Школьный Телескоп Максутова

[Diman]

"широкие массы трудящихся наконец получили возможность самим увидеть то, о чем то незабвенные популяризаторы науки  рассказывали нам десятилетиями, забывая о том, что на самом деле всех этих ТМШ, БШР и МШР выпускалось не более 2000-3000 в год суммарно на всю огромную страну с населением 300 млн человек"

Вот это вообще удивляет дико! 
Такой маленький тираж при таком количестве заводов!
При том, что, например, "Материализм и эмпириокритицизм" уважаемого в те годы Ильича выпущен суммарным тиражом более 8 миллионов экземпляров!
Для каждой свинарки и пастуха

[Клевцов Юрий Андреевич]

Дополняю сведения по конструкции. Чтобы получить вынос фокальной плоскости 70,5 мм от лицевой поверхности зеркала
нужно продвинуть мениск внутрь трубы на 1,42 мм. При этом фокус увеличится и станет равным 946,3 мм. Качество изображения
до середины линейного поля диаметром 11 мм останется дифракционным. На краю оно хуже и соответствует тем цифрам концентрации энергии, что я приводил (Штрель 0,57).
Что касается светозащитной втулки, то сейчас она стоит так, что подрезает центральный пучок лучей своей внешней частью, увеличивая, тем самым, центральное экранирование системы, однако, при этом, она полностью отсекает паразитные световые лучи, идущие напрямую через мениск. Предлагаю такой компромисс: Трубка находится в 47 мм от мениска и имеет внешний диаметр 13 мм при внутреннем диаметре 12 мм. Центральное экранирование составляет величину порядка 12,8% от площади зрачка (что более или менее допустимо).
Паразитные лучи отсекаются полностью на линейном поле 11 мм, но есть небольшое (вполне допустимое) виньетирование крайних пучков лучей. Какое сказать пока не могу (требуется достаточно кропотливый анализ). На мой опыт - его вполне можно игнорировать. Прошу прощения, мне придётся на какое-то время исчезнуть из интернета. Навалились неотложные дела.

[Вастер]

И что за "висячий" размер на мениске 7.05? - он о чём?! - толщина мениска по краю? или глубина (стрелка) на первой поверхности мениска (что было бы очень кстати - для проверки абстрактного размера первого радиуса мениска)?

Вы совершенно правы, недосмотрел. Выкладываю корректную версию рисунка.

В ГЗ есть отверстие - введите в него метал-линейку (или рулетку) и замерьте расстояние от макушки мениска до внутренней кромки отверстия в ГЗ - это и будет искомое расстояние между ГЗ и мениском, которое ЮА принял за 135 мм.

Предложение, конечно, решает вопрос, однако допускать неконтролируемый контакт металлической линейки, рулетки и т.п. с зеркалом поверхностного напыления - что-то мне мешает это сделать...

Далее: замерьте накладным сферометром радиуса - ГЗ и мениска. Было бы отлично, если бы Вы измерили толщину мениска (она должна быть 7 мм, а не .

Это - отличное предложение с одним недостатком: нет ни у меня, ни в доступном круге общения никакого сферометра.

А по поводу измерения толщины мениска - я сошлюсь на мой же вопрос, который Вы, возможно, смогли бы разрешить. Касается он оценки точности позиционирования мениска в его оправе и его влияния на качество изображения.

Вы выполнили очень информативный расчет оптической системы УШТ, большое Вам спасибо. А не могли бы Вы его повторить, но сдвинув положение мениска в направлении, нормальном оптической оси, скажем, на 100 микрон? Как это повлияет на величину пятна рассеяния?

Если это влияние на качество изображения окажется несущественным, я разберу узел мениска, нарушив заводскую юстировку, и попытаюсь измерить то, что смогу.

И, кстати, можно ли Вас спросить об обозначениях в Вашем расчете - я с этим пакетом никогда не сталкивался:
L, мм - это расстояние от оптической оси до рассчитываемой точки изображения?
2ro,мкм, 2rm,мкм - какие-то диаметры изображаемой точки, какие?
in Airy - доли размера первого минимума распределения Эйри или я ошибаюсь и это что-то совем иное?

Уточните, пожалуйста! И большое спасибо за содержательную информацию, расчет!

[ekvi]

я с этим пакетом никогда не сталкивался

Читайте: https://yadi.sk/d/TUImTsygvDVxYw и - последняя версия РОС: https://yadi.sk/d/vviS6jkzxqKq4

У меня была модернизированная схема МТО1000 для Ф100 мм. После её масштабирования получился МТО Ф70 мм, радиус кривизны первой поверхности мениска 1 : 1 Ваш (см. 1 илл.) Отсюда вывод (с учётом "любви" Максутова и иже с ним к соотношению d/D = 0.1), что и толщина мениска д.б. 70/10 = 7 мм.
На 2й илл - расчёт допусков на МТО758, откуда следует, что к децентрировкам мениск втрое чувствительнее ГЗ (см. параметр dC).

Далее. Если Вы хотите жить, глядя открытыми глазам в будущее, действуйте решительно, но со всей предосторожностью. Произведя все указанные измерения, Вы на 100% будете уверены в успехе начатого предприятия. С помощью юстировки - если она потребуется - мениск и ГЗ выставить по наилучшему качеству.
На выходе из ГЗ можно установить дополнительный мениск, удлиняющий последний отрезок для Вашей CANON 500. Кстати, у своего CANON'а я спилил козырёк, выиграв почти 10 мм (это - снова к вопросу о "допускать неконтролируемый контакт").

[Вастер]

Далее: замерьте накладным сферометром радиуса - ГЗ и мениска. Было бы отлично, если бы Вы измерили толщину мениска (она должна быть 7 мм, а не .

Как я уже говорил, нет у меня сферометра. Но поставить на оси телескопа освещенную диафрагму в плоскости её изображения сферой мениска не составляет труда. У меня получилось расстояние от ее плоскости до первой поверхности мениска - 190 +/- 0.5 мм. Установив дифрагму на поверхности мениска с отверстием диаметром 20 мм, а затем закрыв зеркало мениска я пытался измерить раздельно фокус его передней и задней поверхностей, но это мне не удалось - точность такого метода оказалась недостаточной.

Читайте: https://yadi.sk/d/TUImTsygvDVxYw и - последняя версия РОС: https://yadi.sk/d/vviS6jkzxqKq4

Большое спасибо, интересный пакет!

Только, к сожалению, не нашел ответ на свой вопрос об параметре "in Airy". При ухудшающемся качестве изображения он уменьшается: что же он обозначает?

На 2й илл - расчёт допусков на МТО758, откуда следует, что к децентрировкам мениск втрое чувствительнее ГЗ (см. параметр dC).

Я это понял, но не понял ответ на мой вопрос о децентровке мениска на 100 микрон. Или расчет с таким условием выполнить в этом пакете нельзя?

Если Вы хотите жить, глядя открытыми глазам в будущее, действуйте решительно, но со всей предосторожностью.

Спасибо, я подумаю над Вашим предложением!

На выходе из ГЗ можно установить дополнительный мениск, удлиняющий последний отрезок для Вашей CANON 500. Кстати, у своего CANON'а я спилил козырёк, выиграв почти 10 мм (это - снова к вопросу о "допускать неконтролируемый контакт").

Вы его сопрягали с УШT/ТМШ? Если так, как Вы решали вопрос фокусировки? Я сейчас думаю о нем.

[ekvi]

190 +/- 0.5 мм.

Это означает, что передний радиус у мениска 190 мм?!

вопрос об параметре "in Airy".

Параметр означает отношение числа лучей, вошедших в кружок Эйри к числу лучей, запущенных во входной зрачок. Он приближённо соответствует числу Штреля.

не понял ответ на мой вопрос о децентровке мениска на 100 микрон

РОС не даст прямого ответа на Ваш вопрос. Но его можно получить косвенно, пересчитав допустимый заклон поверхностей мениска. Суммарный заклон ~ 7 мкм, что на Ф 70 мм составит 0.007/70 = 1е-4 радиан. Умножив на фокус, получим "смещение" мениска: 758*1е-4 = 0.07 мм = 70 мкм. То есть если мениск съедет с оси на 70 мкм, то изображение допустимо ухудшится. Но если Вы вознамерились сместить мениск на 100 мкм, то остальные 30 мкм Вам придётся докрутить юстировочными винтами.

Вы его сопрягали с УШT/ТМШ? Если так, как Вы решали вопрос фокусировки?

Свою камеру я сажаю на байонетную оправу АФК системы Гамильтона и фокусируюсь, поворачивая оправу вместе с камерой по резьбе с шагом 2.5 мм. Обычно хватает 1/2 оборота.

я подумаю над Вашим предложением!

А пока Вы будете думать (производить все измерения, необходимые для проведения точных расчётов) я покурю бамбук.

[Вастер]

Я обмерял оптические параметры моего УШТ. Для этого я использовал стереомикрскоп МБС-9, у которого я заменил главный объектив на более длиннофокусный. Известно, что фокус этого объектива определяет рабочее расстояние микроскопа. Благодаря такой замене оказалось возможным сфокусироваться вдоль оптической оси на центр главного зеркала и на поверхность зеркала мениска. Соответственно, смещение микроскопа между этими позициями дает искомое расстояние: D1 = 124.8 ± 0.6;

Также таким образом я определил оптическую толщину мениска: Dopt = Dmenisk / n = 5.07 ± 0.08, где n - показатель преломления стекла мениска.

Если на оси микроскопа поместить освещенную диафрагму, то существуют два значения расстояния от первой поверхности мениска, когда изображение этой диафрагмы будет совпадать с ее плоскостью:
D2 = 82.5 ± 0.3; и D3 = 187.2 ± 0.8. На чертеже я обозначил эти плоскости красно-синими прямоугольниками.

Существует противоречие между величиной радиуса первой поверхности мениска, определенной по стреле прогиба и его диамету R1 = 95.7 и величиной радиуса второй поверхности мениска, на которой находится центральное зеркало:
R1* = D2 + 2 x Dopt = 82.5 + 2 x 5.07 = 92.7. R1*  должен быть больше, чем R1. Вероятно, причина различия - ошибки измерения.

Второе расстояние от первой поверхности мениска до плоскости изображения позволяет оценить радиус поверхности главного зеркала телескопа:
Rгз = D1 + 2 x Dopt + D3 = 322.1

Измеренные параметры я отобразил на прилагаемом чертеже.

заклон поверхностей мениска.

Стыдно признаться, но я не знаю, что такое "заклон"? Видимо, это - термин профессионального жаргона. В википедии есть его объяснение только для фигурного катания. Не могли бы Вы пояснить?

Он приближённо соответствует числу Штреля.

Спасибо, понятно!

[ekvi]

В оптической отрасли есть прибор для измерения радиусов поверхностей, он как раз основан на измерении расстояния между двумя отсечками: по салазкам оптической скамьи типа ОСК-2 "подъезжают" микроскопом прямо к поверхности и фокусируются на неё - первая отсечка; затем "отъезжают" от поверхности и "ловят зайца" от всей апертуры поверхности - вторая отсечка.
Думаю, теневой метод при наличии ОСК-2 даст результат не хуже.
Но это справедливо, только если на пути нет "посторонней" оптики. А у Вас - мениск!
Мне приходилось производить измерения через стекло и даже писать инструкцию на это. Видимо, Вы вместо умножения на показатель преломления разделили результат: не мог расчётчик этого скопа применить мениск толщиной 5 мм при Ф 70 мм!

А. Македонский в подобной ситуации, как известно, доставал саблю ...
Залезьте хотя бы соломинкой и замерьте РЕАЛЬНОЕ расстояние между зеркалами: именно этот параметр решает Вашу проблему, т.к. по-любому мы сможем лишь сымитировать ситуацию. Тут на форуме через раз пытаются определять неизвестные параметры действующего прибора. Если с геометрией (при решительном подходе) нет проблем, то с показателями преломления стёкол (в нашем случае - у мениска) - это всегда гадание на кофейной гуще.
Будем исходить из того, что прибор отличный. Сближаем зеркала до тех пор, пока фокус не ляжет на матрицу CANON'а, - и производим оценку качества "поруганного" скопа. Практика (снимки) вынесут вердикт нашим потугам.
Предлагаю заняться практикой.

[Вастер]

В оптической отрасли есть прибор для измерения радиусов поверхностей, он как раз основан на измерении расстояния между двумя отсечками: по салазкам оптической скамьи типа ОСК-2 "подъезжают" микроскопом прямо к поверхности и фокусируются на неё - первая отсечка; затем "отъезжают" от поверхности и "ловят зайца" от всей апертуры поверхности - вторая отсечка.

Именно этот метод я и использовал. Только в первом случае фокусировался на центр главного зеркала, точнее - на край его центрального отверстия, в другом - на тыльную поверхность зеркала мениска.

Но это справедливо, только если на пути нет "посторонней" оптики. А у Вас - мениск!

Обратите внимание, тело мениска присутствует, как при фокусировке на главное зеркало, так и при фокусировке на зеркало мениска, т.е. его вклад в одном измерениии положительный, а в другом - отрицательный. Таким образом, он взаимно вычитается.

Видимо, Вы вместо умножения на показатель преломления разделили результат: не мог расчётчик этого скопа применить мениск толщиной 5 мм при Ф 70 мм!

Конечно, не мог! Пожалуйста, прочитайте еще раз 4 строчку моего предыдущего ответа. Более того, я эту информацию повторил и в последнем чертеже. 5 мм - это ОПТИЧЕСКАЯ толщина, т.е. D/n. Кто-то упомянул, что стекло мениска - К8, тогда 5.07x1.52 = 7.7 мм. Опять же, в этой теме упоминали о том, что толщина мениска составляет 7..8 мм, что очень хорошо совпадает с приведенной величиной. Для измерения оптической толщины я использовал штатный, короткофокусный объектив МБС-9, если мне не изменяет память, с фокусом порядка 90 мм и при увеличение х4, так что глубина резкости была достаточно малой и точность измерения - высокой, я ее привел на чертеже.

Так что там с "заклоном", если Вы будете столь добры?

[ekvi]

толщина мениска составляет 7..8 мм, что очень хорошо совпадает с приведенной величиной

На 1 илл. - МТО-700 с толщиной мениска 7 мм и приличным качеством изображения.
На 2 илл. - тот же МТО, но с мениском толщиной 8 мм.
При таком "уровне толерантности" комментарии не требуются.

На 3й илл. - вожделенные 77 мм выноса - совершенно без каких-либо усилий с нашей с Вами стороны.
Правда, фокус уже не 700 мм,  и качество чуть похуже. Но это - по закону сообщающихся сосудов.

[Вастер]

Измерял сдвиг вдоль оптической оси позиции изображения относительно центра главного зеркала, вывинчивая его юстировочные винты, сохраняя отъюстированное, центрированное, положение главного зеркала. Результат привел на прилагаемом графика.

Результат неожиданный: во-первых, положение сдвига изображения значительно отличалось от измеренного прежде (26 мм), а в этих измерениях оно менялось в интервале 14.5 - 15 мм. Т.е. видимо, в процессе экспериментов что-то случилось с позицией главного зеркала, куда-то оно сдвинулось.

И, во-вторых, пожалуй, можно сказать, что сдвиг изображения не менялся, несмотря на три оборота вращения юстировочных винтов.

Есть ли чертежи механизма юстировки главного зеркала УШТ? Хотелось бы понять, что происходит с его позицией при вращении юстировочных винтов? Очевидно, что конструкция этого узла отличается от подобного узла ТМШ.   

Кроме того, измерил размеры "морковки" и дополнил ею предыдущий чертеж, может быть, кому-то эти данные будут полезны.

ekvi, Спасибо Вам за Ваши расчеты.

[ekvi]

"Расположение: USA"
Думается, Ю.А. Петрунин ближе к Вам. Он бы и методически подсказал.
А тут "... далеко от меня, за пеленой другого дня ..." - заочно, вслепую ...

[Вастер]

Разобрался с влиянием смещения плоскости изображения относительно края отражающей поверхности главного зеркала при вращении трех юстировочных винтов главного зеркала, при его смещении параллельно самому себе. Ввинчивание этих винтов приводит к выдвижению плоскости изображения за пределы тела телескопа.

Результат приведен на прилагаемом графике. Независимая переменная - высота юстировочного винта относительно торцовой плоскости телескопа: положительные значения - выше плоскости, отрицательные - ниже.

Максимальное полученное смещение ~40 мм получается при предельном сжатии юстировочной пружины.

Кстати, было бы интересно сопоставить линейную аппроксимацию этой зависимости на участке высот -3 ... -1 мм с результатами расчета и посмотреть - какие дополнительные параметры телескопа можно по ним определить?

По моим измерениям  наклон этой зависимости: -16.6 (безразмерный), а смещение: -0.366 мм

Предыдущий результат объясняется тем, что в том интервале смещения юстировочные винты не касались поверхности оправы главного зеркала, тем более, что усилие их вращения в этом интервале было заметно меньше, чем при высоте головки менее -1 мм. Вероятно, начало такого контакта происходит при высоте головки винта  ~ -1 мм.

[ekvi]

~40 мм получается при предельном сжатии юстировочной пружины.

Значит, эти пружины просятся "на выход". И надо думать, чем их заменить: например, тарельчатыми или др.
В противном случае придётся перетряхивать весь конструктив ГЗ.

[Telebob]

В противном случае придётся перетряхивать весь конструктив ГЗ.

Зачем все это. Ну была история. Ну были ошибки. Ну пусть трясут конструктив, если больше делать нечего. Ну Вам то зачем все это?

[Telebob]

Чтобы получить вынос фокальной плоскости 70,5 мм от лицевой поверхности зеркала

Юрий Андреевич! Зачем все это. Приделать к Кэнону телевик 70/700 ? Так их замечательных в продаже для любой системы немеряно. А эту игрушку, в которую физически наблюдать невозможно, надо поставить на полку и радоваться историческому приобретению. А тут сферометры, аппроксимация неизвестно чего, замеры расстояний между оптическими элементами и т.д. и т.п. Всю бы эту энергию в мирных целях . А что касается этого изделия (а оно у меня стоит на полке), то все эти юстировки хуже, чем есть уже не сделают. Пусть Вастер крутит. Поэтому замечу, что БШР, который у меня тоже есть показывает несравненно более зачетную картинку при том, что наблюдать в него физически одно удовольствие.  Заметьте, я сравниваю исключительно советские астрономические игрушки 60-х годов прошлого века.

[Вастер]

Юрий Андреевич! Зачем все это.

Знаете, что мне напомнило Ваше высказывание? Незабвенную Марию-Антуаннетту: "Нет у них хлеба? Так пусть едят пирожные!" А отвечая на Ваш вопрос - чтобы в небо смотреть, и фотографировать его, при возможности, вот это зачем. Вообще-то замечательный, сильный вопрос, обратите внимание, после его повторения Вами тема устойчиво замерла!

А эту игрушку, в которую физически наблюдать невозможно,

Вот, что видно через эту игрушку. Предварительный результат, приведен на фотографиях. Может быть, мне удастся его еще улучшить, кто знает?

Но я не об этом. Понятно, что организовать сильный вынос плоскости изображения, чтобы совместить ее с плоскостью сенсора камеры, это означает сильно изменить исходную, оптимизированную, я полагаю, оптическую схему УШT. Чего бы не хотелось. Поэтому я заменил штатный объектив камеры на объектив от какого-то сканера с фокусом 23 мм. Его я расположил на расстоянии примерно 165 мм от плоскости сенсора.

Надо сказать, что такие объективы, а также объективы от лазерных принтеров имеют довольно высокое качество. Я сфотографировал миру такой комбинацией и видно, что полосы с периодом 12.5 микрон разрешаются вполне уверенно.

Оказалось очень легко изобразить плоскость изображения телескопа на плоскость сенсора камеры. Угловые размеры поля зрения полученной системы оказались равными 10 х 15 мин.

Использовал простой метод определения угловых размеров поля зрения: по кирпичам - измерил период кирпичной кладки дома, видимого из окна, а расстояние до него определил, используя карту maps.google.com и по числу кирпичей в поле зрения системы легко определяется искомая величина...

По линейному размеру сенсора h и его угловой величине phi эквивалентный фокус системы Feq находится элементарно:
 

        h = Feq x tg(phi) 

По размеру сенсора для моего Canon 500D получается в предыдущем случае для угловой высоты 10 мин. Feq = 5.1 м. Т.е. явно великовата величина получается. Для того, чтобы его уменьшить, я уменьшил расстояние от объектива сканера до сенсора камеры до ~105 мм, в результате высота кадра стала равной 21 мин., что соответствует Feq = 2.44 м. Фотография миры выполнена именно в этих условиях.

Где-то я видел, что угловое разрешение моего УШТ в лучшем случае составляет 3 сек., т.е. в поле зрения после уменьшения расстояния объектив-сенсор должно быть ~1260 содержательных пикселя...

Таким образом, получается телескоп с возможностью перемещения его плоскости изображения в широких пределах. Очевидно, что существует ее положение в пространстве, оптимальное в смысле качества полученного изображения.

Уважаемый Владимир Ильич, можно ли Вас попросить рассчитать несколько вариантов УШT, меняя расстояние между мениском и ГЗ (d) и построить зависимость, например, 2ro(d) от этого расстояния? С параметрами мениска и прочими размерами в соответствии с моими измерениями, приведенными на чертеже? Был бы Вам очень благодарен, если это окажется возможным.

Я подозреваю, что это должна быть кривая с минимумом, очень интересно знать, какому расстоянию d он будет соответствовать?

[ekvi]

можно ли Вас попросить рассчитать несколько вариантов УШT, меняя расстояние между мениском и ГЗ (d) и построить зависимость, например, 2ro(d) от этого расстояния? С параметрами мениска и прочими размерами в соответствии с моими измерениями, приведенными на чертеже?

Вас тоже просили - всего 5 чисел: R1, R2, R3, d1 и d2 - где они? Это ЮА храбро вызвался восстановить ОС по 3 числам: Ф, F и выносу фокуса ...
Снова отсылаю Вас к программе:

Читайте: https://yadi.sk/d/TUImTsygvDVxYw и - последняя версия РОС: https://yadi.sk/d/vviS6jkzxqKq4

  Делов-то: на стр. "Тест" ставите птичку в чек-боксе Auto-F, на стр. "ОСпарам" вводите известные Вам параметры R0, R1, R2, d1 и d2 (d0 - расстояние от вх. зрачка до мениска), нажимаете кнопку "Тест ОС" и считываете показания - размеры пятен и последний отрезок Sp.

[Пецык Алексей]

Товарищи, а никто не знает, какому заводу принадлежал вот этот логотип ТМШ? Искал-искал в сети - такой эмблемы нет. Как завод назывался официально?

[библиограф]

Это логотип ленинградского завода КИНАП, позднее он вошел в состав ЛОМО