Cannocchiale di carta fai da te. Come realizzare da soli un telescopio affidabile e potente a casa


Proviamo a costruire un telescopio. Per realizzare da solo un telescopio semplice ma perfettamente funzionante, hai bisogno di carta Whatman, inchiostro nero, colla o pasta per cancelleria e due lenti ottiche. Presentiamo opzioni di telescopi con ingrandimenti di trenta, cinquanta e cento volte. Differiscono solo per la lunghezza estesa e le lenti dell'obiettivo.


Per cominciare, è meglio realizzare un telescopio con un ingrandimento di 50 volte.
Da un foglio adatto di carta Whatman, arrotolare un tubo lungo 60 - 65 cm. Il diametro dovrebbe essere leggermente più grande del diametro della lente dell'obiettivo - circa 6 cm se si utilizza una lente per occhiali standard. Aprite il foglio e inchiostrate la parte del foglio che diventerà la superficie interna del telescopio.


Altrimenti, i raggi che entrano nel tubo da una sorgente diversa dall'oggetto di osservazione verranno riflessi molte volte ed entreranno nella lente dell'oculare velando l'immagine.
Dopo che la superficie interna è annerita, puoi arrotolare e incollare il tubo. Attacca una lente obiettivo da +1 diottria (la troverai nel negozio di ottica) all'estremità del tubo come mostrato in figura, utilizzando due cerchi di cartone con denti di carta.


Nel primo il secondo tubo con la lente dell'oculare 2 dovrebbe muoversi con poco sforzo, ma abbastanza liberamente.
Molto probabilmente troverete la lente dell'oculare nel reparto articoli fotografici o la rimuoverete da un binocolo "permanentemente" rotto. L'obiettivo dovrebbe essere scelto come segue: dirigere la luce da una fonte distante, ad esempio Raggio di sole e osserva dove vengono messi a fuoco. La distanza dall'obiettivo al fuoco è chiamata lunghezza focale dell'obiettivo (f). Per i nostri scopi, l'oculare dovrebbe avere f=3-4 cm. Di norma, tali obiettivi hanno un diametro piccolo, quindi l'attacco della lente dell'oculare è leggermente diverso dall'attacco dell'obiettivo.

Arrotolare un tubo di cartone lungo 6-7 cm con un diametro tale che la lente selezionata vi si adatti perfettamente. Se è dotato di un ampio bordo metallico, non cade dal tubo e non necessita di ulteriore fissaggio ai bordi.
Il tubo con la lente 2 viene fissato all'interno del tubo molto più largo del telescopio mediante due cerchi di cartone con fori al centro e denti di carta meno densa.


Quindi collega i due tubi e il telescopio è pronto!
L'immagine apparirà capovolta; questo non è importante quando si osservano oggetti astronomici, ma non è molto conveniente quando si osservano oggetti a terra. Questo inconveniente può essere eliminato utilizzando una seconda lente con f=3-4 cm... Inseritela nel tubo dell'oculare e l'immagine starà da sola.
Un telescopio con un ingrandimento di 25 - 30 non è diverso da uno 50x, fatta eccezione per la lunghezza e la lente di +2 diottrie. La sua lunghezza - non più di 70 cm, e anche meno quando piegato - consente di portare il telescopio durante le escursioni e di riporlo in uno zaino. Per evitare che le lenti si sporchino o si graffino, realizzate una custodia di cartone, ricoperta con nastro adesivo dentro e fuori..
Qui riassumeremo brevemente cosa si può vedere attraverso un telescopio con una particolare apertura.

30 mm. Lo stesso, più le lune di Giove Europa, Io, Callisto e Ganimede. In una coincidenza molto fortunata: il satellite di Saturno, Titano. Strisce sul disco di Giove. Pianeta Nettuno - sotto forma di stella.

40 mm. La stella doppia Castore - Alfa Gemelli si separa. Ben visibile Grande Nebulosa Orione e ammassi stellari aperti nelle costellazioni di Perseo, Auriga, Canis Maggiore e cancro.


60 mm. La stella quadrupla Epsilon Lyrae si sta separando. La formazione del Muro Dritto è visibile nel Mare di Nuvole sulla Luna.

80 mm. Le ombre dei satelliti di Giove sono visibili mentre passano davanti al disco del pianeta. La nebulosa ad anello M57 ha un buco scuro al centro. Diversi satelliti di Saturno. La lacuna Cassini negli anelli di Saturno.

100 mm. Sono visibili il satellite di Rigel - Alpha Orionis - e la Stella Polare - Alpha Ursa Minor.

120 mm. Encelado, la luna di Saturno. I dettagli sul disco di Marte durante le opposizioni sono mari e calotte polari costituiti da anidride carbonica.

150 mm. Dualità degli stivali Epsilon. Divisione dell'ammasso globulare M13 in singole stelle.

200 mm. La divisione Encke nell'anello di Saturno è composta da diversi anelli concentrici separati da spazi. Spirali nella Nebulosa di Andromeda.

250 mm. Plutone. Satelliti di Urano.
300 o più. Nebulosa Testa di Cavallo. Satellite di Sirio. Galassie in dettaglio. La stella centrale nella nebulosa ad anello M57. Ammasso globulare nella galassia M31.

E quindi riassumiamo - per costruire un semplice telescopio rifrattore, sono necessarie solo due lenti collettrici - una lunga lunghezza focale (con un piccolo potenza ottica) - per l'obiettivo e una messa a fuoco corta (forte lente d'ingrandimento) per l'oculare.

Dovresti cercarli nei mercatini delle pulci e della radio e, nel peggiore dei casi, nei negozi di occhiali.
La prima lente: la lente di un telescopio, se la punti senza altro verso un oggetto distante, ne creerà un'immagine invertita dietro di sé, a una distanza approssimativamente uguale alla sua lunghezza focale. Questa immagine può essere vista su vetro smerigliato o carta oppure, senza vetro, semplicemente stando dietro l'obiettivo a una distanza maggiore della lunghezza focale e guardando nella direzione dell'obiettivo.


Si prega di notare che quest'ultimo caso l'occhio dovrà adattarsi non “all'infinito”, come quando si considera la linea dell'orizzonte, ma come quando si considera un certo oggetto materiale situato dall'occhio alla stessa distanza del piano dell'immagine. Vedrai un'immagine ingrandita invertita di un oggetto distante, con il fattore di ingrandimento pari alla lunghezza focale dell'obiettivo in cm divisa per 25 - distanza migliore visione occhio umano. Se la lunghezza focale dell'obiettivo è inferiore a 25 cm, l'immagine verrà ridotta. Il telescopio più semplice è praticamente pronto!
Ora lo miglioreremo. Innanzitutto dal lato ottico. Per ottenere un ingrandimento elevato con una lunghezza focale ridotta dell'obiettivo, viene utilizzato un oculare o una lente d'ingrandimento. L'immagine ottenuta dalla prima lente - l'obiettivo - viene vista non ad occhio nudo dalla distanza di visione migliore, ma attraverso l'oculare da una distanza più breve, approssimativamente uguale alla lunghezza focale dell'oculare. In questo caso, l'ingrandimento del telescopio sarà uguale al rapporto tra le lunghezze focali dell'obiettivo e dell'oculare..
Ora dal lato meccanico. Per non tenere tra le mani tutta questa attrezzatura, prendiamo due tubi, uno dei quali scorre nell'altro, oppure li realizziamo con carta e PVA, annerendoli dall'interno carbone attivo o una batteria riempita di PVA (è adatto anche un barattolo di vernice nera opaca) e collegare una lente all'estremità di un tubo e un oculare all'estremità dell'altro. Successivamente, inseriamo un tubo nell'altro in modo da poter vedere un'immagine chiara elementi rimossi. La pipa è pronta!!!
Punti essenziali: lente - vetro per occhiali, lente condensatrice o incollaggio acromatico con una lunghezza focale di 40 - 100 cm. Il diametro del foro di ingresso del telescopio è di 20 - 30 mm, se l'incollaggio è (una lente di qualche tipo di dispositivo ottico). , allora è possibile fare di più. Se il diametro è maggiore dei valori indicati, l'immagine potrebbe risultare poco contrastata. Per limitare il diametro, creiamo un'apertura: ritagliamo un cerchio di cartone con un diametro pari al diametro esterno della lente e al centro ritagliamo un foro rotondo con un diametro di 20-30 mm. Posizioniamo l'apertura vicino all'obiettivo davanti o dietro di esso.
L'ingrandimento di un tale telescopio è di 20 - 50 volte.

Le lenti dell'obiettivo e dell'oculare devono essere installate nel tubo il più coassialmente possibile. La lente deve essere di vetro. Cosa è visibile: a 28 mm 40 volte fuori città, sono visibili stelle fino alla 9a magnitudine, l'anello di Saturno e lo spazio tra questo e il disco, i satelliti e due strisce scure su Giove (sembrano più arancioni), la fase di Marte quando aveva un diametro di 6 secondi, crateri sulla Luna, macchie sul Sole (solo se proiettate con l'oculare, non guardare con l'occhio!!!).

La conclusione è questa: in termini di visibilità dei dettagli, questo prodotto, se assemblato bene, supererà i binocoli 8x.

Per ogni evenienza, vi ricordiamo che una lente per occhiali +1 diottria ha una lunghezza focale di 1 metro ed è abbastanza sufficiente per un telescopio così semplice. Non dovresti seguire le raccomandazioni popolari e realizzare una lente da una coppia di lenti identiche +0,5 diottrie (concave tra loro). Questo è uno schema “Periscopio”, che presenta alcuni vantaggi solo nei campi di 30-50 gradi, che non è rilevante per i telescopi con i loro campi di mezzo grado.

Il cannocchiale ha una lunga storia. Per decine di secoli questo oggetto ha permesso di osservare oggetti a lungo raggio. Quante nuove scoperte geografiche sono dovute a questo dispositivo ottico! Nell'era della tecnologia avanzata, non ha perso il suo valore pratico. Il mercato specializzato offre un'abbondanza di tutti i tipi di opzioni per i moderni dispositivi ottici. Non devi spendere soldi per loro. Di seguito parleremo di come realizzare un telescopio a casa.

Processo creativo

Prima di iniziare, è necessario acquistare componenti per il futuro dispositivo ottico. Avrai bisogno:

  • un paio di lenti;
  • cartone spesso;
  • colla a base di resina epossidica o nitrocellulosa;
  • colorante nero opaco;
  • modello in legno;
  • polietilene;
  • scotch;
  • forbici;
  • governate;
  • pennello per applicare la colla;
  • matita semplice.

Realizzare un telescopio a casa richiede una certa preparazione e comprensione dei principi di funzionamento di questo dispositivo ottico. Come quello di fabbrica, pipa fatta in casaè costituito da due o più parti mobili che regolano la distanza tra lente e oculare. Un funzionamento adeguato richiede il rispetto dell'asse ottico. Pertanto, le parti retrattili devono adattarsi perfettamente l'una all'altra.

Gli occhiali per occhiali possono essere usati come lenti. Le diottrie dovrebbero essere variate. Scegli una lente positiva con un diametro di 5 cm e un valore di 6 diottrie. Diametro lente negativa con un valore di 21 diottrie, non deve superare i 3 cm. È possibile utilizzare un obiettivo a focale lunga di una fotocamera sopravvissuta alla sua età o una vecchia lente d'ingrandimento.

La lente positiva viene utilizzata come lente periferica, mentre la lente negativa, chiamata oculare, si trova più vicino all'occhio. Invece di una lente negativa, puoi utilizzare una lente positiva a fuoco corto. Ma in questo caso, la lunghezza del tubo dovrebbe essere aumentata, l'immagine risulterà capovolta.

Per evitare il rischio di appannamento cavità interna, dovresti prestare attenzione alla tenuta del tubo. Non è consigliabile lasciarsi trasportare alti ingrandimenti. In un dispositivo ottico fatto in casa, obiettivi potenti possono ridurre significativamente la qualità dell'immagine.

Algoritmo delle azioni


Riassumere! Un cannocchiale fai-da-te e la sua fabbricazione richiedono molta perseveranza e ancora più precisione. Con un po' di impegno, puoi creare un dispositivo ottico bello e utile che non solo ti servirà bene, ma ti porterà vera soddisfazione!

Se non sei riuscito a realizzare da solo un cannocchiale, ti consigliamo di andare alla sezione e scegliere il modello appropriato.

Molte persone considerano un telescopio un dispositivo molto complesso che non può essere realizzato in modo indipendente a casa. Questo vale per i dispositivi moderni dal design molto complesso, ma è possibile realizzare un semplice telescopio con le proprie mani. In questo articolo imparerai come realizzare un telescopio in appena un paio d'ore.

Seguendo le istruzioni, puoi realizzare un telescopio con un ingrandimento di 30, 50 o 100 volte. Tutte e tre le varianti hanno lo stesso design e si differenziano solo per la lente dell'obiettivo e la lunghezza spiegata.

Avrai bisogno:

  • Che uomo;
  • Colla;
  • Inchiostro nero o vernice;
  • Due lenti ottiche.

Se è la prima volta che assembli tali dispositivi, prima è meglio provare a realizzare un telescopio con un ingrandimento di 50x.

Lente

Da un foglio di carta Whatman arrotoliamo un tubo lungo 60-65 cm. Il diametro dovrebbe essere leggermente più grande del diametro della lente dell'obiettivo. Quando si utilizza standard lente per occhiali, il diametro del tubo sarà di circa 6 cm. Quindi aprire il foglio e verniciarlo parte interna inchiostro nero. Pertanto, la superficie interna del telescopio sarà nera, questo eliminerà la possibilità di luce esterna (non proveniente dall'oggetto osservato).

Una volta determinate le dimensioni, il diametro e un lato del telo, potete arrotolare il telo e fissarlo con la colla. All'estremità del tubo va fissata una lente obiettiva da +1 diottria mediante due cerchi di cartone dentati (mostrati in figura).

1 - lente dell'obiettivo,
2 - lente dell'oculare,
3 - attacco per obiettivo,
4 - attacco per tubo per lenti oculari,
5 - lente aggiuntiva per invertire l'immagine,
6 - diaframma

Oculare

Il prossimo passo nella realizzazione di un telescopio con le tue mani è creare un oculare.
La lente di un oculare, ad esempio, può essere estratta da un binocolo rotto. La lunghezza focale (f) dell'obiettivo deve essere 3 - 4 cm. Questa distanza viene determinata come segue: dirigere la luce da una fonte distante (ad esempio il sole) sull'obiettivo, allontanare l'obiettivo dallo schermo su cui si sta guardando. stanno proiettando il raggio. La distanza tra l'obiettivo e lo schermo alla quale il raggio luminoso verrà focalizzato in un piccolo punto e sarà la lunghezza focale (f).

Arrotolare un pezzo di carta in un tubo di diametro tale che l'oculare vi si adatti perfettamente. Se l'obiettivo ha una montatura in metallo, non sono necessari ulteriori fissaggi.

Il tubo finito con l'oculare viene fissato in un tubo grande utilizzando due cerchi di cartone con fori al centro. Il tubo dell'oculare dovrebbe muoversi liberamente, ma con poco sforzo.

Il telescopio fatto in casa è pronto. Ha solo un piccolo svantaggio: l'immagine invertita. Quando si osservano gli oggetti celesti, questo non è affatto uno svantaggio, ma se si osservano gli oggetti del terreno, si verificheranno alcuni inconvenienti. Per capovolgere l'immagine, è necessario installare un'altra lente con una messa a fuoco di 3–4 cm nel tubo dell'oculare.

Telescopio con ingrandimento 30x non diverso da quello sopra descritto, fatta eccezione per la lente di + 2 diottrie e la lunghezza (circa 70 cm, quando estesa).

Telescopio con ingrandimento 100x, sarà lungo circa due metri e richiederà una lente da +0,5 diottrie. Come telescopio fatto in casa ti permetterà di vedere “mari”, crateri, pianure piene di lava, catene montuose vicino alla Luna. Puoi anche trovare Marte e Venere nel cielo, le loro dimensioni saranno all'incirca un grande pisello. E se la tua visione è nitida, tra un gran numero di stelle puoi trovare Giove.

L'immagine di un telescopio così potente con un diametro della lente piccolo potrebbe essere rovinata dalla colorazione dell'arcobaleno. Ciò è causato dal fenomeno della diffrazione. Questo effetto può essere parzialmente ridotto utilizzando un diaframma (una piastra nera con un foro di 2-3 cm di diametro). L'apertura è impostata nel punto in cui i raggi provenienti dall'obiettivo vengono messi a fuoco. Questa posizione viene determinata utilizzando lo schermo.

Dopo questa modifica, l'immagine diventerà più chiara, ma perderà un po' di luminosità.

Se stai assemblando un telescopio di due metri da carta Whatman, dovresti sapere che si piegherà sotto il peso dell'obiettivo, perdendo le impostazioni. Per mantenere la geometria del tubo, le doghe di legno devono essere fissate su entrambi i lati.

Ecco come puoi realizzare un telescopio con le tue mani. Non il più potente, ma adatto a suscitare interesse per l'astronomia.

Osservazioni interessanti e affascinanti per te.

Il telescopio è progettato in modo tale che una persona, guardando attraverso di esso, veda gli oggetti da un angolo di visione maggiore di quello che li vede ad occhio nudo.

Un aumento dell'angolo di visione si ottiene combinando un vetro biconvesso con un vetro biconcavo o due vetri biconvessi. Questi occhiali sono anche chiamati lenti e lenticchie.

Una lente biconvessa, come suggerisce il nome, è convessa su entrambi i lati ed è più spessa al centro che ai bordi. Se tale obiettivo è rivolto verso ad un oggetto distante, quindi posizionando un foglio di carta bianca dietro l'obiettivo ad una certa distanza, si può notare che produce un'immagine dell'oggetto verso cui è rivolta l'obiettivo. Ciò è particolarmente evidente se si gira l'obiettivo verso il Sole: su un foglio bianco si ottiene un'immagine del Sole sotto forma di un cerchio luminoso e si può vedere che i raggi luminosi, dopo aver attraversato l'obiettivo, vengono raccolti da Esso. Se mantieni la carta in questa posizione per un po ', può bruciarsi: qui viene raccolta così tanta energia radiante.)

Il punto attraverso il quale passa qualsiasi raggio senza rifrazione è chiamato centro ottico della lente (a lente biconvessa il centro ottico coincide con quello geometrico).

Il centro della sfera di cui fa parte la superficie della lente è chiamato centro di curvatura. In una lente biconvessa simmetrica, entrambi i centri di curvatura si trovano a uguale distanza dal centro ottico. Tutte le linee rette che passano per il centro ottico dell'obiettivo sono chiamate assi ottici. La linea retta che collega il centro di curvatura al centro ottico è chiamata asse ottico principale dell'obiettivo.

Il punto in cui vengono raccolti i raggi che attraversano la lente è chiamato fuoco.

La distanza dal centro ottico dell'obiettivo al piano in cui si trova il fuoco (il cosiddetto piano focale) è chiamata lunghezza focale. Si misura in misure lineari.

La lunghezza focale di uno stesso obiettivo varia a seconda di quanto lontano dall'obiettivo stesso si trova l'oggetto a cui è rivolto. Esiste una certa legge secondo cui la lunghezza focale dipende dalla distanza dall'oggetto. Per calcolare i telescopi, la cosa più importante è la lunghezza focale principale, cioè la distanza dal centro ottico dell'obiettivo al fuoco principale. Il fuoco principale è il punto in cui, dopo la rifrazione, converge un fascio di raggi parallelo all'asse ottico principale. Si trova sull'asse ottico principale, tra il centro ottico e il centro di curvatura. L'immagine di un oggetto si ottiene alla lunghezza focale principale, o, come si dice, "al fuoco principale" (il che non è del tutto accurato, perché il fuoco è un punto e l'immagine di un oggetto è una figura piatta ), quando l'oggetto è così lontano dalla lente che i raggi provenienti da esso cadono sulla lente in un fascio parallelo.

Lo stesso obiettivo ha sempre la stessa lunghezza focale principale. Lenti diverse, a seconda della loro convessità, hanno lunghezze focali principali diverse. Le lenti biconvesse sono spesso chiamate lenti “convergenti”.

Il potere convergente di ciascuna lente è misurato dalla sua lunghezza focale principale. Spesso, quando si parla della proprietà di raccolta di una lente biconvessa, invece delle parole “lunghezza focale principale” si dice semplicemente “lunghezza focale”.

Quanto più una lente rifrange i raggi, tanto minore è la sua lunghezza focale. Per confrontare obiettivi diversi, puoi calcolare il rapporto tra le loro lunghezze focali. Se, ad esempio, una lente ha una lunghezza focale principale di 50 cm e l'altra di 75 cm, allora, ovviamente, la lente con una lunghezza focale principale di 50 cm rifrange più forte. Possiamo dire che le sue proprietà di rifrazione sono maggiori di quelle di un obiettivo con lunghezza focale di 75 cm, tante volte che 75 cm è maggiore di 50 cm, cioè 75/50 = 1,5%

La proprietà rifrattiva di una lente può essere caratterizzata anche dal suo potere ottico. Poiché la proprietà di rifrazione di una lente è tanto maggiore quanto più corta è la sua lunghezza focale, il valore 1:F può essere preso come misura della potenza ottica (F è la lunghezza focale principale). L'unità di potenza ottica di un obiettivo è la potenza ottica di tale obiettivo, la cui lunghezza focale principale è 1 m. Questa unità è chiamata diottria. Pertanto, la potenza ottica di qualsiasi obiettivo può essere trovata dividendo 1 m per la lunghezza focale principale (F) di quell'obiettivo, espressa in metri.

Il potere ottico è solitamente indicato con la lettera D. I poteri ottici delle lenti sopra indicate (uno F1 = 75 cm, l'altro F2 = 50 cm) saranno

D1= 100 cm / 75 cm = 1,33

D2= 100 cm / 50 cm = 2

Se acquisti una lente da 4 diottrie in un negozio (così vengono solitamente designati gli occhiali per occhiali), la sua lunghezza focale principale è ovviamente uguale a: F = 100 cm / 4 = 25 cm.

Di solito, quando si indica la potenza ottica di una lente convergente, davanti al numero di diottrie viene posto un segno “+” (più).

Una lente biconcava ha la proprietà di diffondere anziché raccogliere i raggi. Se si gira una lente del genere verso il Sole, dietro la lente non si ottiene alcuna immagine, i raggi incidenti sulla lente in un raggio parallelo escono da essa in un raggio divergente; lati diversi. Se guardi un oggetto attraverso una lente del genere, l'immagine di questo oggetto appare ridotta. Il punto in cui “convergono” le estensioni dei raggi diffusi dalla lente è detto anche fuoco, ma questo fuoco sarà immaginario.

Le caratteristiche di una lente biconcava sono definite allo stesso modo di una lente biconvessa, ma sono legate al fuoco apparente. Quando si designa la potenza ottica di una lente biconcava, mettere un segno “-” (meno) davanti al numero di diottrie. Riportiamo nella tabella riassuntiva le principali caratteristiche delle lenti biconvesse e biconcave.

Lente biconvessa (convessa) Lente biconcava (divergente)
Il focus è reale. Il fuoco principale è il punto in cui vengono raccolti i raggi provenienti da un punto luminoso infinitamente distante (o, che è lo stesso, raggi paralleli). L'immagine è reale, invertita. La lunghezza focale principale viene calcolata dal centro ottico dell'obiettivo al fuoco principale e ha valore positivo. La potenza ottica è positiva.Il focus è immaginario. Il fuoco principale è il punto in cui si intersecano le continuazioni dei raggi divergenti provenienti da un punto luminoso infinitamente distante. L'immagine è immaginaria, diretta. La lunghezza focale principale viene calcolata dal centro ottico dell'obiettivo al fuoco principale e ha un valore negativo. La potenza ottica è negativa.

Quando si costruiscono strumenti ottici, viene spesso utilizzato un sistema di due o più lenti. Se queste lenti sono fissate l'una all'altra, la potenza ottica di un tale sistema può essere calcolata in anticipo. Il potere ottico richiesto sarà pari alla somma dei poteri ottici delle lenti costituenti o, come si dice anche, la diottria del sistema è pari alla somma delle diottrie delle lenti che lo compongono:

Questa formula permette non solo di calcolare il potere ottico di più occhiali piegati, ma anche di determinare il potere ottico sconosciuto di una lente se esiste un'altra lente con un potere noto.

Usando questa formula, puoi scoprire il potere ottico di una lente biconcava.

Supponiamo, ad esempio, di avere una lente divergente e di volerne determinare il potere ottico. Applichiamo una lente di raccolta in modo che questo sistema produca un'immagine reale. Se, ad esempio, applicando una lente convergente di +3 diottrie ad una lente divergente, ottenessimo un'immagine del Sole ad una distanza di 75 cm, allora la potenza ottica del sistema sarà pari a:

D0=100 cm / 75 cm = +1,33

Poiché il potere ottico della lente convergente è +3 diottrie, il potere ottico della lente divergente è -1,66

Il segno meno indica proprio che la lente è divergente.

Una variazione della distanza dall'oggetto all'obiettivo comporta anche una variazione della distanza dall'obiettivo all'immagine, cioè della lunghezza focale dell'immagine. Per calcolare la lunghezza focale di un'immagine, utilizzare la formula seguente.

Se d è la distanza dell'oggetto dall'obiettivo (più precisamente dal suo centro ottico), f è la lunghezza focale dell'immagine e F è la lunghezza focale principale, allora: 1/d + 1/f = 1/F

Da questa formula segue che se la distanza dell'oggetto dall'obiettivo è molto grande, allora praticamente 1/d=0 e f=F. Se d diminuisce, allora f deve aumentare, cioè aumenta la lunghezza focale dell'immagine data dall'obiettivo, e l'immagine si allontana sempre più dal centro ottico dell'obiettivo. Il valore di F (lunghezza focale principale) dipende dall'indice di rifrazione, dal vetro di cui è composta la lente e dal grado di curvatura delle superfici della lente. La formula che esprime questa dipendenza è:

F=(n-1)(1/R1+1/R2)

In questa formula, n è l'indice di rifrazione del vetro, R1 e R2 sono i raggi di quelle superfici sferiche da cui è limitata la lente, cioè i raggi di curvatura. È utile tenere presente queste dipendenze in modo che anche con un esame superficiale dell'obiettivo si possa giudicare se si tratta di un fuoco lungo (le superfici sono leggermente curve) o di un fuoco corto (le superfici sono notevolmente curve).

Le proprietà delle lenti convergenti e divergenti vengono utilizzate nei telescopi.

Sul dispositivo cannocchialeÈ mostrato lo schema ottico di un telescopio galileiano. Il tubo è costituito da due lenti: una lente biconvessa, rivolta verso l'oggetto, e una lente biconcava, attraverso la quale l'osservatore guarda.

La lente che raccoglie i raggi dell'oggetto osservato è detta lente obiettiva, la lente attraverso la quale questi raggi escono dal tubo ed entrano nell'occhio dell'osservatore è detta oculare.

Un oggetto distante (non mostrato nel disegno del telescopio) si trova molto a sinistra; i raggi cadono sulla lente dal suo punto superiore (A) e dal suo punto inferiore (B). Dal centro ottico dell'obiettivo, l'oggetto è visibile con un angolo AO B.

Passando attraverso la lente, i raggi avrebbero dovuto essere raccolti, ma il vetro biconcavo, posto tra la lente e il suo fuoco principale, sembra “intercettare” questi raggi e disperderli. Di conseguenza, l'occhio dell'osservatore vede l'oggetto come se i suoi raggi provenissero da un ampio angolo.

L'angolo al quale un oggetto è visibile ad occhio nudo è AOB, e ad un osservatore che guarda attraverso il tubo sembra che l'oggetto sia in ab ed è visibile con un angolo maggiore dell'angolo AOB. Il rapporto tra l'angolo al quale un oggetto è visibile attraverso il telescopio e l'angolo al quale l'oggetto è visibile ad occhio nudo è chiamato ingrandimento del telescopio. L'ingrandimento può essere calcolato conoscendo la focale principale dell'obiettivo F1 e la focale principale dell'oculare F2. In teoria l'ingrandimento W di un tubo galileiano è pari a: W= -F1/F2= -D2/D1, dove D1 e D2 sono rispettivamente i poteri ottici della lente e dell'oculare.

Il segno meno indica che in un tubo galileiano la potenza ottica dell'oculare è negativa.

La lunghezza del tubo Galileiano dovrebbe essere pari alla differenza tra le lunghezze focali dell'obiettivo F1 e dell'oculare F2.

Poiché la posizione della messa a fuoco cambia a seconda della distanza dall'oggetto osservato, quando si osservano oggetti terrestri vicini, la distanza tra l'obiettivo e l'oculare dovrebbe essere maggiore rispetto a quando si osservano i corpi celesti. Per poter installare correttamente l'oculare, viene inserito nel tubo retrattile.

Il disegno di un cannocchiale mostra il disegno ottico di un cannocchiale kepleriano. L'oggetto è molto a sinistra ed è visibile con un angolo AOB. I raggi provenienti dai punti superiore e inferiore dell'oggetto vengono raccolti in O" e O" e, andando oltre, vengono rifratti dall'oculare. Posizionando l'occhio dietro l'oculare, l'osservatore vedrà un'immagine dell'oggetto con un angolo A "NE". In questo caso l'immagine dell'oggetto apparirà capovolta.

Ingrandimento del tubo di Keplero: W= F1/F2= D2/D1,

La distanza tra l'obiettivo e l'oculare in un tubo kepleriano è uguale alla somma delle lunghezze focali dell'obiettivo F1 e dell'oculare F2. Di conseguenza il tubo kepleriano è sempre più lungo del tubo galileiano, che dà lo stesso ingrandimento a parità di focale della lente. Tuttavia, questa differenza di lunghezze diminuisce quanto maggiore è l'ingrandimento.

Nel tubo kepleriano, come in quello galileiano, è previsto il movimento del tubo oculare per la possibilità di osservare oggetti posti a diverse distanze.

Un cannocchiale è considerato un oggetto antico, il cui utilizzo consente di visualizzare facilmente oggetti situati a lunga distanza. Ma, dopo aver appreso le basi su come realizzare un telescopio da solo, puoi diventare il proprietario di questo meraviglioso dispositivo ottico, a cui l'Era delle scoperte deve molto. A proposito, un telescopio fatto in casa è adatto non solo per intrattenere i bambini, ma può anche diventare un buon strumento per l'osservazione del terreno. Vale la pena dire che i telescopi fatti in casa riescono a presentare un'immagine diritta, anziché invertita. L'intero processo di creazione di questo strumento ottico prevede il lavoro passo dopo passo, oltre ad avere a portata di mano un arsenale di tutti gli elementi necessari di cui non si può fare a meno nel processo di lavoro.

Quindi, prima di tutto, devi iniziare a selezionare gli obiettivi. Qui, gli occhiali delle lenti d'ingrandimento potrebbero essere adatti a questo scopo. A proposito, puoi acquistarli in qualsiasi negozio specializzato in ottica. Per quanto riguarda questi occhiali, la diottria di uno di essi dovrebbe essere compresa tra +4 e +6 e quella del secondo da -18 a -21. In termini di diametro, una lente positiva dovrebbe essere di 5 centimetri e una lente negativa dovrebbe essere di 1-3 centimetri. Ottenute le lenti necessarie, è necessario prendere un blocco di legno a forma di cilindro (è importante che il suo diametro corrisponda perfettamente al diametro della lente negativa), sul quale viene poi avvolto un unico strato di pellicola plastica. Puoi fissare il polietilene con del nastro adesivo. Se purtroppo il polietilene non è a portata di mano, lo si sostituisce con un semplice sacchetto, che probabilmente tutti hanno in casa.

Il film è avvolto sopra con un tubo di carta, i cui strati devono essere ben ricoperti di colla. Il tubo deve avere una lunghezza di 126 millimetri. Ma il suo diametro esterno deve corrispondere completamente al diametro della lente dell'obiettivo, che è positivo. Ora la futura creazione viene rimossa dal pezzo e lasciata per un po 'in modo che si asciughi bene. Man mano che la colla si asciuga, il tubo si indurisce e, una volta indurito completamente, viene avvolto in un altro strato di pellicola di plastica e fissato con nastro adesivo. Ma questo processo deve essere ripetuto da capo, avvolgendo il tubo con carta e colla. Questo deve essere fatto in modo tale che le pareti abbiano uno spessore di 3-4 millimetri, mentre la lunghezza del tubo esterno dovrebbe essere di 126 millimetri. La parte esterna deve essere staccata da quella interna e lasciata asciugare completamente la colla.

Ora è il momento di eliminare il polietilene. Per fare ciò, il tubo interno viene posizionato all'interno di quello esterno. In questo momento, l'elemento più piccolo dovrebbe avere una corsa maggiore all'interno con un livello di attrito separato. Se non c'è attrito, il diametro esterno del tubo più piccolo dovrebbe essere aumentato utilizzando un paio di strati di carta sottile. Ora i tubi sono scollegati e le superfici interne sono rivestite con vernice nera opaca. Per realizzare un oculare, devi incollare insieme due anelli di carta identici. Un blocco di legno faciliterà notevolmente il processo di incollaggio. Gli anelli devono avere un diametro esterno pari al diametro interno del tubicino. Una volta misurato, lo spessore della parete sarà di 2 millimetri e l'elevazione sarà di 3 millimetri. Sugli anelli viene applicata anche la vernice dello stesso colore oppure è possibile utilizzare carta nera per realizzarli.

L'oculare deve essere assemblato seguendo una determinata sequenza. Da un'estremità superficie interna un tubicino è imbrattato di colla (è necessario lubrificare circa 2 cm). Successivamente, viene inserito il primo anello, quindi una piccola lente e solo successivamente viene inserito il secondo anello. Una volta che l'oculare si sarà asciugato, dovresti passare alla creazione della lente. Per fare questo, crea altri due anelli di carta con un diametro uguale al diametro della lente più grande. Dal cartone sottile viene ritagliato un cerchio, che corrisponde alla dimensione della lente, e al suo interno viene praticato un foro con un diametro di circa 3 centimetri. Il punto in cui è incollato il cerchio è l'estremità di uno degli anelli. La vernice nera viene applicata sugli anelli, dopo di che l'obiettivo viene assemblato secondo il principio dell'assemblaggio di un oculare. L'unica differenza è che inizialmente nel tubo viene inserito un anello con un cerchio incollato, che viene rivolto verso l'interno del tubo. Il foro diventerà il diaframma. Alla fine mettete una lente con un secondo anello e lasciate asciugare la pipa.