza fil'truetsya, promyvaetsya, vysushivaetsya i prokalivaetsya, kak v pervom sluchae. Produkt poliruet horosho. V oboih sluchayah poluchaetsya krasnyj krokus. Reaktivy mozhno popytat'sya dostat' v himicheskih laboratoriyah shkol i drugih uchrezhdenij.
Ris. 9 Prostoj stanok dlya shlifovki i polirovki zerkala
Rassmotrim ustrojstvo prostejshego shlifoval'nogo stanka (ris. 9). K rabochemu stolu (luchshe k kvadratnoj doske-osnovaniyu) pribita odnim gvozdem v centre kvadratnaya, vos'miugol'naya ili kruglaya doska, kotoraya mozhet s treniem povorachivat'sya vokrug osi -- gvozdya. Nachertim na nej okruzhnost' s centrom na osi i diametrom neskol'ko bol'she zerkala. Prib'em tri derevyannye probki, vysota kotoryh na 2--3 mm men'she vysoty zagotovki. |ti probki-upory dolzhny uderzhivat' zerkalo vo vremya shlifovki na doske. Zerkalo dolzhno vkladyvat'sya mezhdu nimi s nebol'shim zazorom. V odin zazor vstavlyaetsya derevyannyj klin, kotoryj prizhimaet zerkalo k dvum drugim uporam, i teper' zerkalo sovershenno nepodvizhno. Esli zhe nam nuzhno ego snyat', dostatochno vynut' klin. Zerkalo luchshe ulozhit' na tri kartonnye, fetrovye ili kozhanye prokladki *).
*) Dlya obrabotki zerkala mozhno vospol'zovat'sya takzhe special'nym stanochkom, predlozhennym L[. M. SHemyakinym. Opisanie stanochka mozhno najti v dopolneniyah k knige M. S. Navashina "Teleskop astronoma-lyubitelya" (3-e izd., pererab. i dop,-- M.: Nauka, 1975) libo v stat'e A. N. Pod®yapol'skogo, M. M. SHemyakina i G. V. SHuvaeva "Izgotovlenie samodel'nogo teleskopa-reflektora", pomeshchennoj v "Astronomicheskom kalendare" na 1980 god. (Prim. red.)
7. OBDIRKA ZERKALA
Ustanoviv zagotovku na shlifoval'nom stanke, nasyplem na nee primerno s polovinu chajnoj lozhki
Ris. 10. Obdirka 110- millimetrovogo zerkala kol'com na povorotnom stanke.
grubogo abraziva No 25--No 20 i smochim ego vodoj. Vzyav v pravuyu ruku kol'cevoj shlifoval'nik i priderzhivaya levoj rukoj dosku, provedem pervyj shtrih kol'com (ris. 10). Nachinaem shtrih s kraya zagotovki i vedem kol'co do drugogo ee kraya, sledya za tem, chtoby shlifoval'nik vyhodil za kraj zagotovki ne bolee chem na 5 mm. Sdelav dva-tri shtriha, povernem dosku s zagotovkoj primerno na 15--300, posle chego snova sdelaem 2--3 shtriha (ris. 11). Obdirku vedem s bol'shim davleniem na shlifoval'nik. Polnyj shtrih -- dvizhenie ot odnogo kraya do drugogo zajmet primerno polsekundy. Dlya zerkala diametrom okolo 150 mm skorost' obdirki sostavit primerno 120 shtrihov v minutu, Povorachivaya stolik s zakreplennoj na nem zagotovkoj zerkala na 300 posle kazhdyh dvuh shtrihov, my povernem ego polnost'yu na 3600 za 12 sekund. |to vpolne podhodyashchaya skorost' vrashcheniya zagotovki pri ruchnoj obrabotke.
Ris. 11. Dvizhenie kol'ca otnositel'no zerkala.
Vskore posle nachala obdirki gromkij hrust smenitsya na legkoe shipenie. |to znachit, chto abraziv izmel'chilsya, i ego nado zamenit' na novuyu porciyu. Ravnomerno raspredeliv abraziv po poverhnosti, snova smochim ego, ne skupyas' na vodu. Vo vremya obdirki abraziv srabatyvaetsya dovol'no bystro i rashoduetsya ego sravnitel'no mnogo. Dovol'no skoro zagotovka pokroetsya dostatochno tolstym sloem srabotannogo abraziva, kotoryj budet meshat'. Sotrem tryapkoj srabotannyj abraziv i prodolzhim obdirku.
Esli cherez 20--30 minut nepreryvnoj raboty snyat' zagotovku i k matovoj poverhnosti prilozhit' metallicheskuyu linejku s rovnym bez zazubrin kraem, to mozhno zametit', chto mezhdu linejkoj i zerkalom obrazova