ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕЛЕСКОПА – РЕФЛЕКТОРА - Студенческий научный форум

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ТЕЛЕСКОПА – РЕФЛЕКТОРА

Шагалов Н.А. 1, Ионова О.С. 1, Кочева М.А. 3
1МАОУ СШ №102
3Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет (ННГАСУ) Нижний Новгород, Россия
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Телескоп сегодня является одним из самых интересных оптических приборов. В астрономии произошла настоящая революция, когда на помощь глазу пришел телескоп. Телескоп – это основной прибор, который используется в астрономии для наблюдения за небесными телами, приёма и анализа происходящего от них излучения. Так же при помощи телескопов проводят исследования спектральных излучений, рентгеновские фотографии, фотографии небесных объектов в ультрафиолете и др.

Простейшие телескопы, конечно, не способны зафиксировать ценные изменения с точки зрения науки, однако они, все же, скажут Вам больше о звездном небе, чем обычный невооруженный взгляд.

Актуальность исследования

Создание современного высокоапертурного телескопа, обладающим высоким качеством изображения в пределах достаточно большого углового поля, представляет собой весьма сложную научно-техническую проблему, требующую для своего решения огромных финансовых затрат. Поэтому тщательный анализ проблем создания высокоапертурного телескопа и сегодня остаётся весьма актуальной задачей.

Объект исследования: телескоп-рефлектор.

Предмет исследования: исследование оптических свойств телескопа – рефлектора, сделанного своими руками.

Цель исследования – собрать телескоп-рефлектор в домашних условиях, проверить его работоспособность и провести сравнения с другими телескопами.

Задачи исследования:

  1. Собрать и изучить теоретический материал о телескопе, используя все доступные источники информации;

  2. Создать телескоп-рефлектор;

  3. Исследовать оптические характеристики телескопа;

  4. Сравнить созданный телескоп с другими аналогичными телескопами;

  5. Сделать выводы по результатам проведённых сравнений.

Гипотеза – созданный мною телескоп-рефлектор позволит мне более подробно исследовать оптические характеристики.

Информационная основа: труды отечественных и зарубежных учёных по исследуемой теме.

Методы исследования: аналитический, сравнительный, поисковый, исследовательский, практический, методы обработки полученной информации.

Научная новизна работы заключается в сравнении характеристик разных типов телескопов и выявлении наиболее оптимального типа для исследований в любительской астрономии.

Практическая значимость: Материалы исследования могут быть использованы на уроках астрономии, физики и дома.

Основные результаты:

1. Собран и изучен теоретический материал о телескопе.

2. Создан телескоп-рефлектор;

3. Исследованы оптические характеристики телескопа;

4. Произведён сравнительный анализ созданного телескопа с другими телескопами;

5. Сделаны выводы по результатам произведённых сравнений.

История создания телескопов

Трудно сказать, кто первый изобрел телескоп.

Известно, что еще древние употребляли увеличительные стекла. Дошла до нас легенда о том, что якобы Юлий Цезарь во время набега на Британию с берегов Галлии рассматривал в подзорную трубу туманную британскую землю.

Роджер Бекон, один из наиболее замечательных ученых и мыслителей XIII века, в одном из своих трактатов утверждал, что он изобрел такую комбинацию линз, с помощью которой удаленные предметы на расстоянии кажутся близкими [1].

Астроном Томас Диггес в 1450 году попытался увеличить звезды с помощью выпуклой линзы и вогнутого зеркала. Однако у него не хватило терпения доработать устройство, и полу-изобретение вскоре было благополучно забыто [11].

Но самые первые чертежи простейшего линзового телескопа (причем как однолинзового, так и двухлинзового) были обнаружены еще в записях Леонардо да Винчи датируемых 1509-м годом. Сохранилась его запись: «Сделал стекла, чтобы смотреть на полную Луну» («Атлантический кодекс»).

Дело сдвинулось с мёртвой точки в начале XVII века. Практически же реализовал идею человек, который даже не был учёным: голландский очковый мастер Иоганн Липпершней увидел, как его дети играли линзами. Наложив их одну на другую, они смогли хорошо рассмотреть отдалённую башню, вдохновленный идеей детей, сконструировал прибор, который назвал «зрительной трубой». Он даже попытался его запатентовать, но получил отказ: во-первых, устройство посчитали слишком простым, во-вторых, независимо от Липпершнея такое же изобретение сделал его сосед Захарий Янсен – тоже очковый мастер, а также другой голландец – Якоб Метиус, а последний вскоре после Липпершнея подал в Генеральные штаты (голландский парламент) запрос на патент [3].

Таким образом, первенство изобретения прообраза телескопа (зрительной трубы) доказать трудно.

И все-таки годом изобретения зрительной трубы, считают 1608 год. К концу 1608 года небольшие подзорные трубы стали распространены по всей Франции и Италии. Поначалу зрительная труба оставалась «игрушкой для взрослых» [2].

В августе 1609 года Галлей изготовил первый в мире полноценный телескоп.

Телескоп имел скромные размеры (длина трубы 1245 мм, диаметр объектива 53 мм, окуляр 25 диоптрий), несовершенную оптическую схему и 30-кратное увеличение. Он увидел то, что ранее было невозможно. Луна, испещренная горами и долинами, оказалась миром, сходным хотя бы по рельефу с Землей. Юпитер, предстал перед глазами изумленного Галилея крошечным диском, вокруг которого вращались четыре необычные звездочки – его спутники. При наблюдении в телескоп планета Венера оказалась похожа на маленькую Луну. В темные ночи, когда небо было чистым, в поле зрения галилеевского телескопа было видно множество звезд, недоступных невооруженному глазу [12].

Очень плохое качество изображения в первых телескопах заставило оптиков искать пути решения этой проблемы. Оказалось, что увеличение фокусного расстояния объектива значительно улучшает качество изображения.

Телескоп Гевелия имел длину 50 м и подвешивался системой канатов на столбе.

К 1656 году Христиан Гюйгенс сделал телескоп, увеличивающий в 100 раз наблюдаемые объекты.

Христиан Гюйгенс, наблюдая в 64-метровый воздушный телескоп, открыл кольцо Сатурна и его спутник – Титан, а также заметил полосы на диске Юпитера. Рекорд принадлежит, видимо, астроному Озу, которому удалось в 1664 году соорудить телескоп с увеличением в 600 раз. При этом длина трубки была 98 метров [10].

Первый телескоп-рефлектор был построен Исааком Ньютоном в 1668 году. Схема, по которой был построен телескоп-рефлектор, получила название «схема Ньютона».

Ломоносов и Гершель, независимо друг от друга, изобрели совершенно новую конструкцию телескопа, в которой главное зеркало наклоняется без вторичного, тем самым уменьшая потери света. А Гершель собственноручно в мастерской сплавлял зеркала из меди и олова. Главный труд его жизни – большой телескоп с зеркалом диаметром 122 см [8].

К концу 18 века компактные удобные телескопы пришли на замену громоздким рефлекторам. Металлические зеркала тоже оказались не слишком практичны - дорогие в производстве, а также тускнеющие от времени. К 1758 году с изобретением двух новых сортов стекла: легкого - крон и тяжелого - флинта, появилась возможность создания двухлинзовых объективов.

Первым, кто направил зрительную трубу в небо, превратив её в телескоп, и получил новые научные данные, стал Галилей. В 1609 году он создал свою первую зрительную трубу с трёхкратным увеличением. В том же году он построил телескоп с восьмикратным увеличением длиной около полуметра. Позже им был создан телескоп, дававший 32-кратное увеличение: длина телескопа была около метра, а диаметр объектива— 4,5см. Это был очень несовершенный инструмент, обладавший всеми возможными аберрациями, тем не менее, с его помощью Галилей сделал ряд открытий [6,7].

Понятия оптики – основа телескопа

К основным понятиям, связанным с телескопами относятся:

Оптика — это раздел физики, изучающий процессы излучения света, его распространения в различных средах и взаимодействия с веществом.

Линзами называются прозрачные тела, ограниченные с двух сторон сферическими поверхностями.

Фокус (от лат. Focus — «очаг») оптической системы — точка, в которой пересекаются («фокусируются») первоначально параллельные лучи после прохождения через собирающую систему (либо где пересекаются их продолжения, если система рассеивающая).

Фокусное расстояние — физическая характеристика оптической системы. Для центрированной оптической системы, состоящей из сферических поверхностей, описывает способность собирать лучи в одну точку при условии, что эти лучи идут из бесконечности параллельным пучком параллельно оптической оси. F=1/D.

Оптическая ось — прямая АВ, проходящая через центры С1 и С2 сферических поверхностей, ограничивающих линзу.

Оптическая сила линзы — это величина, обратная её фокусному расстоянию. D=1/F.

Аберрация — дефект изображения, полученного при помощи линзы или зеркала, вызванный расхождением пучков света.

Дисперсия света (разложение света) — это явление зависимости абсолютного показателя преломления вещества от длины волны света.

Дифракция — это явление огибания волнами препятствий.

Увеличение(или кратность)

Г=F/f, (1),

где F - фокусное расстояние объектива, мм;

f - фокусное расстояние окуляра, мм.

F изменить чаще всего не можем, но имея окуляры с разным f можно менять кратность или увеличение телескопа Г.

Максимальное увеличение (Г max). Максимальное увеличение телескопа ограничено диаметром объектива. Принято считать, что Г max=2*D, но из-за поправок на искажения, точности изготовления и настройки, лучше немного занизить эту величину:

Гmax=1,5*D (2),

где D - фокусное расстояние объектива, мм

Светосила телескопа определяется в виде отношения F/D,

где F - фокусное расстояние телескопа в миллиметрах, а D - его апертура в миллиметрах (диаметр линзы или зеркала, в зависимости от типа телескопа, которое собирает свет), чем меньше это отношение, тем лучше телескоп подходит для наблюдения галактик и туманностей (например, 1:5). А, более длиннофокусный телескоп с соотношением вроде 1:12 лучше подходит для наблюдения Луны.

Апертура телескопа (D) - это диаметр главного зеркала телескопа или его собирающей линзы. Если грубо, то чем "апертуристее", тем лучше.

Чем больше апертура, тем больше света соберёт объектив, и тем более слабые объекты вы увидите. То есть, если вы хотите наблюдать за галактиками и туманностями, то не теряйте время и деньги на телескопы с апертурой менее 150 мм - вполне подходящий размер для начинающего, недорого и не громоздко [13].

Оптики используют следующие абстрактные понятия для описания хода света через оптическую систему.

Световой луч - вектор направления распространения света. В однородной оптической среде свет распространяется прямолинейно, меняя направление на границах оптических сред согласно законам преломления и отражения. Луч света перпендикулярен фронту распространения света. На схемах лучи изображаются в виде тонких прямых направленных линий. Луч бесконечно тонок и в силу этого переносит бесконечно малую энергию от источника света до точки, в которой происходит поглощение этой энергии (например, на каком-то фотоприемнике).

Световой пучок - может быть представлен множеством световых лучей исходящих от одной точки на источнике света и, возможно, формирующих одну точку изображения. Пучок обычно ограничен в поперечном направлении (так называемыми крайними лучами или апертурными лучами), имеет конечную площадь поперечного сечения и при симметрии сечения может иметь некую центральную ось - так называемый главный луч. Остальные лучи (кроме главного и апертурных) характеризуются зоной - относительным расстоянием от главного луча (угловым или линейным). В силу конечных размеров световой пучок может переносить световую энергию (световой поток).

Оптическая ось - ось симметрии вращения оптических так называемых центрированных систем. На оптической оси лежат центры кривизны оптических поверхностей, оптическая ось пересекает все оптические поверхности перпендикулярно. Оптическая ось служит главной измерительной базой в оптической системе. От этой оси измеряются все углы: апертурный, полевой, и все поперечные расстояния (или так называемые высоты) [9].

Диафрагма - апертурная, которая ограничивает размеры световых пучков, исходящих от предмета, полевая, которая ограничивает изображение, отсекая лишние световые пучки в самой их узкой части - в месте формирования действительных изображений, и виньетирующие, которые частично ограничивают световые пучки в поперечном направлении.

Меридиональное сечение светового пучка - сечение светового пучка плоскостью проходящей через оптическую ось центрированной оптической системы.

Точка предмета - элементарная точка на предмете бесконечно малых размеров - источник совокупности лучей - светового пучка.

Предмет или предмет наблюдения - совокупность светящихся точек.

Пространство предметов - совокупность всех точек - реальных источников света, которые изображаются оптической системой (на схемах обычно располагаются слева от первой по ходу света поверхности оптической системы).

Точка изображения - точка пересечения лучей пучка, реальная (в этой точке можно поместить приемник изображения) или мнимая (пересечение ретроградных - в обратном ходе - продолжений лучей пучка).

Изображение предмета наблюдения - совокупность точек изображения.

Пространство изображений - совокупность всех точек (реальных и мнимых) изображений, которые строит оптическая система после прохода световыми пучками через последнюю ее поверхность (на выходе из оптической системы). Каждая точка пространства предметов однозначно сопряжена с точкой в пространстве предметов.

Паразитные лучи/пучки - лучи и пучки, которые не должны были принимать участие в формировании изображения - которые должны были быть отсечены диафрагмами, поглощены корпусом, прочими деталями и их частями, рассеиваемыми дефектами оптических поверхностей и сред, прошедшие оптический тракт непредусмотренным образом и. все же, попадающие на фотоприемник, формируя как равномерную засветку изображения, так и более-менее сфокусированные блики.

Название «телескоп» предложил в 1611 году греческий математик Джованни Демизиани для одного из инструментов Галилея, показанном на банкете в Академии деи Линчеи. Сам Галилей использовал для своих телескопов термин лат.perspicillum.

Телескоп (от др.-греч. τῆλε[tele]— далеко + σκοπέω[skopein]— смотрю)— инструмент, который помогает в наблюдении удаленных объектов путем сбора электромагнитного излучения (например, видимого света) [14].

Существуют телескопы для всех диапазонов электромагнитного спектра: оптические телескопы, радиотелескопы, рентгеновские телескопы, гамма-телескопы.

Кроме того, детекторы нейтрино часто называют нейтринными телескопами. Также, телескопами могут называть детекторы гравитационных волн.

Оптические телескопические системы используют в астрономии (для наблюдения за небесными светилами, в оптике для различных вспомогательных целей: например, для изменения расходимости лазерного излучения. Также, телескоп может использоваться в качестве зрительной трубы, для решения задач наблюдения за удалёнными объектами. Самые первые чертежи простейшего линзового телескопа были обнаружены в записях Леонардо Да Винчи [13].

Особенности телескопов-рефлекторов

Рефлектор (от лат. reflectere - "отражать")— оптический телескоп, использующий в качестве светособирающего элемента вогнутое зеркало.

Впервые рефлектор был построен Исааком Ньютоном в 1668 году. Его создание позволило избавиться от основного недостатка использовавшихся тогда телескопов-рефракторовт лат. refractus - "преломлённый") - значительной хроматической аберрации. Телескопы-рефлекторычаще всего используются для наблюдений объектов глубокого космоса - туманностей и галактик. Астрономы-любители любят рефлекторы за невысокую цену при хорошей светосиле [12].

В телескопах-рефлекторах свет собирается при помощи вогнутого главного зеркала и перенаправляется в окуляр при помощи вторичного диагонального зеркала, которое вынесено перед главным. Имея хорошую светосилу, они хорошо подходят для наблюдения за тусклыми объектами.

Оптическая схема рефлекторного телескопа системы Ньютона представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Оптическая схема рефлекторного телескопа

В таблице 1 приведены достоинства и недостатки телескопов-рефлекторов.

Таблица 1- Достоинства и недостатки телескопов-рефлекторов[13]
Достоинства телескопов-рефлекторов Недостатки телескопов-рефлекторов

1. В телескопах-рефлекторах почти нет хроматизма, поскольку линзы отсутствуют.

2. Окуляр у телескопа-рефлектора расположен сбоку, поэтому смотреть объекты ближе к зениту можно без дополнительной призмы перед окуляром, которая нужна в телескопах-рефракторах.

1. Телескопы-рефлекторы нужно "юстировать", особенно после переездов с места на место.

2. Тряска нарушает взаимное расположение зеркал и нужно подкручивать настроечные винты.

3. Алюминиевое покрытие зеркал с годами может стареть, зеркала не любят перепады температур.

4. Центральное зеркало частично закрыто вторичным зеркалом, что снижает светосилу объектива.

5. Вторичное зеркало держится на растяжках, которые расположены на пути хода лучей к главному зеркалу - возникают дополнительные искажения.

Изготовление телескопа

Прежде чем приступить к изготовлению телескопа-рефлектора, нужно произвести расчёты для создания будущей модели телескопа-рефлектора.

Все расчёты мы будем производить на языке программирования Python.

1. Увеличение телескопа (N)

N=F/f, (3)

где, F-фокусное расстояние зеркала, мм; f - фокусное расстояние окуляра, мм.

2. Светосила телескопа (A)

A=D/F, (4)

где D –диаметр объектива, мм; F- фокусное расстояние зеркала, мм.

  1. Поле зрения (S)

S=2000/N (5),

где N- увеличение телескопа, крат.

  1. Максимальное увеличение (Гmax)

Гmax=1,5*F (6)

5. Разрешающая способность (b)

b=138/D (7),

где D – апертура, мм.

На основании произведённых расчётов я сделал чертёж, который представлен в приложении 1.

Сборка телескопа

1. Создание телескопа мы начнем с изготовления корпуса. Для этого потребуется ПВХ труба диаметром 160 мм, которая представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 – ПВХ труба

Отпиливаем от нее заготовку длиной 500 мм (рисунок 3).

Рисунок 3 – Отпиливание заготовки

Проделываем отверстие диаметром 40 мм и лобзиком прорезаем пазы для крепления диагонального зеркала (рисунок 4).

Рисунок 4 – Отверстие для крепления фокусера

На рисунке 8 представлен корпус телескопа с торца.

Во внутреннюю часть трубы мы поместили ватман, покрытый черной тушью. Это поможет нам затемнить телескоп изнутри и не дать свету отражаться от стенок.

Рисунок 5 – Вид корпуса телескопа с торца

2. Для того чтобы закрепить диагональное зеркало, нужно сделать для него специальное деревянное основание (рисунок 6).

Рисунок 6 – Деревянное основание диагонального зеркала

В нём мы сделаем прорези и установим диагональное зеркало в трубу на металлические линейки. Они будут помещаться в прорези и так крепиться.

3. Далее делаем оправу для главного зеркала. Для неё нам понадобится главное зеркало, оправа для зеркала, ДВП панель. Помещаем зеркало в оправу. Промазываем клеем внутри для закрепления. Из ДВП панели вырезаем круглую деталь диаметром 168 мм.

Помещаем главное зеркало в трубу, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7 – Оправа главного зеркала

С помощью шуруповерта по периметру трубы у края, где находится зеркало, просверливаем 6 отверстий на равном расстоянии друг от друга и небольшими шурупами закрепляем зеркало в трубе.

4. Чтобы сделать окуляр, возьмем нужную линзу и лист пластмассы. Вырежем из неё 2 круглых детали диаметром 45 мм и 32 мм. Склеим их, как показано на рисунке 11.

Рисунок 8 – Деталь окуляра

В ее центре просверливаем отверстие диаметром линзы (рисунок 9).

Рисунок 9 – Деталь окуляра с линзой

Вставляем линзу в отверстие (рисунок 10).

Рисунок 10 – Линза окуляра в оправе

От толстой картонной втулки отпиливаем заготовку длиной 110 мм. Из ватмана делаем вторую трубу, которая должна вставляться в картонную. От картонной втулки отпиливаем небольшой обод, который надеваем на трубу из ватмана, и склеиваем детали. Приклеиваем нашу линзу с ободом к бумажной трубе, как показано на рисунке 11. Картонную втулку с одной из сторон выравниваем под поверхность трубы-корпуса телескопа.

Рисунок 11 – Окуляр в разобранном виде

Вставляем трубу с линзой во втулку (рисунок 12).

Рисунок 12 – Готовый окуляр

Покрываем внутреннюю поверхность окуляра черной тушью. Приклеиваем окуляр к корпусу там, где находится отверстие под окуляр.

5. Чтобы было удобно пользоваться телескопом, мы должны сделать искатель. Он представляет собой небольшой телескоп-рефрактор, который устанавливается на телескоп. Для его изготовления нам понадобятся: линза диаметром 25мм и f=30мм, ватман, окуляр.

Из ватмана изготавливаем трубу необходимой длины и диаметра. Устанавливаем линзу. В качестве окуляра мы будем использовать магазинный окуляр от телескопа-рефрактора с фокусным расстоянием 8 мм. Линза объектива и линза окуляра – двояковыпуклые. Вставляем окуляр в трубу искателя. Если сфокусировать искатель, то можно заметить, что он действительно работает как телескоп-рефрактор и увеличивает изображение. Устанавливаем искатель на телескоп.

6.Устанавливаем диагональное зеркало на свое место.

Теперь нашей задачей будет отъюстировать телескоп, т.е. настроить его. Если посмотреть в окуляр телескопа на данном этапе, то мы не будем видеть точно объект. В видимую область может попасть корпус телескопа, для этого и нужна юстировка, чтобы выровнять получаемое изображение. Чтобы отъюстировать телескоп, нам понадобится лазер. Первым делом снимаем внутреннюю трубу окуляра. Потом устанавливаем лазер в окуляр, и направляем свет от него в телескоп. Пучок света, отразясь от диагонального зеркала попадает на главное зеркало, где он должен обратно отразиться в диагональное зеркало и попасть в ту же самую точку, откуда исходил свет. Направление света можно регулировать, слегка двигая диагональное зеркало, вращая его. Если свет попал туда же откуда он и исходил, то с уверенностью можно сказать, что телескоп отъюстирован.

7. Штатив для телескопа. Поскольку оптическое увеличение даже простого телескопа будет большим, необходимо позаботиться об опоре для телескопа, иначе изображение будет сильно дрожать. Лучше всего для этого подойдет тренога от видеокамеры, которую мы и использовали в нашем примере.

На рисунке 13 представлен телескоп-рефлектор в готовом виде.

Рисунок 13 – Готовый вид телескопа

Проведение сравнений при наблюдении в телескоп

Для проведения сравнений я взял телескоп-рефрактор, сделанный мной в прошлом году, промышленный телескоп-рефрактор китайского производства и телескоп-рефлектор, сделанный мной в данной работе.

Прежде чем проводить сравнения при наблюдении в телескопы, мы сравнили их технические характеристики, которые представлены в таблице 2.

Таблица – 2 Сравнительные характеристики, исследуемых телескопов

№ п/п

Наименование характеристик

Ед., изм.

Телескоп-рефрактор, сделанный мной ранее

Промышленный телескоп-рефрактор, модель

Refractor Telescope F60060M

Телескоп-рефлектор, сделанный мной в данной работе

1

2

3

4

5

6

 

Внешний вид

       

1.

Увеличение

Кр.

7

50/100

40

2.

Светосила

-

1/3

1/10

1/4

3.

Апертура

мм

100

60

160

4.

Диаметр корпуса

мм

100

70

160 (без ОПУ и подставки)

5.

Фокусное расстояние окуляра

мм

55

6/12

15

6.

Фокусное расстояние объектива

мм

330

600

600

7.

Диаметр окуляра

мм

25

8

8

8.

Диаметр объектива

мм

100

60

-

9.

Диаметр главного зеркала

мм

-

-

140

10.

Диаметр вторичного зеркала

мм

-

-

40х56

11.

Материалы компонентов

-

картон, пластик, стекло, бумага, декоративная лента

алюминий, пластик, стекло, метизы, зеркало, резина, ДВП

поливинилхлорид, стекло, зеркало, картон, метизы, стальная полоса, клей, древесина

12.

Длина

мм

335

580

500

13.

Вес

кг

0,5

1

2

14.

Материал корпуса

 

картон

алюминий

ПВХ труба

При сравнении телескопов, представленных в таблице 2, было выявлено, что самым большим увеличением и длиной обладает промышленный телескоп. Самое большое фокусное расстояние и диаметр окуляра у телескопа, сделанного мной в прошлом году. Одновременно, хочется отметить, что у этого телескопа самая маленькая длина и вес.

Что же касается вновь созданного телескопа, то мы видим, что он обладает увеличением немного меньшим, чем у промышленного образца, но у него значительно выше светосила. У телескопа-рефлектора апертура, диаметр корпуса и вес больше по сравнению с телескопами-рефракторами. Фокусное расстояние и диаметр окуляра у него такой же, как и у промышленного образца.

В таблице 3 представлены результаты сравнения телескопов по характеристикам изображения.

Таблица 3 - Результаты сравнения телескопов по степени выраженности

№ п/п

Характеристики изображения (степень выраженности)

Телескоп-рефрактор, сделанный мной ранее

Промышленный телескоп-рефрактор

Телескоп-рефлектор, сделанный мной в данной работе

Искажения

нечеткие

четкие

четкие

Хроматизм

выражен

не выражен

не выражен

Астрофотографирование

невозможно

возможно

возможно

Юстировка и её влияние

отсутствует

отсутствует

отсутствует

Чёткость

не четкая

четкая

четкая

 

Требования к монтировке

Устойчивость

отсутствует

среднеустойчивый

среднеустойчивый

Жёсткость

отсутствует

среднежесткий

среднежесткий

Грузоподъёмность

отсутствует

высокая

высокая

Транспортабельность

средняя

средняя

средняя

Плавность хода

отсутствует

средняя

средняя

Наличие системы

автонаведения

отсутствует

отсутствует

отсутствует

Из представленных сравнений таблицы 3 можно сделать вывод:

1. Модели, которая отвечала бы всем характеристикам изображений и требованиям к монтировке, нет.

2. Сделанный мной в рамках данной работы телескоп-рефлектор практически ни в чём не уступает промышленному образцу.

3. Конструкция телескопа-рефлектора наиболее удобна для наблюдений.

Заключение

В результате исследования было выявлено, что создание современного высокоапертурного телескопа, обладающим высоким качеством изображения в пределах достаточно большого углового поля, представляет собой весьма сложную научно-техническую проблему, требующую для своего решения огромных финансовых затрат. Поэтому тщательный анализ проблем создания высокоапертурного телескопа и сегодня остаётся весьма актуальной задачей.

Цель исследования была достигнута – собран телескоп-рефлектор в домашних условиях и проведены наблюдения за небесными объектами. Задачи исследования выполнены в полном объёме. Изучен теоретический материал по теме, было установлено, что существует большое разнообразие телескопов, узнал историю их создания.

В практической части работы были: произведены расчёты параметров для создания будущей модели телескопа-рефлектора на языке программирования Python; был собран телескоп-рефлектор в домашних условиях; проведено сравнение технических характеристик и характеристики изображения трех телескопов различных конструкций.

Был сделан вывод, что идеальной модели, обладающей всеми наилучшими характеристиками, не существует. Выбор конструкции и модели телескопа зависит от поставленной цели по наблюдению за небесными объектами.

Я получил бесценный опыт, конструируя телескопы уже второй год. И, несмотря на то, что мои телескопы «слабоваты» для наблюдения далёких объектов, я планирую продолжить работу над усовершенствованием моих приборов. Планирую и в будущем улучшать оптические свойства моих телескопов.

Список литературы:

  1. Абрацумян В.А. Загадки Вселенной. М.: Педагогика, 1987. - 55 с.

  2. Большая советская энциклопедия, под ред. М.: Советская энциклопедия, 1987. -607 с.

  3. Гурштейн А.А. Извечные тайны неба. – Просвещение, 1973. -255 с.

  4. Гусев А. И. Спутник фотолюбителя. – М. «Московская правда», 1954. – 184 с.

  5. Детская энциклопедия от Тины Канделаки для самых умных. Звезды и планеты. М.: АСТ. 2008. - 64с.

  6. Жиль Спэрроу Вселенная. Как наблюдать и изучать звездное небо/ Пер. с англ. – М.: БММАО, 2002. - 224 с.

  7. Зигель Ф. Ю. Астрономы наблюдают, 1985 г. - 184 с.

  8. Колесников Ю.В. Космос – Земле. - М.: Детская литература, 1987. 127с.

  9. Космос: Энциклопедия для детей. Я познаю мир- М.: Издательство «АСТ», 2001. – 89 с.

  10. Перельман Я.И. Занимательная астрономия. 7-е изд. - М.: Гос. изд-во техн.-теоретич. лит., 1954. - 212 с.

  11. Почему? Вселенная. Веселая энциклопедия в комиксах. - М.: Диалектика, 2009. - 160с.

  12. Сикорук Л.Л.Телескопы для любителей астрономии; 1990 г. – 107 с.

  13. Энциклопедический словарь юного астронома/ Сост. Н.П. Ерпылев. – М.: Педагогика, 1980. -349 с.

  14. Энциклопедия для детей: Космонавтика. 2-е изд./ред.коллегия М.Аксенова и др.- М.: Аванта+, 2007. - 448с.

  15. Юный техник // Популярный детский и юношеский журнал № 8 август 2016 г. - 73 с.

Электронные ресурсы:

16/ www.netfereta.ru

17. astronews.prao.ru,

18. www.astrotime.ru,

19. www.sky-watcher.ru,

20. www.binoculars.ru

Приложение 1

Паспорт телескопа НикШа -8-102

1. Схема:

2. Корпус – ПВХ труба.

3. Увеличение – 40 крат.

4. Светосила – 1/4.

5. Длина – 500 мм.

6. Диаметр корпуса – 160 мм.

7. Фокусное расстояние окуляра – 15 мм

8. Фокусное расстояние объектива – 600 мм

9. Диаметр окуляра –8

10. Диаметр главного зеркала – 140 мм.

11. Диаметр вторичного зеркала – 40х56 мм.

12. Материалы компонентов – поливинилхлорид, стекло, зеркало, картон, метизы, стальная полоса, клей, древесина, ДВП.

 

 

Просмотров работы: 523