Постройка телескопа-рефрактора из очковых стекол

[Oleg1601]

Решили с 9-летним сыном сделать телескоп-рефрактор, т.к. шлифовать зеркало я не умею, а ему по малолетству не под силу, да и пацану и такой пойдет для начала. Кроме очковых линз достать, для объектива, нечего. В объективах из 2-ух линз для устранения сферической и хроматической аберраций применяют линзы разной оптической силы. Вопрос: какой силы линзы (+/- в диоптриях) можно применить для достижения фокусного расстояния 1-1,2 м и чтобы качество было приемлемое?

[Alexander_Z]

Добрый день!

Если использовать линзу в 1 диоптрию, фокусное расстояние будет 1 м. При использовании очкового стекла силой, например,  в 0,75 диоптрии, фокусное расстояние составит: F = 1 м / 0,75 = 1,33 м.
Для получения удовлетворительного качества изображения линзу следует задиафрагмировать до 10...20 мм (подбирается опытным путем при различных увеличениях).

[Oleg1601]

Спасибо за информацию, но хотелось, если это возможно, сделать объектив из двух линз для снижения аберраций. Возможно ли это сделать из очковых линз-менисков? И какие диоптрии при этом можно применить?

[ysdanko]

 40мм диаметром очковое стекло с фокусом около 1 м. Для начинающего дает неизгладимое впечатления по Луне.
 Не стремитесь к не нужному усложнению оптики (попытка создания ахромата из очковых стекол). В вашем конкретном случае, (9 летний ребенок) однолинзового объектива, будет более чем достаточно.
  До 20-30 мм. Диафрагмировать не стоит. При больших увеличениях, яркость изображения может оказаться не достаточной. 

[stepan]

для луны также можно использовать например оранжевый фильтр - все таки хроматизм приберет немного

[datumn]

Спасибо за информацию, но хотелось, если это возможно, сделать объектив из двух линз для снижения аберраций. Возможно ли это сделать из очковых линз-менисков? И какие диоптрии при этом можно применить?

Похожи Вы в этом прикиде на местных модеров некоторых, однако. Ну, если допустить что вы тут не заглядыватель из вторичек или просто интересно вам, то вот формула; Допустим:

Линза 1: положительная линза из очкового стекла(!) у нее Аббе где-то 60. Возьмите ее, типа +2 диоптрий (0.5м фокус).

Линза 2: отрицательная линза из очковой пластмассы, поликарбонат называется, ну или другой высокоидексный материал можно взять. У такого материала будет Аббе около 30. Тогда она должна быть - минус 1. То есть отрицательная линза здесь должна быть во столько раз слабее положительной, во сколько раз число Аббе материала отрицательной больше числа Аббе положительной. Еще раз, соотношение простое, обратное. Сила1 / Сила 2 = Аббе 2 / Аббе 1.

У этого дублета общая сила будет 1 диоптрия, т.е. 1 м фокусного, но вторичкин спектр (хроматизм) будет меньше в десять и более раз. А вот о сферической - завтра 

[Oleg1601]

Что такое аббе? Можно ли узнать его при покупке линз в "Оптике"?

[datumn]

Что такое аббе? Можно ли узнать его при покупке линз в "Оптике"?

Вы правда - не тот самый модератор? Допустим

Аббе - это "число Аббе". Поищите точное определение в поисковиках, a грубо говоря, это фокусное расстояние тонкой линзы для желтого или зеленого цветов (обычно волна d, 587нм), деленное на разность фокусных расстояний для красного и синего цветов (волны C - 656нм и 486нм).

Насчет улучшения от применения двух стекол вместо одного. Ниже два примера. Оба - это 20мм объективы из очковых менисков, первый из одиночного +1 диоптрия (стекло или пластмасса CR-39), второй из двух: положительный +2 (стекло или пластмасса CR-39) и отрицательный (-1) из поликарбоната или другого высокоиндексного материала - так и спрашивайте в аптеке.

Результат налицо, тут не то, что ахромат, тут апо получается Но эти мениски - неблагодарный материал, при увеличении апертуры резко растет сферическая аберрация, хоть хроматизма по-прежнему в сущности нет.

[Андрей (elektro)]

История мне эта до боли известна. Ув. коллеги, пожалуйста, не отбейте охоту построить простенький телескоп своими сложными расчётами. Когда я в начале восьмидесятых, начитавшись книжки «Звёздная азбука» решил построить свой первый телескоп, был в точно такой же ситуации. В райцентре в «Оптике» приобрел мениск ( вместо плосковыпуклой линзы) в+1 диоптрию, трубу от пылесоса и откуда-то снятую линзу с F 4см и к вечеру телескоп был готов. При 25х увеличении и объективе 26мм я смог увидеть только луну и то в тумане, а Юпитер был туманным пятном 4-5мм в диаметре. Но главное ,как говорил товарищ Бендер, процесс пошел! Затем мениск в1диоптрию я заменил на две по 0,5 , а мастер по изготовлению очков обточил их до 28мм. Из картона склеил муфточку 40мм и в середину поставил диафрагму 22мм., а затем приклеил мениски выпуклостью наружу. Эту склейку закрепил на трубе альбомным листом. С этим объективом я уже уверенно видел и серп Венеры, и спутники Юпитера, и Плеяды и т. д. На тот момент мне казалось, что ничего не может быть лучше. Это мой лично опыт, а повторять его или нет ваше дело. С ув.elektro.
     

[Oleg1601]

Спасибо всем за советы! Последний вопрос: если все же делать объектив из двух линз (+/-), то какое расстояние делать между ними? Возможно специалистам я когото напоминаю, но факт в том, что я в этом деле полный ноль, который не может разобраться в море информации.

[Андрей (elektro)]

Я же только что написал :два мениска по 0,5 диоптрии,выпуклыми сторонами наружу и расстояние 40мм между ними.Там же между ними и диафрагму 22мм надо поставить. Окуляр, конечно, лучше взять готовый (хотя бы от микроскопа) или короткофокусный объектив от кино,фотокамеры. Удачи. С ув. elektro/

[Карбарасик]

да все верно. очковые мениски имеют анастигматический зрачек на расстоянии 25 мм под глаз. Если зрачки менисков совместить то сферическая сильно уменьшится а кома вобще пропадет. астигматизьм тоже но по кривому полю обнулится. 25+25 равно 50 мм. что близко к озвученным 40 мм.  длиннофокусный очковый монстр из 2 на +0,5 меня в свое время не впечатлил. а вот в гляделку из 70 мм
 мениска +5 без всяких диафргм и часовой лупы +10 с огромным удовольствием звездные поля смотрел  темными осенними ночами.  а еще у меня из слабой лупы +2 и отрицательной линзы от индустара 50у была понтовая раскладная карманная труба  ґаллилея  в корпусе из рулона фотопленки.  с очень неплохим качеством картинки. Лупы в культтоварах продавались где и пленка для Смены. Мениски у родителей пришлось выпрашивать но недолго. И было мне 11 лет.  и в отличии от нынешних детей индиго с начисто выбритыми извилинами я сделал все сам по своей инициативе начитавшись подрывной литературы. правда папа с мамой мне ее из взрослой библиотеки приносили.

[Карбарасик]

ааа понятно 40 мм это от краев менисков а по центру с учетом стрелки кривизны и все 50 будет как раз.  если не обтачивать

[deemon]

да все верно. очковые мениски имеют анастигматический зрачек на расстоянии 25 мм под глаз. Если зрачки менисков совместить то сферическая сильно уменьшится а кома вобще пропадет. астигматизьм тоже но по кривому полю обнулится. 25+25 равно 50 мм. что близко к озвученным 40 мм. 

Вот что значит доходчиво объяснить  А то я как-то не пог понять - с одной стороны , сферическая аберрация у такой очковой линзы зверская , если использовать её как объектив , а с другой стороны - ведь в очках-то эти линзы очень даже неплохо работают ........

Но возникает другой вопрос - как бы ещё и хроматизм у такой конструкции убрать ? Рассуждая эвристически  , можно предположить , что либо надо поставить вплотную к каждой положительной линзе по одной отрицательной из поликарбоната и сделать симметричную конструкцию , или же сделать так - поставить две положительные с расстоянием в 40-50 мм , а потом , ближе к фокусу - точно так же поставить и две отрицательные линзы ..... интересно , можно ли так чего-нибудь полезного добиться ?

[datumn]

Я же только что написал :два мениска по 0,5 диоптрии,выпуклыми сторонами наружу и расстояние 40мм между ними.Там же между ними и диафрагму 22мм надо поставить.

Это не тот случай. Два мениска с диафрагмой между ними дают возможность получить однородное (но невысокое) качество по большому полю, скажем 10 град; т.е. это для фото надо. А на оси не будет лучше, чем с одиночным мениском 1 диоптрия:

[datumn]

Спасибо всем за советы! Последний вопрос: если все же делать объектив из двух линз (+/-), то какое расстояние делать между ними?

При показанных размерах это некритично - хоть 3, хоть 10 мм.  Лучше линзы обточить и приблизить вплотную друг к другу.

[signing_kettle]

да все верно. очковые мениски имеют анастигматический зрачек на расстоянии 25 мм под глаз. Если зрачки менисков совместить то сферическая сильно уменьшится а кома вобще пропадет

Сферическая аберрация (как и хроматизм) от этой игры с положением диафрагмы ни как не уменьшится, напротив именно благодаря наличию сферической аберрации подвижками диафрагмы можно влиять на величину комы и астигматизма.

Вот что значит доходчиво объяснить  А то я как-то не пог понять - с одной стороны , сферическая аберрация у такой очковой линзы зверская , если использовать её как объектив , а с другой стороны - ведь в очках-то эти линзы очень даже неплохо работают

Очковые линзы - полевые оптические приборы (большое поле зрения и малая апертура). Главная проблема в них - полевые аберрации, а именно астигматизм. Благодаря менискообразной форме астигматизм в них удается скомпенсировать. Сферическая аберрация и даже хроматизм (а он в волновой мере много больше) ничтожны поскольку мал диаметр зрачка глаза - всего несколько миллиметров.

При попытке использовать очковую линзу в качестве объектива телескопа она начинает работать как апертурная оптика (большая апертура и малое поле зрения). И важность коррекции аберраций переворачивается с ног на голову. Астигматизм и кривизна на полях в пару градусов ни как себя не проявляет, а хроматизм и отчасти сферическая аберрация вырастают из-за увеличения диаметра апертурной диафрагмы до многократно превосходящих все допуски.

[Карбарасик]

сферичка по центру точно уменьшится это известное свойство симметричного перископа, а если мениски были бы правильные то апланат штейнгеля можно было сделать

[signing_kettle]

сферичка по центру точно уменьшится

Нет

[Oleg1601]

Показанные размеры, это диаметр 20мм? А если их диаметр больше, или без разницы? Так все же 3-10мм или 25+25мм как предлагает Карбарасик?