第321章 世纪简易望远镜制作

简易折射式望远镜(开普勒式):

以下是 简易折射式望远镜(开普勒式) 的详细制作教程,从原理到步骤逐一拆解,确保用最低成本完成可用的观测工具。

注意:不要拆好的物品,小心精神攻击

一、原理与结构

开普勒式望远镜:由两片凸透镜(物镜+目镜)组成,光线折射后形成倒立放大像,适合天文观测(倒像不影响观星)。

关键参数:

放大倍率 = 物镜焦距 ÷ 目镜焦距(例:物镜50cm、目镜5cm → 10倍)。

分辨率:取决于物镜口径(越大成像越亮,但手工制作通常5~10cm足够)。

二、材料清单

| 部件 | 替代方案(低成本) | 建议参数 |

| 物镜 | 老花镜片(+1.0~+2.0屈光度)、放大镜 | 直径5~10cm,焦距30~50cm |

| 目镜 | 显微镜目镜、小放大镜、相机镜头中的小凸透镜 | 焦距2~5cm |

| 镜筒 | PVC水管、保鲜膜筒、硬纸卷(内壁涂黑) | 物镜筒长≈物镜焦距 |

| 支架 | 三脚架(旧相机架)、木棍+夹子固定 | 保持稳定 |

| 辅助工具 | 胶带、黑卡纸(遮光)、剪刀、尺子 | — |

三、详细制作步骤

1. 物镜部分

选择镜片:老花镜片(建议+1.0D,焦距≈100cm)或大号放大镜。

若镜片焦距过长(如100cm),可截断镜筒,但需保证光线充分汇聚。

固定物镜:

1. 将镜片用胶带固定在长筒(如PVC管)一端。

2. 遮光处理:在镜片周围贴一圈黑卡纸,减少杂散光。

2. 目镜部分

选择镜片:小凸透镜(如儿童显微镜目镜或拆自激光笔的透镜)。

焦距越短,放大倍率越高(但视野越窄)。

固定目镜:

1. 将小镜片固定在短筒(直径略小于物镜筒)的一端。

2. 短筒需能滑动插入物镜筒内(方便调焦)。

3. 镜筒组装

总长度:物镜筒 + 目镜筒 ≈ 物镜焦距(如物镜焦距50cm,筒长45cm+5cm)。

内部消光:

用黑色亚光纸包裹镜筒内壁。

在镜筒内加装1~2个光阑(带孔纸板),减少内部反射。

4. 调焦系统

简易方案:手动滑动目镜筒,找到清晰像面。

进阶方案:

用螺纹PVC管旋转调焦。

加装橡皮筋增加摩擦力防滑。

5. 支架制作

手持式:直接握持镜筒(需保持稳定)。

三脚架:

1. 在物镜筒中部钻孔,用螺栓固定到三脚架上。

2. 或用衣架改造成L型支架。

四、校准与使用

1. 初步调试:

对准远处物体(如100米外窗户),滑动目镜筒直到成像清晰。

若像模糊,检查镜片是否共轴(所有透镜中心在一条直线上)。

2. 倍率验证:

观测已知大小的物体(如远处广告牌),通过成像大小计算实际倍率。

3. 天文观测:

对准月亮,调整焦距观察环形山(建议夜间操作)。

警告:切勿直接观测太阳!需加装巴德膜滤光片。

五、常见问题解决

| 问题 | 原因 | 解决方法 |

| 成像模糊 | 镜片未共轴 | 重新对齐物镜和目镜中心 |

| 视野过暗 | 物镜口径太小 | 换更大镜片或增加观测环境亮度 |

| 出现彩色边缘(色差)| 单透镜固有缺陷 | 使用双胶合透镜(进阶方案) |

| 调焦困难 | 镜筒滑动不畅 | 加橡皮筋或螺纹调焦机构 |

六、进阶改进

1. 提升光学质量:

网购消色差双合透镜(ACHROMATIC LENS)替代老花镜片。

增加调焦螺旋(如旧相机镜头零件)。

2. 增加功能:

加装手机支架,拍摄月球照片。

安装寻星镜(用激光笔改装)。

3. 美化设计:

用喷漆装饰镜筒,3D打印精密部件。

七、安全注意事项

勿用望远镜直接观测太阳,可能导致永久性眼损伤!

儿童制作需成人陪同,避免划伤或误吞小零件。

镜片保持清洁,避免指纹和灰尘影响成像。

八、所需公式(理论计算)

放大倍率: M = \frac{f_{\text{物镜}}}{f_{\text{目镜}}}

焦距测量:将透镜对准月亮,测量光斑最小距离≈焦距。

视场估算: \text{视场角} \approx \frac{\text{目镜直径}}{f_{\text{物镜}}} \times 57.3^\circ

小主,

通过以上步骤,你可以制作出一个10~20倍的简易天文望远镜,成本不足50元。虽然无法媲美专业设备,但足以清晰看到木星卫星或土星光环(需天气极佳时尝试)!

双筒望远镜(伽利略式):

制作 简易双筒望远镜(伽利略式) 比单筒更复杂,但能提供正立像,适合观鸟或地面观测。以下是详细步骤和关键细节,确保低成本、易操作。

一、伽利略式双筒望远镜原理

结构:每只镜筒由 1片凸透镜(物镜) + 1片凹透镜(目镜) 组成。

优点:直接生成正立像,无需棱镜转向,结构简单。

缺点:倍率较低(通常≤5倍),视野较窄。

二、材料清单(单只镜筒)

| 部件 | 替代方案(低成本) | 关键参数 |

| 物镜 | 老花镜片(+1.0~+1.5屈光度) | 直径3~5cm,焦距30~50cm |

| 目镜 | 近视镜片(3.0~5.0屈光度,旧眼镜拆取) | 直径2~3cm,焦距5~10cm|

| 镜筒 | 硬纸卷、PVC细管(如直径4cm) | 长度≈物镜焦距目镜焦距 |

| 连接支架 | 木衣架、硬纸板折叠、热熔胶 | 需可调节瞳距(5~7cm) |

| 辅助工具 | 胶枪、黑胶带、剪刀、尺子

三、详细制作步骤

1. 单只镜筒制作

1. 固定物镜:

将凸透镜(老花镜片)用热熔胶固定在长筒一端。

镜片需完全垂直于筒轴(避免像倾斜)。

2. 固定目镜:

凹透镜(近视镜片)固定在短筒一端,短筒插入长筒内。

镜片间距公式: d = f_{\text{物镜}} + f_{\text{目镜}}

(例:物镜焦距40cm,目镜焦距5cm → 间距35cm)

3. 遮光处理:

镜筒内壁贴黑色无光纸,减少杂散光。

物镜端加遮光罩(用硬纸卷成喇叭形)。

2. 双筒组装与对齐

1. 连接两只镜筒:

用木衣架或硬纸板折叠成形支架,固定两镜筒。

关键:确保两镜筒完全平行(可用激光笔辅助校准)。

2. 调节瞳距:

支架中部设计可滑动结构(如插槽+螺丝固定),适应不同使用者。

成人瞳距通常5.5~7cm,儿童4~5cm。

3. 调焦系统(可选)

简易方案:手动前后滑动目镜筒调焦。

进阶方案:

在目镜筒加螺纹(如PVC管车螺纹),旋转调焦。

用橡皮筋增加滑动摩擦力防抖。

四、调试与优化

1. 成像测试:

对准远处文字,调整目镜位置直到正立像清晰。

若像模糊或变形,检查:

镜片是否共轴(中心对齐)。

凹透镜是否装反(凹面应朝向眼睛)。

2. 倍率估算:

M = \frac{f_{\text{物镜}}}{|f_{\text{目镜}}|}

(例:物镜40cm ÷ 目镜5cm = 8倍,实际因简易设计会低于理论值)

3. 视野扩大:

增大物镜口径(但需更重材料支撑)。

缩短目镜焦距(可能增加色差)。