Изготовление подзорной трубы из подручных материалов

Немного теории.

Как известно — увеличение подзорной трубы, по научному — «зрительной трубы» или «телескопа» равно отношению фокусных расстояний объектива и окуляра K = F / f.

А определить эти величины очень просто. Достаточно направить исследуемую линзу на удаленный источник света (солнце, фонарь за окном, электрическая лампочка дома или просто окно в затененной комнате), а за линзой поместить белый экран (лист бумаги, лучше картона) и передвигая экран относительно линзы, добиться резкого изображения на экране. Изображение будет уменьшенное и перевернутое.

Остается только измерить расстояние от линзы до экрана, хотя это довольно неудобно, чувствуется нехватка третьей руки. Но можно попросить кого нибудь из домашних вам помочь или проявить самому чудеса ловкости и изобретательности. Причем, эти действия одинаковы, как для объектива, так и для окуляра.

Начинаем работу!

Итак, в конструкцию самой простой увеличительной трубы входят два стекла (или линзы). Одна будет выполнять роль объектива, а из второй мы сделаем окуляр. Оба стёклышка должны быть двояковыпуклыми, а вычислять увеличение прибора следует согласно отношению расстояний фокусов окуляра (f) и объектива (F). Это выглядит так: K = F/f .

Осталось разыскать подходящие линзы. Если у вас есть много ненужных вещей на чердаке или в гараже, это значительно упростит поставленную задачу. Чем больше разных стёкол вы обнаружите, тем больше шансов, что их получится «подогнать» согласно простой оптической конструкции вашей трубы.

Стекла и линзы

Самый лучший вариант — стёкла от старых очков, желательно круглого формата, чтобы не было необходимости дополнительно их обрабатывать. Также подойдут:

  • стёкла от часовых луп;
  • линзы от старых фотоаппаратов;
  • стекло от кинопроектора и т. д.

Как провести измерения?

Как только вы наберёте «солидный» линзовый запас, нужно будет провести несколько замеров. Ваша задача — чтобы расстояние фокуса объектива трубы было больше, а расстояние фокуса окуляра — поменьше.

Как сделать подзорную трубу своими руками, чтобы измерения были верными? Первым делом, направьте линзу на любой предмет, излучающий свет (например, на настольную лампу или настенное бра). Поместите за стёклышко белое полотно в виде обычного листа бумаги или картона. Постепенно передвигайте его рядом со стеклом, наблюдая за качеством изображения. Дождитесь, пока картинка лампочки не станет чёткой. В «идеале» она выглядит маленькой и перевёрнутой.

Измерение фокусного расстояния

Теперь возьмите линейку и замерьте расстояние от стёклышка до белого листка. Так получается искомый фокус. Для того чтобы провести вычисления максимально точно, понадобится помощник. Кстати, к процессу изготовления домашней подзорной трубы можно привлечь и ребёнка, который с удовольствием поможет в работе, а заодно многому научится.

Таким образом происходит простая подборка и объектива, и окуляра. После того как подбор линз и все измерения будут закончены, приступайте к сборке оптической конструкции. Вначале нужно взять одной рукой линзу для объектива, а другой — линзу для окуляра и рассмотреть какой-нибудь объект через оба стекла. Лучше, если он будет удалён от вас на несколько метров, но не забывайте о том, что наводить стёкла прямо на Солнце опасно для зрения.

Аккуратно перемещайте объектив и окуляр так, чтобы их условная оптическая ось оставалась примерно на одном месте. Так вы добьётесь максимально чёткой картинки.

Как правильно ориентировать картинку?

Итак, у вас получается увеличенная, но перевёрнутая вверх ногами картинка. Искомая система оптики, дающая лучший результат, у вас уже есть, а «повернуть» изображение в правильное положение вам помогут ещё одна или пара линз. Подбирать их нужно, ориентируясь на параметры окуляра.

Можно сконструировать «оборотку» с помощью одного соосного дополнительного стекла. Для этого его надо поместить на расстоянии около 2f от окуляра. Более сложная оборачивающая система, состоящая из двух соосных линз, у вас получится, если вы расположите их на одинаковых расстояниях от окуляра (f).

Подзорная труба своими руками

Итак, вы приступаете к делу. Прежде всего вы узнаете, что простейшая подзорная труба состоит из двух двояковыпуклых линз – объектива и окуляра, и что увеличение подзорной трубы получается по формуле K = F / f  (отношение фокусных расстояний объектива (F) и окуляра (f)).

схема фокусных расстояний

Вооружившись этими познаниями, вы идёте копаться в коробках с разным хламом, на чердаке, в гараже, в сарае и т. д. с четко обозначенной целью – найти побольше разных линз. Это могут быть стекла от очков (желательно круглые), часовые лупы, линзы от старых фотоаппаратов и т. д. Набрав запас линз, приступаете к измерениям. Вам нужно подобрать объектив с фокусным расстоянием F побольше и окуляр с фокусным расстоянием f поменьше.

Измерить фокусное расстояние очень просто. Линза направляется на какой-либо источник света (лампочка в комнате, фонарь на улице, солнце в небе или просто освещенное окно), за линзой располагается белый экран (можно лист бумаги, но картон лучше) и передвигается относительно линзы до тех пор, пока на нем не получится резкое изображение наблюдаемого источника света (перевернутое и уменьшенное).

После этого остается измерить линейкой расстояние от линзы до экрана. Это и есть фокусное расстояние. В одиночку вы вряд ли справитесь с описанной процедурой измерения – вам будет не хватать третьей руки. Придется позвать на помощь ассистента.

замер расстояния до линзы

Подобрав объектив и окуляр, вы приступаете к конструированию оптической системы для увеличения изображения. Берете в одну руку объектив, в другую – окуляр и сквозь обе линзы рассматриваете какой-нибудь удаленный предмет (только не солнце – запросто можно остаться без глаза!). Взаимным перемещением объектива и окуляра (стараясь, чтобы их оси оставались на одной линии) добиваетесь четкого изображения.

Получится увеличенное изображение, но все еще перевернутое.  То, что вы сейчас держите в руках, стараясь сохранять достигнутое взаимное положение линз, и есть искомая оптическая система. Осталось только зафиксировать эту систему, например, поместив внутри трубы. Это и будет подзорная труба.

чертеж оптической системы

Но не надо торопиться со сборкой. Сделав подзорную трубу, вас не устроит изображение «вверх ногами». Эта проблема решается просто с помощью оборачивающей системы, получаемой добавлением одной или двух линз, идентичных окуляру.

Оборачивающую систему с одной соосной дополнительной линзой получите, поместив ее на расстоянии примерно 2f от окуляра (расстояние определяется подбором).

Интересно отметить, что при этом варианте оборачивающей системы удается получать бóльшее увеличение, плавно отдаляя дополнительную линзу от окуляра. Впрочем, сильного увеличения получить не удастся, если у вас не очень качественный объектив (например, стекло от очков).  Мешает явление так называемой «хроматической аберрации», когда изображение окрашивается в радужные оттенки.

Эту проблему в «покупной» оптике решают, составляя объектив из нескольких линз с разными коэффициентами преломления.  Но вас эти подробности не волнуют: ваша задача – разобраться в принципиальной схеме прибора и построить по этой схеме простейшую действующую модель (не потратив ни копейки).

оборачивающая система

Оборачивающую систему с двумя соосными дополнительными линзами получите, расположив их так, чтобы окуляр и эти две линзы отстояли друг от друга на одинаковых расстояниях f.

необходимые размеры до линз

Теперь вы представляете себе схему подзорной трубы и знаете фокусные расстояния линз, поэтому приступаете к сборке оптического прибора. Самое простое – скрутить трубы (тубусы) из листов ватмана, закрепив их резинками «для денег», а линзы внутри трубок закрепить пластилином. Трубы изнутри надо покрасить матовой черной краской, чтобы не было внешней засветки.

Получилось вроде бы нечто примитивное, но как нулевой вариант очень удобное: легко переделать, что-то поменять. Когда этот нулевой вариант есть, его можно совершенствовать как угодно долго (хотя бы заменить ватман на более приличный материал).

схема подзорной трубы

Сделать подзорную трубу вы сделали, а на чем ее испытать? Вот варианты:

– птицы и звери в парках и лесах;
– удаленные пейзажи;
– подробности лунной поверхности;
– скопление Плеяды в далеком созвездии Тельца
– и многое другое.

Видеообзор подзорная труба своими руками

Изготовление подзорной трубы в домашних условиях требует некоторой подготовки, понимания принципов работы данного оптического устройства. Как и заводская, самодельная труба состоит из двух и более мобильных частей, регулирующих расстояние между объективом, окуляром. Адекватная работа требует обязательного соблюдения оптической оси. Поэтому выдвижные части должны плотно прилегать одна к другой.

В качестве линз вполне можно использовать стекла для очков. Диоптрии должны быть разноплановыми. Выбирайте положительную линзу диаметром 5 см, значением 6 диоптрий. Диаметр отрицательной линзы со значением 21 диоптрия, не должен превосходить 3 см. Можно использовать длиннофокусный объектив от отслужившего свой век фотоаппарата, старую лупу.

Положительная линза используется в качестве периферийного объектива, а отрицательная, именуемая окуляром, располагается ближе к глазу. Вместо отрицательной линзы можно использовать короткофокусную положительную. Но в этом случае длину трубы следует увеличить, изображение будет перевернутым.

Чтобы избежать риска запотевания внутренней полости, следует обратить внимание на герметичность трубы. Не рекомендуется увлекаться большими увеличениями. В самодельном оптическом устройстве мощные линзы могут существенно снизить качество изображения.

Алгоритм действий

  1. Диаметр деревянной заготовки в виде цилиндра должен быть идентичен диаметру отрицательной линзы. Один слой полиэтилена закрепляется на болванке с помощью скотча.
  2. Обильно используя клей, необходимо слоями намотать трубу из бумаги, длинной 126 мм. Обратите внимание, что диаметр наружного отверстия должен соответствовать диаметру положительной линзы. Как только клей подсохнет, можно снимать трубу с деревянного шаблона.
  3. Труба приняла окончательную форму? Обмотайте ее полиэтиленом, закрепите скотчем. Повторяем манипуляции с бумагой и клеем до тех пор, пока толщина стенок не будет равна 3-4 мм. Длина остается прежней, составляет 126 мм. После высыхания клея, разъединяем заготовки.
  4. После удаления полиэтилена, вставляем внутренний цилиндр во внешний, заготовка готова. Самодельная подзорная труба своими руками должна плотно прилегать друг к другу. По необходимости плотность деталей из картона можно увеличить за счет наклеивания дополнительных слоев. Как только необходимая степень прилегания достигнута, нужно разъединить цилиндры, нанести на внутреннюю поверхность черный матовый краситель. Оставьте сушиться.
  5. Наступило время приготовить окуляр. Для этого понадобятся пара одинаковых колец из бумаги, толщиной 2 мм, высотой 3 мм. Обратите внимание: их диаметр равен диаметру внутренней трубы. Кольца можно изготовить из черной бумаги или покрасить в черный цвет позже.
  6. Собираем окуляр. Для этого на внутреннюю поверхность малого цилиндра наносим клей. Вставляем кольцо, меньшую по диаметру линзу. Затем устанавливаем еще одно кольцо. Ждем высыхания.
  7. Приступаем к работе над объективом и наша подзорная труба своими руками почти готова. Заготавливаем еще пару колец, круг из бумаги. На этот раз их диаметр равен диаметру большой линзы. Внутри круга создаем отверстие диаметром 3 см, исполняющее роль диафрагмы. Приклеиваем круг к торцу одного из колец, предварительно окрашенных черной краской. Данную заготовку располагаем в цилиндре таким образом, чтобы круг был обращен внутрь.
  8. Устанавливаем линзу, второе кольцо. Ждем полного высыхания. Соединяем цилиндры.
  9. Труба готова. Наводим резкость.

Подведем итог! Подзорная труба своими руками и ее изготовление, требует много усидчивости, и еще больше аккуратности. Проявив старания можно создать красивое и полезное оптическое устройство, которое не только сослужит хорошую службу, но принесет истинное удовлетворение!

Если же, изготовить зрительную трубу самостоятельно, у вас не получилось, рекомендуем перейти в раздел зрительные трубы и выбрать подходящую модель.

Источники

  • https://sovetchik.info/samodelnaya-podzornaya-truba/
  • https://poznavajamir.ru/information/stati-o-tovarah/binokli-info/kak-sdelat-podzornuyu-trubu-svoimi-rukami/
  • https://mas-te.ru/sdelayu-sam/sdelat-podzornuyu-trubu/
  • https://observer-msk.ru/info/articles/masterim_podzornuyu_trubu_svoimi_rukami/

[свернуть]