Самодельный теневой прибор Фуко

[Lorka]

Boris Green, мое почтение, Дружище!!! Спасибо, очень ценные рекомендации, особенно про подвижки!

Блин, столько смайликов, и ни одной подходящей, чтобы выразить человеку свою благодарность 

[Lorka]

Нарисовал схему электрическую питания светодиода и эскиз осветительной головки. Хотел бы послушать замечания и рекомендации по осветительной головке - если кто усмотрел изьян, огласите, пожалуйста!

По схеме питания светодиода - все просто и понятно. Схему собрал и проверил на макетной плате, работает безукоризненно. В качестве осветителя можно ставить указанные белый, цветной, лазерный или любой другой светодиод на ток 20мА без изменения схемы. С небольшими изменениями можно ставить и светодиоды на другой ток, и несколько светодиодов. С несколькими светодиодами схему можно использовать и для регулируемого освещения небольшого помещения (например, обсерватории).
Принцип работы - светодиод питается импульсами. При изменении положения ползунка переменного резистора, частота импульсов остается постоянной, но меняется скважность, от которого зависит яркость свечения светодиода. Все детали хоть и импортные, но копеечные. Кроме Фильтра F1, который в принципе и не нужен. Просто когда я проверял схему на макетной плате, сосед работал со сваркой, и помехи от сварки сильно мешали. Я и поставил фильтр.
Вообще, схему можно питать любым напряжением в диапазоне 5 - 15 Вольт. Если есть подходящий адаптер, то можно исключить из схемы блок питания. В моей схеме стоит стабилизатор напряжения на 9 Вольт. При других напряжениях частота будет меняться, и его можно регулировать подбором R2-C4. R2 чем больше, тем лучше. Но не надо его брать больше 800кОм или меньше 200кОм. При моих номиналах диапазон регулирования яркости светодиода около 95% - 5%. Чем больше R2, тем шире этот диапазон. Если диоды VD3, VD4 заменить на германиевые или диоды Шоттки с меньшим падением напряжения, то можно получить диапазон 99% - 1%.


Эскиз осветителя тоже понятен. Там нет никакой системы конденсорных линз. Я рассуждал так: Во всех руководствах по любительскому телескопостроению дается схема осветительной головки теневого прибора с лампочкой и двумя линзами, собирающими небольшую часть света от лампочки у щели. Для лампочки это оправдано, ведь лампочка одинаково светит во все стороны. А светодиод светит равномерно в узком телесном угле - для указанного в схеме светодиода это всего 20 градусов. Конус света от светодиода показан красной линией. Так что при правильном выборе расстояния светодиода от щели, вес свет попадает в щель.
Уважаемые знатоки, если вы считаете это ошибочным, пожалуйста укажите почему! Спасибо!

[Piter_Korn]

Рекомендую максимально придвинуть св.диод к "ножам" щели, 2/3 мм до головки св.диода - вполне достаточно.

[serega2007]

    Иногда жалеешь что на Форуме нельзя матом .

[Piter_Korn]

Если нельзя, но очень хочется, - то можно...

[Lorka]

Рекомендую максимально придвинуть св.диод к "ножам" щели, 2/3 мм до головки св.диода - вполне достаточно.

Понял, спасибо!

    Иногда жалеешь что на Форуме нельзя матом .

Ну, давай, расскажи, что тебя так растрогало.

[yas]

Попробую без мата 

Лезвие ножа не является самостоятельным источником света, а всего лишь переотражает падающий свет.
Хотя диод имеет расходимость 20 град, расходимость лучей, попавших от него на зеркало будет гораздо меньше
(отношение ширины щели к расстоянию до диода)
В результате на выходе из щели получится очень узкий пучок, к-й не сможет осветить все зеркало.
Т.ч. линзы ставить надо. После линз сходимость пучка должна быть не меньше отношения D/2F,
где D - диаметр зеркала, F - фокус самого "быстрого" зеркала, к-е будет испытываться. Это для контроля из радиуса кривизны.
Для контроля из фокуса (при автоколлимационном тесте) соотношение D/F.
Иначе опять не засветите все зеркало.
Линзы формируют изображение спирали лампы точно на одной из щечек щели, поэтому расходимость после щели будет равна
сходимости после линз.
Ну, и еще щечки щели, наверное, будут из лезвия. А лезвие имеет двустороннюю заточку.
Поэтому, если хотите чтобы свет уходил ровно под прямым углом, то это надо учитывать.
Т.е. надо вычислить угол заточки лезвия (измерить ширину заточки и толщину лезвия) и учесть его в конструкции

[Lorka]

Попробую без мата 

И, главное, получается же! 

Все это верно при одном условии - если поверхность "ножа", на который падает свет от светодиода, является зеркальной. Я помню из физики 10 класса опыты с пучком света через 2 отверстия  Поэтому я тут уже поэкспериментировал с ножами и щелями. С зеркальным ножом вполне ожидаемо получалось то, что вы и написали - очень узкий пучок. После этого я погружал нож в специальный раствор, который вытравливал на поверхности ножа микрорельеф. Поверхность ножа получалась матовой, и вот теперь когда на эту поверхность падал даже тонкий луч, то конус света после отражения получался достаточно широкий и равномерный. Причем, такой яркий, что смотреть в щель со включенным светодиодом не рекомендую. Я смотрел на "матовую" щель под разными углами - расходимость лучей вполне достаточна для тестирования даже светосильного зеркала.

Линзы формируют изображение спирали лампы точно на одной из щечек щели, поэтому расходимость после щели будет равна сходимости после линз.

Вот если бы щечка щели была зеркальной, и изображение спирали лампы формировалось точно на этой щечке, то на фокограмме были бы видны все царапины, пылинки и "неидеальнось" поверхности щечки. Ситуацию спасает то, что все пользуют лезвия с несколько матовой поверхностью, которая рассеивает свет.
Здесь в одной из тем один из форумчан выкладывал теневую картинку зеркала с такой зеркальной (по его словам) щечкой. Вот картинка - пылинки и царапины. Причем, царапины непонятно где - на заркале или ноже.

[yas]

Какая ширина вашей щели? Должно быть не более 0.1 мм, лучше меньше - 0.02-0.05 мм
А пылинки скорее всего на линзах объектива к-м снимали.

[библиограф]

 Для первых опытов и щель не нужна, чтобы увидеть теневую картину, достаточно
точечного отверстия и светодиода.

[Boris Green]

Можно ли использовать регулируемую щель Ломо (1 - 0.01 мм) от спектрометра?
В простейшем случае, можно светить через нее светодиодом и через нее же смотреть.
Наверное, есть и более интересные варианты?

[библиограф]

 Это излишне - регулируемая щель слишком громоздкая, нож близко не разместить.
Её, впрочем можно с успехом использовать, если дополнительным объективом создать
уменьшенное изображение щели, как описано в книге Наумова, и уже к нему
приступать с ножом.

[SIB]

Все хорошо, только зачем цветом выделять свои сообщения? Боитесь, что не услышат?

[Boris Green]

регулируемая щель слишком громоздкая, нож близко не разместить

Вот так? Вплотную к щели светодиод в экране, чтобы не светило в глаза. Под диодом смотрим.
Еще лучше: фокусируем мощный светодиод на щель, можно даже призмочку поставить, а диод и конденсор в плоскости щели (чтобы в голову не упирались).

[SIB]

Принцип работы - светодиод питается импульсами.

Какая, ориентировочно, частота импульсов? Светодиод - не лампочка, инерция отсутствует. Может вылезти боком при попытке сфотографировать теневую.

[Lorka]

Какая ширина вашей щели? Должно быть не более 0.1 мм, лучше меньше - 0.02-0.05 мм
А пылинки скорее всего на линзах объектива к-м снимали.

Ширину щели сверял с медным проводом толщиной 0,08 мм. Примерно такой и была щель.
Возможно, пылинки были на объективе, если он был расположен прямо у ножа. Так пылинки видны только когда поверхность с пылинками расположена почти в фокусе пучка. При небольшом удалении от фокуса пылинки не видны вообще. Возможно вы правы, я не видел конструкции прибора, которым был сделан снимок. Просто там было сказано, что щечка щели является зеркалом.

Какая, ориентировочно, частота импульсов? Светодиод - не лампочка, инерция отсутствует. Может вылезти боком при попытке сфотографировать теневую.

В показанной схеме с указанными номиналами элементов частота генератора 250 Гц. Но уменьшая емкость конденсатора, частоту можно довести хоть до нескольких Миллионов герц - это не проблема.

Для первых опытов и щель не нужна, чтобы увидеть теневую картину, достаточно точечного отверстия и светодиода.

Да хотелось бы построить прибор не только для первых опытов.

Ладно, всем спасибо, попробую дальше сам разобраться, а то меня уже в троллинге обвиняют.

Единственный последний вопрос: Если делать прибор с виртуальной щелью, который рекомендует библиограф, то я, в принципе, смогу его построить, но расстояние между ножом и изображением щели получится не менее 5 - 7 мм. Вот скажите, пожалуйста, зеркало с каким максимальным относительным отверстием можно тестировать без риска посадить астигматизм при таком расстоянии между ножом и щелью? Или, проще говоря, какой угол раскрыва пучка на выходе прибора оптимальнее делать при таком расстоянии между ножом и щелью? Вопрос вызван тем, что мне нужно исходить из этого при выборе микрообъектива для построения изображения щели.

[библиограф]

 Выбор микрообъективов невелик - слабые объективы с х8 -х10 и передним рабочим
расстоянием порядка 15мм, этого достаточно, чтобы поместить перед объективом
поворачивающую призмочку или зеркальце, совмещенное с ножом.
А допустимые расстояния между ножом и щелью из книжки Сикорука;
         

[ysdanko]

В результате на выходе из щели получится очень узкий пучок, к-й не сможет осветить все зеркало.

Это принципиальная ошибка. Ширина щели должна быть такой, что бы за счет дифракции на этой щели, центральный максимум дифрагированного света, "залил" все зеркало. То есть, вопрос решается, использованием "правильной" щели 
Что касается конденсора, то при достаточной яркости источника света, можно обойтись и без него.

[ysdanko]

Какая ширина вашей щели? Должно быть не более 0.1 мм, лучше меньше - 0.02-0.05 мм
А пылинки скорее всего на линзах объектива к-м снимали.

А это зависит от светосилы будущего зеркала. Размер щели должен быть от единиц до нескольких десятков микрон. 0,1мм. это для совсем длиннофокусной сферы.

[ysdanko]

Здесь в одной из тем один из форумчан выкладывал теневую картинку зеркала с такой зеркальной (по его словам) щечкой. Вот картинка - пылинки и царапины. Причем, царапины непонятно где - на заркале или ноже.

На что фотик фокусируют, на том и царапины. В конкретном случае, на зеркале.