怎样自制天文望远镜 - 请问怎样自制天文望远镜？

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请问怎样自制天文望远镜？

1. 回答人: 匿名时间: 07-30 00:45:10

我就自制过的，可以给你讲一讲。首先去眼镜店买一个未加工的老花镜片，十元左右，圆形的。要100度的，这样它的焦距是1米。再去买一个高倍数的放大镜，就是那种直径特别小的，一两厘米的。特别是有那种集邮放大镜，就很合适。一般焦距在十厘米以内。然后把焦距一米的放前面，小放大镜放后面，两者距离为两镜片焦距之和。自己用硬纸板作一个镜筒就行了。然后在距离目镜（即小放大镜）为目镜焦距的位置看。倍数等于物镜（就是放在前面的那个老花镜片）焦距除以目镜焦距。
光学望远镜的倍数是有理论极限的，等于物镜口径（即直径，以毫米为单位）除以2.3，尽管通过使用更长焦距的物镜和使用更短焦距的目镜可以使倍数无限增大，但如果超过了理论极限，物象就会变模糊，也就没有意义了。所以天文台的望远镜都要使用特别大的物镜。而我们自制的没有更大的物镜，所以一般只能达到30倍左右，而天文爱好者买的，一般也就这个倍数了，买的比这个也好不了许多，只是有了很多专用设备，例如赤道式支架等。如果纯粹是看的话，自制的也就差不多了。
这是我自制的，三十倍：http://hiphotos.baidu.com/xinh/pic/item/2861a2ec8c09aa3c27979180.jpg

2. 回答人: 匿名时间: 07-24 10:52:02

近视眼镜做目镜，再搞一个老花镜做物镜，注意老花镜的度数要比你这个近视镜小，最后得到的倍数就等于近视镜的度数除以老花镜的度数，老花镜放前面，近视镜放后面，两者距离等于两者焦距之差，眼睛贴近在近视镜上看。所以，如果你这个近视镜度数太小，就很难做了

3. 回答人: 匿名时间: 07-22 23:58:24

一、镜身的装配
牛顿式反射望远镜的镜身（结构见下图）主要由镜筒、主镜、副镜和目镜构成，下面就分别说说镜筒、物镜座、副镜支架和目镜调焦座的设计与制作。

 镜筒
镜筒是光路中各大部件的支撑物，特别是要支撑重量较大的物镜和物镜座，因此必须有足够的强度。镜筒的内径一般比物镜直径大2～3厘米，以方便物镜的安装和调节。镜筒的长度一般至少等于物镜的焦距，如果太短，将来主镜焦点伸出镜筒会太长，除非副镜尺寸足够大，否则当用广角目镜观测时，视场边缘肯定会有光线损失。
如果找不到大小合适的金属或塑料筒做镜筒，那么可以因地制宜，根据自己所具有的加工能力来选材制作。如果附近工厂有卷板机，可以请人用1.5mm厚的铝板按需要的长度和直径卷成圆筒，接口处可焊接或拉铆（我的镜筒就是用这种方法做的，结实而且轻便，效果非常满意）。也可以请白铁匠用铁皮或1.5mm厚的铝板卷制镜筒，在筒口处弯边可以增加强度（张大庆先生用的就是这种方法）。杨世杰老师介绍过在圆柱型芯子上用多层厚纸条按相互交错了的方向卷制镜筒的方法，我以前尝试卷过直径10厘米的镜筒，强度很大，效果很好。但要卷直径大于20厘米的镜筒时，会有几个实际的困难：首先是芯子不好找，其次是随着镜筒直径的增加，手工卷制的工作量和难度也会加大，各层纸粘合不紧密时，镜筒的强度会受影响，很难支撑20厘米的物镜和物镜座，将来也很难接相机拍照。除了圆形镜筒，还可以考虑方形筒。很多爱好者用木板制作方形镜筒，对于能找到木匠的爱好者来说这也是一种不错的方法；辽宁的张健同学在98年第一期《星空观测者》上介绍过用铝合金型材制作方形镜筒的方法，也很有新意。
 物镜座
物镜座是自制望远镜中的一个重点，它不但要牢固固定物镜，同时还要允许物镜的指向可以在一定范围内调节，另外还有一点容易被人忽视的是，不能将物镜卡得太紧，否则物镜会产生形变，影响成像质量。
杨世杰老师介绍过两种物镜的固定方法。第一种是最简单的方法（下图A）：找一个与镜筒内径相同的木板（底板），在上面相距120°的位置上贴上三块有弹性的泡沫橡皮或塑料垫片，把物镜放在上面，然后用三个金属片弯成的小钩将物镜固定在底板上（不要卡得太紧，以免物镜变形），最后用三个角铁把底板固定在镜筒上即可。这种方法制作简单，镜片固定牢靠，但物镜的指向只能安装时调节好，以后再想改变很麻烦。对于短焦比的望远镜，校准光轴是很重要而且时常需要做的事，所以我觉得不太合适用这种方法。第二种方法（下图B）首先将物镜固定在一个小板上，小板通过三个螺栓与底板相连，螺栓中间加上弹簧，通过调节底板背后的螺母可以很方便地调节物镜的方向。这种方法制作相对复杂些，但使用效果却非常好，也是现在十分流行并且使用最多的一种方法。

而随着物镜口径的增大，其重量也在增加，上述第二种方法中所用的螺栓和弹簧的强度必须增加，这最终会导致物镜座的重量随物镜口径的变大而急剧增加。因此对于较大口径的物镜，又有了一种新的固定方法。这种方法使用一块底板，没有小板，没有弹簧，但底板上却保留三个螺栓，螺母嵌入底板中，物镜片是直接放在螺栓的三个顶点上的，调节螺栓可以调节物镜的指向（螺栓顶点要打磨光滑，与镜片之间要垫上薄的耐磨物质，以防止划伤镜片）；为防止镜片滑动，要在底板上钉三个小木块（防侧滑木块）挡在镜片边上（不可将镜片卡得太紧，应留有1～2毫米的间隙）；为防止运输时物镜片翻倒（正常观测时镜筒开口都是朝上的，物镜重量落在三个螺栓上，不会翻倒），三个小木块上还要各加一个木片，木片末端要超出物镜边缘3、4毫米（见下图）。观测时，物镜片的底面落在螺栓的三个顶点上，侧面只与三个防侧滑木块中靠下部的两个接触，与三个防翻倒木片不接触，没有任何外力卡住物镜，因此物镜不会产生任何形变。

固定20厘米的反射镜片，用上述第二种和第三种方法都行。我选用的是第三种方法。实际制作时，底板可以选用1厘米厚的整块木板或多层胶合板制作，如果是方镜筒，可以直接将木板锯成方形，如果是圆镜筒，可以请人用线锯或自己直接用钢锯条锯出圆形。底板应比镜筒内径小1～2毫米，能在镜筒内方便地进出。为防止木板受潮，有条件的可以对它作浸蜡处理，至少也要刷一层油漆。调节物镜方向的螺栓可以到五金店买M5规格的，为防止划伤镜片，我在镜片背后与螺丝接触的地方贴了三层透明胶条；为防止螺丝的松动，我没有使用螺母，直接在底板上钻直径略小于螺丝直径的孔，将螺丝旋入，借助木头的弹性和张力，可以将螺丝紧固，同时借助改锥（起子）也可方便地对其进行调节。连接镜筒和底板的角铁必须牢固，我选用了2.5毫米厚、15毫米宽的角铁，用两个螺栓与底板连接（其强度比直接用木螺钉要大得多），与镜筒之间也用螺栓连接。镜筒上和角铁上钻的孔应注意位置对齐，孔径以刚好穿过固定螺丝为好，确保以后每次安装物镜座时物镜与镜筒的相对位置不变，为以后调节光轴打下良好的基础。防侧滑木块和防翻倒木片的制作可以根据实际情况采用不同的方法，注意要确保物镜的安全，同时要让物镜有一定自由活动的空间。
 目镜调焦座
目镜调焦座的位置是由主镜筒直径、主镜焦距以及主镜焦平面伸出主镜筒的距离决定的，可以按比例画图，然后从图上量出具体位置。
目镜调焦座要求能稳定支撑目镜，并可在一定范围内（2～3厘米）方便地调焦。它的轴心（也就是目镜的轴心）要求尽可能与主镜筒轴心垂直并相交，如果以后打算接相机拍照，那它还必须有足够的强度。
如果感觉到在圆形镜筒上固定目镜调焦座比较困难，可以分成两部分来做：首先做出一个平面，然后在此平面的基础上固定目镜调焦筒。
如何做出平面呢？到装修店找一小段铝型材，用螺栓固定在主镜筒外壁（如下图），是一种容易实现而且使用效果很好的方法。注意最好找厚度不小于1毫米的铝型材，这样其强度才有保证。

这里再介绍一种做平面的方法：在主镜筒的内壁固定一块托板（见下图）。一般主镜与镜筒之间有1～2厘米的间隙，所以不必担心托板和目镜调焦座会挡住主镜光线。

我采用的就是这种方法，托板由一块120毫米×100毫米×2毫米的钢板制成（见下图），两侧折弯，各打四个安装孔，然后在镜筒上打上相应的孔，就可以用螺栓将托板固定在镜筒的内壁上。考虑到将来会接照相机，托板上会受较大的力，所以安装孔较多，所用材料也较厚。如果发现目镜调焦筒轴心有些歪，可以改变各螺栓所用垫片的厚度。（图中有一个长条形的“副镜托杆安装孔”，这是为下一步安装副镜作准备的。）

有了平面，目镜调焦座就很容易固定了。可以用铝管车制一个法兰盘，然后用螺栓固定在平面上。至于调焦，可以使用抽拉调焦，调好后用顶丝固定，实际使用效果也不错。
 副镜支架
副镜的安装有两个基本要求，一是其方向、位置可以在一定范围内调节，这是为以后调整光轴作准备的；二是要固定牢靠，避免以后经常重新调整其位置的麻烦，使我们可以把更多的精力用在欣赏望远镜带给我们的美丽星空上。
下面介绍一种设计，它是以上文提到的托板为基础的，注意了副镜各方向的可调节性，同时兼顾了牢靠性，具体可参考下图。

所用四个零件草图如下：
装配方法如下：T型体的一面插入圆柱体的槽中，用一个M3螺栓连接T型体和圆柱体。将圆柱体和副镜托杆用连接件连接，副镜托杆的攻丝的一端用两个螺母固定在托板的副镜托杆安装孔中。
副镜托杆安装孔实际上不是孔而是槽，副镜托杆可以左右移动；连接件可以沿着副镜托杆上下滑动；圆柱体可以在连接件的孔中前后移动，左右转动；副镜可以绕圆柱体的螺栓转动以调节仰角。副镜指向的方便调节为以后光轴的精确调整打下了基础。
以上这种设计对加工条件要求较高，而张大庆先生的设计则要简洁一些。

找长铁片，两端弯90度联结镜筒；找一木块，一端中央锯夹缝，夹住长铁片，另一端锯成45度斜面；副镜夹形状为椭圆，与副镜大小相当，四边伸出四个爪，弯曲90度后可以抓住副镜；副镜夹用薄铁片剪成，通过两个木螺钉与木块联结。
这个设计用很普通的工具就可以完成，而且对主镜遮挡很少；只要加工精确，打孔时再适当留些余量，以后调整光轴也不成问题。
到此，镜筒的设计制作完成了。在使用之前，最好先取下主、副镜，在镜筒内壁均匀地喷一层黑色亚光漆（装饰材料商店有售，罐装，北京地区售价16圆左右），效果还可以。
二、镜架的制作
对于20厘米反射式望远镜，如果没有足够大的赤道仪，那么应该毫不犹豫地选择一种称为道布森结构的地平式支架。
这种结构是美国的约翰•道布森在七十年代发明的，简单、轻便、稳定、实用，早已风靡全球。

4. 回答人: 匿名时间: 07-18 13:59:54

简易的
一个凸透镜和一个凹透镜可以做最简单的伽利略式望远镜。凸透镜做物镜凹透镜做目镜。可以去眼睛店购买两片镜片，一片老花镜（凸透镜）一片近视镜（凹透镜），老花镜直径可在10-15厘米，近视镜可在5-8厘米，可以请眼睛店师傅帮你打磨。买几张牛皮纸用直径与镜片相同的木棒或水管裹两个镜筒，内部用墨汁涂黑，把两片镜片固定好后，两个镜筒接起来在同一条轴线上，观察时来回移动两镜片之间距离就行

5. 回答人: 匿名时间: 07-03 09:34:33

牛顿式反射式天文望远镜制作

牛顿式反射式天文望远镜制作讲义(文字部分)
讲义编写:台大物理吴俊辉,王绍权,陈宣槐,黄郁升
网址:http://www. phys.ntu.edu.tw/lclab
一,主镜的研磨
研磨的的磨粉大小从46,80,120,240,500,1000到2500,材料是氧化铝.因为镜子的材料BVC较软的缘故,所以磨粉号数可以两倍的速度更换(例:120->240).若是较用较硬的玻璃材料,一次就只能变1.5倍(例:120->180).
A. 工作平台:
因为磨程中多余的水和磨粉会流到桌上,故在桌子一角铺上报纸后再垫上橡皮垫,保护镜子与工具.
B. 研磨方式:
双手掌心的连线通过镜心,四指靠在镜边缘,握太外面或太里面(太上或太下)都不好施力,磨的时候掌心不能超过底下的工具.范围约前后1/6~1/4个直径,不能超过1/3,两手的力量最好一样,边磨边向下施力.前后磨的路径要直,不要左右晃.
C. 一个程序:
先进行一个小程序:前后来回磨4~6次,逆时针旋转镜子约 45度,握着镜子人顺时针转约30度.重复小程序至人顺时针走到底,再继续小程序,唯换成握着镜子逆时针转30度.重复至人逆时针走到底,即完成一个程序.
D. 程序与程序间:
工具逆时针转约45度.若感觉已无摩擦力,则要加磨粉和
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水.把镜子拿离工具时,要注意不能让工具边缘磨到镜子中心,要注意:致命的刮痕都是在拿镜子的时候造成的.
E. 加磨粉:
磨粉一汤匙,用水将粉充分喷湿,喷散.镜子放上工具后,镜子的圆心绕工具的圆心绕几圈,使磨粉均匀后在开始磨.用奶粉的汤匙舀磨粉有异常的妙用,汤匙底部有小洞,可以慢慢的让磨粉流出来,这样便可以均匀且少量的洒在镜面上.当工具和镜面接触良好时,磨粉便要慢慢减少,因为颗粒越小的磨粉越容易粘成大的团块,易刮伤镜面
F. 要注意干的磨粉:
干的磨粉颗粒会凝结变大,会严重刮伤镜子,磨镜时不能使手上和镜子边缘干的磨粉掉到工作范围内.手脏不应搓手,而用水桶洗手的方式.
G. 测试曲率的方法:
三角仪的半径是2公分,测的时候要稍微移动位置,测到当地最高的值才是正确的(因三角仪的圆周一定是靠在镜面突起的部分).磨到2500的磨粉后,要用Ronchi test(做法见上学期报告)才能看出差别,因三角仪的精确度只有0.01公分.表面的均匀程度可用肉眼或辅以手电筒即可观察出来,换另一号磨粉前需要将表面都磨制均匀.
H. 修正曲率方式:
磨镜时的位移若小一点(1/6以下)是均匀的磨到整个镜面,同时改变整个镜子的曲率;大一点时(1/6~1/3)则是重点磨深,局部影响曲率.镜子在上工具在下时研磨到镜子中央,相反则研磨到边缘.例如镜子在上时用大的位移则会让中央部份磨深.依2照三角仪或Ronchi test测定的镜子曲率,来作不同的修正.
I. 环境的清洁:
换磨粉之前,或是前一次工作相隔时间长,就必须作清洁的工作.地板,磨镜的桌子,柜子都用抹布和除尘拖把仔细清过一遍,不能有前次的大磨粉残留,会刮伤镜片.镜子,工具和垫子也都用牙刷,牙膏仔细刷洗过.
用空罐子把磨粉分装,从小的开始再装大的,因为大磨粉里参有小磨粉也不会刮伤镜片.分装好的磨粉不要全放在一起,分开放置不同的柜子较不易污染.柜子还需要一个塑胶布来挡住,以免有外来颗粒入侵.使用时要用更小的药罐先分装,不要重复接触大罐子,使表面有磨粉的机率增加. 厨房纸巾和静电布要收藏在箱子里,要用时一次拿一张,以免沾上磨粉.换磨粉时最好也换一卷纸巾.
J. 防止镜边缘破碎:
用炒菜锅乘水和46号磨粉把镜子的边缘磨掉约4mm,用完后磨粉和剩下的水都不须清干净,这样湿润的磨粉较不易飞散,再直接放到测试桌下面的纸箱内收妥.要随时注意边缘会不会太尖,以防碰撞而破碎.
K. 若工具和镜子吸住推不开:
研磨时要随时注意水是否太少,不然工具和镜子间的摩擦力和吸附例会太大以致于分不开.解决办法有很多种.若从透明的工具看进去,中间的水还没有干掉,表示转不开是由于周围干掉,可从上面对工具中间加压,把中央有水的部分压开,分散附着力,同时在用手转(不能用扳开的方式,以防危险),就可以转开.若还不行,就表示整个水分都快干掉的,可以把镜子和工具一起放到约五十度热水中,利用两者膨胀系数的不同(BVC几乎膨胀系3数为零),即可拆开.
L. 刮痕:
通常是干掉的磨粉或是前一程序的残留磨粉造成的.当磨粉很细时,会飘散到空中,所以清洁工作要很彻底,甚至连身上都需要先用除尘纸擦过.若有刮痕,可用手电筒观察其深度,通常可以在下一个阶段的磨粉可以被淡化,但无法消除.只要不是太严重,事实上对光学表现不会影响太大.所以通常不会为了一条刮痕再增加该磨粉的磨程时间.
二,主镜的抛光
抛光通常和研磨一样需要很多个磨粉的流程,但这次我们只有用一种大小的氧化铯,所以花的时间会较长.此外,原来工具的玻璃材料对抛光来说太粗糙,所以要在原来工具的表面在铺上一层沥青.
A. 氧化铯磨粉:
因氧化铯比奶粉还要细,会粘着任何容器,所以不易用汤匙拿取.因此把它和水1比4溶在装西红柿酱的瓶子里,直接用磨粉水的形式代替分别加磨粉和水,使用时要先摇晃均匀,使瓶子底部没有磨粉沉淀.
B. 沥青工具的制作:
我们用有把柄的锅子和高山瓦斯炉将沥青融化.融化的沥青很像麦芽糖(这次用的是比较高级的沥青,外表是黄色的.沥青是混合物,其中成分的比例会影响他的软硬度和色泽),加热要用非常小的火,一来因为沥青的熔点很低,二来加温太高会产生非常多气泡,使液体成分蒸散而改变成分比例.表面的一层泡沫可
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以用汤匙挑掉,一边加热一边要用筷子将底部融化的跟上层未熔的搅拌.
工具的边缘用厚胶带贴一圈,高出表面3公分左右,再把沥青倒入,量约1公分厚才足够,用筷子把气泡挑掉.约五分钟后(是沥青干的程度),用铁棍将表面压成格子状,把镜子表面涂满氧化铯溶液(镜子要稍微用吹风机加热,以免镜子和工具的温度相差太多让沥青瞬间凝固),压到工具上,人再压上去约15分钟,将沥青压成和镜子曲率一样.镜子拿开后用磨粉的附着状况判断曲率(通常是中央没被压到,所以中间会没有粉红色的磨粉黏着),曲率未到可放到热水中加热工具,然后再压一次. 压好后工具的边缘用榔头敲掉,使沥青的面积小于镜子,压的时候才不会有大于镜面的部份压不到而突起.沥青碎片可稍微清一下,但因质地很细,就算有残留也不会磨伤镜子.
C. 工作平台:
防滑垫因为有弹性会抵销力量,所以要换成用厚木板垫底,上面作四个木块刚好夹住工具,再用两个C型夹把木板固定在桌角.木块的高度要小于工具的,这样工具上的镜子才能有位移.工具和木块间的空隙用小的锲型木块塞住,磨的时候才不会前后动或是转动.
D. 抛光方式:
用氧化铯抛光时,附着力明显大于以前任何一种磨粉,非常难移动镜子.磨粉水很不容易流失,因为有沟槽的关系,所以就算磨一整圈也不用加磨粉水.最好都以镜子在上的方式抛光,这样若有大颗粒的东西才容易从工具的勾槽流掉,镜子在下容易刮伤.此时的位移只需要1/6,因为是整体抛光的关系,不用大位移来加强局部.因为镜子在上,所以边缘会比较难磨到,用直线来回磨几次后可改为W行的磨法,增加边缘磨的机会.
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E. 沥青工具的校准:
隔一两天以上重新要磨之前都需要再校准工具的曲率,把工具放到热水加热,再用人的重量压20分钟.但施压的人不可左右晃动,否则工具的边缘曲率会太大超过预期,这样抛光的时候,边缘会接触不到,只有镜子中央被抛光.
F. 测试曲率的方法:
一开始可用Ronchi test测镜面和目标球面相差多少,再改变工具和镜子的位置,或是位移的大小来修正.最后用W型磨法抛物面化后(抛物面化只要约半小时,因球面和抛物面相差甚少),可用Foucault test测其抛物面化的程度.
三,一般预期工作成果
以口径32cm的镜片为例,主镜研磨和抛光的过程,研磨需约27个程序(46磨粉-3次,80磨粉-9次,120-7,240-2,500-2,1000-2,2500-2),抛光约20个程序,各需18到20个小时,因此实际的磨镜时数近40个小时可完成(不包含所有准备与清洁时间).镜面可能会有几处刮痕,但应不影响未来的整体表现.整体镜面的误差可用Foucault test的软体来计算,一般若控制在1/8个可见光波长以下,已算是非常优良的表现,本实验室的技术可达到1/20个可见光波长
的准确度约为25奈米.之后主镜镜面蒸镀时,镀铝约100 ~200nm两层,和一层二氧化硅作为保护.
望远镜本体:
大部分采用铝门窗的铝制材料,座台使用Dobsonian的设计,目镜座则用Crayford的设计,斜镜架,目镜架,主镜架都有三点微调6机制,可以调整斜镜目镜与主镜的平面倾斜度,以调整光轴.
望远镜能力
D(口径) = 31.1cm
F(焦距) = 146.75cm
F-ratio(焦比)= 4.72
P(集光力)= 1974
M(极限星等)= 14.7
FOV(视场)= 0.35度
解析力 = 0.41角秒
极限倍率 = 约44倍 ~ 550倍
适合搭配的目镜约33mm-3mm
注:关于制作过程之图片资料,可由以下网站下载:
http://jhpw.phys.ntu.edu.tw

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