Как да изградим телескоп | Проекти на панаира на науката

Бележка на редактора: Сътрудникът Нола Тейлър Ред включи децата си - Dawn (12), Michael (10), Jimmy (8) и Candy (6) - за този проект. Ето нейния разказ от първо лице за процеса. Проектът им отне около час, за да завършат.



Нашите строители на телескопи и техният завършен проект.



Нашите строители на телескопи и техният завършен проект.(Изображение: D. Redd, M. Redd)

Когато италианският астроном Галилео Галилей чул слухове за първия практически телескоп в началото на 17 век, той побързал да създаде своя собствена версия и да я обърне към небесата. Следвайки неговия модел, можете да направите свой собствен галилейски телескоп у дома и да го използвате за изучаване на звездите, точно както някога е правил известният астроном.



Галилейският телескоп „направи си сам“ прави отличен и евтин стартов телескоп-или научен панаирен проект. Той е ограничен от малкото си зрително поле, но може да вдъхнови още по -задълбочено изследване на звездите. [ Свързани: Най -добрите телескопи за начинаещи ]

Диаграма за това как работи галилейски телескоп.

Диаграма за това как работи галилейски телескоп.(Изображение кредит: Проект Galileo, Университет Райс)



Галилейският телескоп е по същество тръба с две лещи, поставени в двата края. Окулярът е плоско-вдлъбната леща, която е плоска от едната страна и извита навътре от другата. Правата страна е насочена навън. В другия край е лещата на обектива, вдлъбната изпъкнала леща, която се извива навътре от едната страна и навън от другата. Изпъкналата страна е обърната навън.

Повечето от материалите, от които се нуждаете, могат да бъдат намерени в магазини за офис консумативи или магазини за хардуер. Обективите обаче вероятно ще бъдат най -предизвикателният ви артикул за закупуване. Те могат да бъдат закупени от различни източници. Едмънд Оптика има разнообразие от висококачествени размери и фокусни разстояния, които могат да бъдат съчетани, за да постигнете целта си за увеличение. Отидохме обаче с а по -малка компания с излишък че корабите, отчасти защото са относително близки до нас (отделихме време, за да получим обратна връзка от собственика относно нашите решения за покупка). Техните запаси са по-евтини, но също така донякъде докосване.

Увеличение и фокусно разстояние

Силата на телескопа или увеличението е свързано с неговите лещи. Увеличението се определя от фокусното разстояние на телескопа, разделено на фокусното разстояние на окуляра. Фокусното разстояние е разстоянието от обектива до точката, където телескопът е на фокус, и се измерва в милиметри.



Например, използването на 50-милиметров обектив на телескоп с фокусно разстояние 450 mm ще ви осигури мощност 9x. Като цяло, колкото по -дълго е фокусното разстояние на телескопа, толкова по -голяма е неговата мощност, толкова по -голямо е изображението и по -малко е зрителното поле. Чрез смяна на обективи можете да промените силата на телескопа.

Изберете обхват

Тази статия представя два метода за конструиране на галилейски телескоп - картонена тръба, създадена от Проект Галилео , който вдъхнови нашата конструкция, и телескоп от PVC тръби, който използвахме за окончателния си проект. Картонът изглежда много по -опростен от двата. В резултат на това се получава телескоп с увеличение 9x, докато нашият последен PVC телескоп има увеличение 20x, подобно на телескопа Galileo, използван за откриване на четирите доминиращи луни на Юпитер.

Природата на галилейския телескоп означава, че по -голямото увеличение изисква по -голяма дължина, което води до по -тромав телескоп. Трябва също да имате предвид, че галилейският телескоп има малко зрително поле, което означава, например, че няма да можете да изучавате цялото лице на Луната наведнъж.

Въпреки че няма да може да различи галилейските луни, телескоп с фокус 9x трябва да може да вижда функции на Луната на Земята , включително плитчини от равнините, долините и планините. Детайли за Юпитер, като прочутото му Голямо червено петно, няма да се виждат при 9x, а пръстените на Сатурн трябва да се виждат като диск, но не с големи детайли. Въпреки това, за студенти, които все още не са наблюдавали небесата, 9x галилейски телескоп трябва да направи вълнуващ стартер.

Изграждане на прост галилейски телескоп (около 9x увеличение):

За да изградите обикновен картонен галилейски телескоп с увеличение приблизително 9x, вашите материали ще трябва да имат следните спецификации:

Телескопична пощенска тръба

Телескопична пощенска тръба(Изображение кредит: Papermart.com)

Картонена телескопична пощенска тръба, с вътрешна и външна тръба, която телескопира. Те могат да бъдат намерени в повечето магазини за офис консумативи:

  • Диаметър 50 мм (около 2 инча)
  • Дължина 1100 мм (43,3 инча)

Обективи, които могат да бъдат закупени

  • Вдлъбнато-изпъкнала леща: Диаметър 49 мм, фокусно разстояние 1350 мм
  • Плоско-вдлъбната леща: Диаметър 49 мм, фокусно разстояние 152 мм

Обърнете внимание, че фокусните разстояния на обективите са 1350/152 = 8,88.

Инструменти

  • Режещ трион
  • Фреза за кутии
  • Перфоратор или електрически удар

Телескопична пощенска тръба ще има вътрешна тръба, която се плъзга свободно във външната тръба. Изрежете две парчета от вътрешната тръба, приблизително от 1 до 1,5 инча (2,5 до 4 сантиметра), за да създадете дистанционни елементи, които да държат обектива на обектива. Режещият трион ще изреже картона чист и прав, което е важно.

Свалящата се капачка в края на външната тръба ще се превърне в отвора. Използвайте бормашината, за да направите отвор в центъра на капачката, като използвате лек натиск. Важно е изрязването да е възможно най -гладко. Ще послужи и удар на електротехник.

Пробийте малки дупки около външната страна на вътрешната тръба, където ще бъде лещата. Поставете плоския край на лещата на окуляра към свалящата се капачка. Плъзнете обектива и капачката във външната тръба. Добавете лепило през отворите и завъртете лещата, за да я разнесете. Притиснете тръбата здраво към лещата, докато лепилото изсъхне. Заделени.

Изрежете затворения край на външната тръба. Определете колко далеч в тръбата трябва да седят лещата и дистанционерите, след което пробийте малки дупки отстрани на тази област. Плъзнете първия дистанционер навътре; поставете лепило през съответния отвор, като го преместите леко, за да го разнесете наоколо. Натискайте региона, докато лепилото изсъхне.

След като първият дистанционер изсъхне, плъзнете обектива навътре, с втория дистанционер срещу него. Поставете лепилото през отвора, разнесете го и натиснете, докато изсъхне.

Плъзнете вътрешната тръба във външната тръба. Телескопът може да бъде фокусиран чрез плъзгане на картонената тръба, ако е необходимо. След като бъде намерено правилното разстояние за фокусиране, двата края могат да бъдат закрепени за постоянно с лепило или лента.

Изграждане на специален Галилейски телескоп (около 20x увеличение)

Най -важното решение, което ще искате да направите, е колко голямо е вашето увеличение. Избрахме увеличение от 20 пъти, което доведе до по -дълъг телескоп, отколкото можем да намерим от магазин за офис консумативи. Като такъв решихме да превключим по -голямата част от тялото на PVC тръба. Материалите и инструментите за този проект са:

Материали за телескоп от PVC тръби.

Материали за телескоп от PVC тръби.(Изображение: D. Redd, M. Redd)

PVC тръба:

  • Външна тръба (диаметър: 5 см или 2 инча; дължина: 2 метра или 7 фута)
  • Вътрешна тръба (диаметър 4 см или 1,5 инча; дължина: 15,25 см или 6 инча)

Забележка: Нашите снимки показват гъвкави тръбопроводи, с които започнахме, но след приключване предпочетохме права тръба

Хартиена кърпа или тръба за тоалетна хартия

Допълнителен картон

Лепило

Обективи:

  • Вдлъбнато-изпъкнала леща: Диаметър 49 мм, фокусно разстояние 100 мм
  • Плоско-вдлъбната леща: Диаметър 47 мм, фокусно разстояние 2000 мм

Обърнете внимание, че фокусното разстояние на нашия обектив е 2000/100 = 20, което води до увеличение 20x.

Нашите лещи бяха 47 и 49 мм, или 1,8 и 1,9 инча, докато единствената PVC тръба, която можехме да намерим, имаше вътрешен диаметър 1,5 или 2 инча. Закупихме гъвкава PVC тръба с вътрешен диаметър 1,5 инча, която беше достатъчно малка, за да се плъзне в по -голямата тръба.

Забележка: Избрахме да се откажем от стандартната PVC тръба от 1,5 инча, просто защото се предлагаше само с дължина 10 фута, докато гъвкавата тръба не. Гъвкавата тръба обаче беше леко извита, проблем, който смятахме, че ще се промени с достатъчно външно налягане и/или достатъчно време вътре в правия тръбопровод. В ретроспекция вероятно трябваше да отидем със стандартната тръба и да запазим излишъка за бъдещи проекти.

Опитахме няколко различни метода за закрепване на лещата и тръбата. Намерихме успех с тръба за тоалетна хартия, въпреки че тръбата от хартиена кърпа също трябва да бъде ефективна. Плъзнахме лещата на окуляра в тръбата, като работихме внимателно, за да се уверим, че е изправена.

Картонената тръба все още не достигаше диаметъра на PVC, затова добавихме картонени дистанционери отстрани. Залепването на дистанционните елементи позволява окулярът да се регулира според нуждите.

Вляво: Поставяне на обектива в гъвкавата PVC тръба. Вдясно: Картонената тръба, която използвахме за една от лещите, беше твърде малка, затова добавихме парче картон, оформен като часовник без лице, което работи чудесно.

Вляво: Поставяне на обектива в гъвкавата PVC тръба. Вдясно: Картонената тръба, която използвахме за една от лещите, беше твърде малка, затова добавихме парче картон, оформен като часовник без лице, което работи чудесно.(Изображение: D. Redd, M. Redd)

Гъвкавата PVC тръба беше по -сложна и проблемът няма да бъде решен, ако използвате тръба с права дължина. Използвахме косачка, за да изстъргваме по вътрешността на входа към тръбата, за да създадем гладка площ, достатъчно голяма, за да вмъкнем лещата.

След като имате двата пълни сегмента, е време да ги съберете. Плъзнете по -малката тръба в тръбата с по -голям диаметър.

Вляво: Използвайте косачка, за да изстържете вътрешността на тръбата и да увеличите нейния вътрешен диаметър. Вдясно: Поставете картонения окуляр в тръбата.

Вляво: Използвайте косачка, за да изстържете вътрешността на тръбата и да увеличите нейния вътрешен диаметър. Вдясно: Поставете картонения окуляр в тръбата.(Изображение: D. Redd, M. Redd)

Телескопът може да бъде фокусиран чрез плъзгане на картонената тръба, ако е необходимо. След като бъде намерено правилното разстояние за фокусиране, двата края могат да бъдат закрепени за постоянно с лепило. PVC съединителите, които също могат да бъдат закупени в магазин за хардуер, могат да служат за свързване на двете.

Наблюдавайки небесата

Дори 4-футов телескоп може да бъде шепа за изучаване на звездите; 7-футов обхват със сигурност изисква помощ. Уебсайтът на проекта Galileo, който вдъхнови създаването на нашия голям телескоп, изброява планове за изграждане на достатъчна база .

Този проект е вдъхновен от проекта Galileo, чийто домакин е университетът Райс в Тексас. За повече информация посетете техния Главна страница или техните страница за изграждане на телескоп .