简易天文望远镜的制作

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。
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
（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. .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
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，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。
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