Как сделать телескоп максутова
Расчёт положения фокуса и увеличения телескопа Максутова
В этой статье мы рассмотрим расчёт положения фокуса, величины выноса и, соответственно, увеличения, телескопа Максутова-Кассегрена. Расчёт будет производиться в параксиальном приближении, в пренебрежении толщиной мениска, а также его хроматизмом.
Оптическая схема телескопа Максутова-Кассегрена. Зеркальные поверхности обозначены тёмно-серым цветом. Мениск в схеме Максутова-Кассегрена обычно отрицательный, поэтому диаметр главного зеркала должен быть больше чем входной диаметр системы, диаметр мениска. R1, R2 — радиусы кривизны поверхностей мениска, Rmm — радиус кривизны главного зеркала.
1 Немного об обозначениях
Договоримся об обозначениях и названиях. Телескоп Максутова-Кассегрена состоит из трёх оптических элементов: главного зеркала, мениска и вторичного зеркала. Часто (но не всегда) вторичное зеркало напыляют прямо на внутренней стороне мениска. Именно такой случай рассмотрен в этой статье и изображён на схеме, хотя нетрудно изменить вычисления для случая когда вторичное зеркало сделано отдельно от мениска. Главными характеристиками телескопа Максутова-Кассегрена являются диаметр входного зрачка, вынос фокальной плоскости (часто называемый просто выносом) и фокусное расстояние.
Выносом называется расстояние от центра главного зеркала до фокальной плоскости телескопа (на схеме расстояние \(b\) ).
Ясно, что вынос телескопа очень важен для проектирования всей оптической системы. Он должен быть достаточно большим для того чтобы физически было место закрепить окуляр/приёмник света за фокальной плоскостью.
2 Расчёт выноса
2.1 Пример расчёта значения выноса
Для параметров, заявленных в задачах по геометрической оптике на сайте ЕстествоЗнание ( \(R_
2.2 Точный подсчёт выноса в программе ГОЛ
Напоминаем, что это значение выноса посчитано в предположениях, описанных в начале статьи. Посчитать значение выноса точно можно с помощью программы ГОЛ — Геометрическое Отслеживание Лучей. С помощью программы ГОЛ, можно посчитать значение выноса в разных приближениях: в параксиальном приближении, но без пренебрежения толщиной мениска и зеркала с помощью матричного метода (функция getMatrixMaksPar возвращает матрицу оптической системы как первое значение), и точно, без всяких приближений (функция widthMaksTelPar возвращает вынос телескопа как второе значение).
2.3 Изменение положения фокальной плоскости
3 Расчёт фокусного расстояния
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Телескоп Максутова-Кассегрена
Даже начинающий любитель астрономии знает, что телескопы бывают разные. И отличаются они не только мощностью и диаметром объектива, но и оптической схемой. Если рефракторы и рефлекторы – это то, что на слуху и понятно многим, то фраза «Я недавно купил телескоп Максутова-Кассегрена» непосвященных может озадачить. Хотя это всего лишь один из типов зеркально-линзового телескопа. Их еще называют катадиоптриками.
Оптическая схема любого зеркально-линзового телескопа, как следует из названия, состоит из двух элементов – зеркал и линз. Главное зеркало в таком телескопе всегда сферическое, и в нем прямо посередине есть небольшое отверстие. Напротив него установлена линза-корректор, причем в телескопе Максутова-Кассегрена эту роль исполняет мениск – выпукло-вогнутая линза большой кривизны. На корректоре закреплено или напылено вторичное зеркало. Оно отражает свет от главного зеркала и направляет его обратно прямо в окуляр. Так в этом телескопе формируется картинка.
Звучит сложно, но на деле работает отлично. Телескоп, носящий имя Кассегрена, – это компактный оптический прибор с плоским полем зрения, который не страдает такими неприятными болезнями оптики, как кома и астигматизм. Он не светосильный, у него долгий период термостабилизации, но он как никакой другой превосходно подходит для загородных наблюдений. Какой еще телескоп сможет похвастаться огромным фокусным расстоянием при весьма компактных размерах? Только телескоп Максутова. Или Шмидта. Но всегда Кассегрена. Катадиоптрики – это идеальные спутники при астрономических вылазках на природу.
Что в них можно увидеть? В зеркально-линзовые телескопы интересно смотреть на Луну, планеты Солнечной системы, яркие звездные скопления и компактные туманности. Тусклые дипскай-объекты (объекты дальнего космоса) видны будут плохо, а вот на наземные посмотреть получится. Но для этого будет нужна специальная оборачивающая призма, которая изменит картинку в телескопе с перевернутой на правильно ориентированную. Еще одно несомненное достоинство зеркально-линзовых телескопов – они легко помещаются на лоджиях и балконах, поэтому наблюдения в такой телескоп можно вести прямо из собственной квартиры.
Любой телескоп с зеркально-линзовой схемой станет хорошим выбором для начинающего любителя астрономии.
4glaza.ru
Август 2017
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
Делаем телескоп своими руками из объектива фотоаппарата
Когда есть телескоп, можно смотреть на звезды. Когда есть фотоаппарат, – снимать их во всей красе. А что делать, когда фотоаппарат есть, а телескопа нет? Фотографировать природу, людей, котят? Нет! Красоту звездного неба можно рассмотреть и при помощи фотографических линз, сделав из них настоящий телескоп. Только не торопитесь расставаться с дорогостоящей техникой. Чтобы собрать телескоп своими руками из объектива фотоаппарата, достаточно иметь под рукой подержанный или неработающий фотоприбор. Для создания телескопа нам понадобятся лишь его линзы.
Однако мы все-таки рекомендуем использовать фотоаппарат по его прямому назначению. Собранный самостоятельно телескоп будет, скорее, игрушкой, а не полноценным оптическим прибором. И лучше потратить свободное время на выбор подходящего телескопа для имеющегося фотоаппарата, с помощью которого вы сможете запечатлеть все многообразие звездного неба. Вы сможете сфотографировать Луну, планеты, туманности, галактики и скопления. Поверьте, астрофотография – это невероятно увлекательное хобби! Если вы заинтересовались, обязательно приобретите и комплект для фотоаппарата (для телескопа), в который включены разные переходники и адаптеры. Не каждый фотоприбор можно установить на место окуляра телескопа. Иногда требуются дополнительные аксессуары.
Но если астрофотография вас пока не интересует, переходим к изобретательству!
Как сделать телескоп из фотоаппарата своими руками
Проще всего сделать телескоп по схеме Кеплера. Он будет не особо мощным, не слишком светосильным, но поглядеть на Луну получится. Перед сборкой оптического прибора нужно запастись исходными материалами.
А вот теперь можно начать собирать телескоп из объектива фотоаппарата!
Вначале берем лист ватмана и тщательно закрашиваем его с одной стороны черной тушью. Даем высохнуть.
Далее аккуратно сворачиваем ватман в рулон таким образом, чтобы внутрь можно было установить очковую линзу. Она станет объективом. Аккуратно проклеиваем бумагу и получаем оптическую трубу. Обратите внимание, что окрашенная сторона должна быть внутри – чернение снижает потери света и улучшает яркость изображения. Длина трубы – 90 см. Да, наш телескоп будет габаритным – этого, увы, не избежать.
Второй лист ватмана используем для создания еще одной части трубы. Ее длина должна составлять 30–40 см. В ней мы фиксируем объектив от фотоаппарата. Он будет исполнять роль окуляра.
Вторую часть трубы необходимо установить внутрь основной. Из-за разности диаметров, скорее всего, она будет сильно болтаться. Аккуратно проложите все пространство вокруг нее слоями проклеенной бумаги, обязательно сохраняя соосность центров объектива и окуляра. Оставьте небольшой зазор, чтобы внутреннюю трубу можно было перемещать вдоль ее оси. Меняя ее положение, можно будет добиться улучшения резкости телескопа.
И вот все готово! Вы смотрите на телескоп из фотоаппарата, собранный своими руками!
4glaza.ru
Август 2017
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
Менисковый телескоп: особенности и назначение
Менисковые телескопы – это, на самом деле, не особый вид телескопов, а другое название для всем знакомых катадиоптриков, собранных по схеме Максутова-Кассегрена. Это классическая зеркально-линзовая система, которая дополнена корректирующей вогнуто-выпуклой линзой – мениском. Благодаря выверенному расположению оптических элементов зеркально-линзовый менисковый телескоп практически не подвержен таким болезням, как кома и астигматизм.
Менисковый корректор можно встретить и в некоторых других зеркально-линзовых системах, но самыми распространенными являются все-таки телескопы Максутова-Кассегрена. Их можно приобрести в том числе и в нашем интернет-магазине. Раздел с зеркально-линзовыми, или менисковыми телескопами, представлен по ссылке. Если вам сложно определиться с подходящей моделью, рекомендуем обратиться к консультантам нашего магазина. Звоните или пишите – мы поможем выбрать оптимальный телескоп для решения ваших задач.
Менисковый телескоп: характеристики
Основная характеристика этого вида телескопов – то, что их оптическая система представляет собой сочетание линз и зеркал. Благодаря этому удается добиться большого фокусного расстояния при сохранении компактных размеров. Вообще говоря, катадиоптрики – самые компактные телескопы, поэтому их часто выбирают для загородных наблюдений.
Менисковый телескоп: особенности
Как и у любых других телескопов, у катадиоптриков есть свои особенности. Они хорошо скорректированы по оптическим искажениям, компактны и доступны по цене, но при этом достаточно сложны в юстировке и отличаются долгим временем термостабилизации. В целом, ярко выраженных недостатков у зеркально-линзовых телескопов нет.
Менисковый телескоп: назначение
Зеркально-линзовые телескопы считаются универсальными. В самом деле, они прекрасно работают и по Луне, и по планетам Солнечной системы, и по объектам дальнего космоса. Правда, немного уступают рефлекторам и рефракторам в четкости и контрастности картинки при отдельных видах наблюдений. В любом случае, если вы ищете телескоп для изучения «всего космоса», катадиоптрик – отличный выбор.
4glaza.ru
Апрель 2019
Использование материала полностью для общедоступной публикации на носителях информации и любых форматов запрещено. Разрешено упоминание статьи с активной ссылкой на сайт www.4glaza.ru.
Производитель оставляет за собой право вносить любые изменения в стоимость, модельный ряд и технические характеристики или прекращать производство изделия без предварительного уведомления.
Другие обзоры и статьи о телескопах и астрономии:
Обзоры оптической техники и аксессуаров:
Статьи о телескопах. Как выбрать, настроить и провести первые наблюдения:
Все об основах астрономии и «космических» объектах:
Как сделать телескоп максутова
К сожалению, вопрос о спекании и молировании заготовок требует слишком подробного изложения, и хотя постройка печи для этих целей, судя по опыту В. С. Будько и А. Н. Болтнева, не так уж сложна, сам процесс молирования довольно сложен и капризен. Насколько известно автору, среди советских любителей молирование заготовки для мениска выполнил только алмаатинец В. М. Барбанаков для своего 250-миллиметрового мениска.
Таким образом, постройка менискового телескопа по силам только достаточно опытному любителю. Так как вопросы шлифовки, полировки, фигуризации и юстировки такому любителю хорошо знакомы на практике, мы приведем только самые необходимые сведения для постройки релескопов Максутова различных систем. Д. Д. Максутов разработал менисковые аналоги практически всех систем. Ниже мы приводим не только разработанные Максутовым схемы, но и реально построенные телескопы любителями разных стран.
Первая из них — простейшая система “зеркало-мениск”. Это — светосильная система с большим полем зрения более всего подходит для астрономической фотографии (звездные поля, туманности, скопления, кометы, астероиды и т. п.).
Рис. 80. Менисковые камеры Д. Д. Максутова: а — камера, построенная Г. Клаусом, б — менисковый “ньютон”, построенный Р. Тутиллом.
На рис. 80, а показано устройство подобной камеры. Радиус кривизны фокальной поверхности R 4 (не путать с радиусом кривизны вторичного зеркала R 4 менисковых кассегренов) равен фокусному расстоянию. Кассета камеры имеет выпуклое дно.
В табл. 20 даны все необходимые конструктивные элементы. Обозначения в первой колонке табл. 20 традиционны, их можно найти на рис. 80—82. Все величины, кроме относительного отверстия, можно пропорционально увеличить или уменьшить по крайней мере до 250—300 мм. Данная таблица составлена на основе обстоятельной статьи Т. С. Белороссовой, Д. Д. Максутова, Н. В. Мерман и М. А. Сосниной[13] и других источников.
Рис. 81. Менисковый “касгегрен”.
Приведем конструктивные элементы подобной менисковой камеры, построенной шведским любителем Г. Клаусом по расчетам Ф. Райта (рис. 80, a): R 1 =135,5 мм, R 2 =143,4 мм, R 3 =583 мм, R 4 =280 мм, d 1 =14,0 мм, D =341 мм, f=298 мм, D 1 =150 мм, D 2 =180 мм. На поле диаметром 12° камера дает превосходные изображения. До самого края звездные изображения не превышают 0,025 мм. В течение 15-минутной выдержки получаются звезды 14″. Труба камеры Г. Клауса бумажно-клеевая с алюминиевыми кольцами для жесткости. Так же, как и предыдущие камеры, эта имеет кривое поле зрения радиусом, равным фокусному расстоянию. Ее размеры можно увеличить или уменьшить пропорционально какому-нибудь выбранному коэффициенту.
Роджер Тутилл построил менисковый “ньютон” Д. Д. Максутова (рис. 80, б). Его конструктивные элементы следующие: D 1 =275 мм, d=27,31±0,15 мм, D 2 =318 мм, малая ось диагонального зеркала равна 70 мм, R 1 =—415,3±1,25 мм, R 2 =431,04 мм, D R=R2—R1 =15,74±0,074мм, R 3=2237,2±10,0, D =1491,0±15,0, f’=1087,4, So=200,0.
Чтобы не устраивать растяжки и не портить изображение дифракционными лучами, Тутилл установил диагональное зеркало на трубке, закрепленной в отверстии, просверленном в мениске. Диаметр трубки немного меньше малой оси диагонального зеркала и поэтому она даже при небольшой толщине стенок очень жесткая.
Рис. 82. Телескоп Сиглера (а) и оборачивающий менисковый телескоп Долла (б).
Менисковый “кассегрен” (рис. 81 и табл. 20) интересен тем, что его вторичное зеркало имеет ту же кривизну, что и вторая поверхность мениска. Поэтому вторичное зеркало получают простым алюминированием центральной части второй поверхности мениска. Для этого вырезается маска из фольги с соответствующим отверстием в центре и перед алюминированием накладывается па мениск.
Введя дополнительный параметр (кривизну вторичного зеркала), американский любитель Роберт Сиглер [44] не только повысил качество изображения, но и увеличил относительное отверстие и полезное поле своего телескопа (рис. 82, а и табл. 20).
Горидж Долл построил несколько менисковых телескопов системы Кассегрена с оборачивающей линзой (рис. 82, б). Это делает трубу еще и земной. В качестве оборачивающей линзы применяется хорошая ахроматическая линза подходящих размеров и фокусного расстояния. Менисковая система и линза работают независимо друг от друга и должны быть каждая хорошо исправлены. В сущности линза — простой окулярный микроскоп с увеличением в данном случае 1,5. Увеличение и вынос фокальной плоскости системы в целом могут быть другими, другой может быть и сама линза. Ее фокусное расстояние и положение относительно фокуса менисковой системы вычисляется по формуле Гаусса.
Как уже отмечалось, менисковые телескопы очень чувствительны к ошибкам в конструктивных элементах. Особенно опасны ошибки в изготовлении мениска. Они не так страшны при малых относительных отверстиях. К сожалению точно выполнить все размеры очень трудно. Поэтому все менисковые телескопы требуют испытаний после сборки с коллиматором или с плоским зеркалом. Последний способ не годится для светосильных камер. Если в ходе испытаний обнаружилось, что телескоп дает плохое изображение точки, то для камер “мениск — зеркало” можно попытаться менять расстояние между мениском и зеркалом. Для кассегренов этот способ мало пригоден, так как с перемещением мениска и вторичного зеркала сильно меняется относительное отверстие.
Второй способ исправления остаточных аберраций — ретушь одной из поверхностей. Сточки зрения теории ретушировать лучше одну из поверхностей мениска, но на практике удобнее ретушировать зеркало. Так как результат практически тот же, то чаще ретушируют зеркало.