．制作望远镜 1）结构和光路 简易天文望远镜由物镜、物镜镜筒、目镜、目镜镜筒等组成,如图9所示.它的物镜和目镜都是凸透镜. 这种望远镜的光路如图10所示,假设用这个望远镜观测天体AB,由于天体非常远,天体射来的光线都可以看作是平行光.天体的光线通过物镜后会聚到物镜的后焦点上,形成一个倒立的天体实像A’B’.目镜的前焦点刚好同物镜的后焦点重合.天体的实像A’B’的光线经过目镜变成平行光,射到观测者的眼睛里,观测者看到的是成像在无限放大了的天体A’’B’’. 设计简易天文望远镜,有三个指标是需要认真考虑的. a）放大率.由光路图可以看到,用眼睛直接观看天体AB,视角只有α,通过望远镜观看这个天体,视角就变成β,显然,天体的视角放大了.只要经过简单的推算就可以证明,望远镜的放大率M等于物镜焦距F同目镜焦距f的比：M=F/f.从这个式子可以看到,物镜的焦距越长,目镜的焦距越短,望远镜的放大率就会越大.一般来说,目镜的焦距不能太短,否则会产生严重的像差.物镜的焦距也不能太长,否则在望远镜里看到的天空范围太窄小. b）相对口径.相对口径是反映望远镜聚光本领的指标.相对口径A等于口径D同物镜的焦距F的比：A=D/F.相对口径大,在望远镜里看到的天体就明亮；相对口径小,在望远镜里看到的天体就灰暗.从上面的式子可以看到,如果物镜的焦距不变,物镜的口径越大,相对口径就越大.因此,为了在望远镜里看到的天体更明亮一些,需要找口径较大的凸透镜做物镜. C）视场.视场是指在望远镜里看到的天空范围.一般来说,物镜的焦距越长,放大率就越大,但视场会越小,看到的天空范围就会越窄小.视场太小,在望远镜里寻找要观测的天体会很困难. 2）制作方法 a）选择物镜和目镜.买来的物镜测定焦距,把物镜对着太阳,在镜片的另一侧放张白纸板,前后移动白纸板,使太阳在白纸板上成像清晰.用直尺量出镜片到白纸板的距离,这个距离就是镜片的焦距,为17.8厘米.目镜的焦距已测得,是2厘米. b）设计镜筒.为了便于调节焦距,以适应视力不同的人观测,整个镜筒做成两节,一节是物镜镜筒,一节是目镜镜筒.它们都用黄纸板（马粪纸）制作.物镜镜筒的直径约等于物镜的直径,物镜镜筒的长度约等于物镜的焦距.目精镜筒的直径约等于目镜的直径,目镜镜筒的长度比目镜焦距长50~80毫米.目镜镜筒的外径等于物镜镜筒的内径,使得目镜镜筒既能插入物镜镜筒,又能贴得比较紧,便于前后调节焦距. c）物镜镜筒的制作.先找一根长度稍长于物镜焦距、直径约等于物镜直径的圆管做芯柱. 物镜镜筒用黄板纸条卷绕两三层制作.先把黄板纸切成70~80毫米宽的纸条.其中准备做第一层的黄板纸条,一面涂上墨,等墨干透后就可以卷镜筒了.注意墨面朝里,以消除杂散光. 在芯柱上卷绕黄板纸条的时候,纸条一圈紧挨一圈,不能有间隙,也不能重叠.在镜筒的两端和纸条的接头处,要用涂有浆糊或胶水的牛皮纸固定好.第一层卷好后,在第一层外面涂上浆糊或胶水,然后卷绕第二层.为了粘得更牢,第二层的黄板纸条里面也涂上浆糊或胶水.第二层的卷绕方向和第一层相反.第三层的卷绕方向和第二层相反,和第一层相同.一般卷三层黄板纸就足够了.镜筒的最外面糊上一层牛皮纸.镜筒卷好后稍晾一会就要把芯柱抽出,然后竖直放在室内彻底晾干. 镜筒卷得比需要稍长一些,卷好晾干后再用锋利的刀截成需要的长度. d）目镜镜筒的制作.找一根直径约等于目镜的圆管做芯柱.目镜镜筒的卷绕方法同物镜镜筒基本相同,但目镜镜筒的外径等于物镜镜筒的内径.当目镜镜筒外径卷绕到已经接近物镜镜筒内径的时候,通过糊牛皮纸来逐渐达到要求. e）镜片的安装.这一程序较麻烦.根据镜片和镜筒的具体情况采用不同的方法.,我们所制作的望远镜镜片直径小于镜筒内径.,为了把镜片固定在镜筒中,我们分不同情况附加镜片套筒.另外,在目镜镜筒的末端,加一段卷纸,以免整个目镜镜筒滑进物镜镜筒. 安装镜片的关键就在于使物镜和目镜的主光轴都落在镜筒的中心线上.这是我们制作望远镜的又一个难点.为此,在镜片没有完全固定好之前,进行了简单的调整.对于物镜,把初步装上物镜的物镜镜筒对着远处的灯光,在物镜镜筒上没有物镜的一端蒙上一层半透明纸,使远处灯光通过物镜成像在半透明的纸中央.然后不改变物镜镜筒的放置方向,转动镜筒,如果远处灯光的像始终落在半透明纸的中央,说明物镜的主光轴落在镜筒的中心线上.就可以把物镜固定下来.否则就需要适当调整物镜位置,直到符合要求为止. 物镜调整好之后,就把物镜镜筒的半透明纸撕掉,把初步装上目镜的目镜镜筒插入物镜镜筒内.整架望远镜仍然对准远处灯光,并用眼睛观测.前后调节目镜镜筒的位置,使远处灯光落在望远镜看到的视场中央.然后使物镜镜筒不动,单转动目镜镜筒,如果远处灯光始终在视场中央,说明目镜的主光轴落在镜筒的中心线上,至此可以把目镜固定下来.
不改变物镜镜筒的放置方向,转动镜筒,如果远处灯光的像始终落在半透明纸的中央,说明物镜的主光轴落在镜筒的中心线上.就可以把物镜固定下来.否则就需要适当调整物镜位置,直到符合要求为止. 物镜调整好之后,就把物镜镜筒的半透明纸撕掉,把初步装上目镜的目镜镜筒插入物镜镜筒内.整架望远镜仍然对准远处灯光,并用眼睛观测.前后调节目镜镜筒的位置,使远处灯光落在望远镜看到的视场中央.然后使物镜镜筒不动,单转动目镜镜筒,如果远处灯光始终在视场中央,说明目镜的主光轴落在镜筒的中心线上,至此可以把目镜固定下来.
