自制天文望远镜

   自制天文望远镜

        记得小的时候，夏天的晚上常常停电，没电的晚上人们只能坐在门口乘凉，在美丽的星空下闲聊等待睡意的来临，在那漆黑的晚上，明亮的繁星显得异常的美丽，引人无限联想，好奇的心一直想弄明白，宇宙的深处有些什么奇妙的场景，有没有外星人，他们是不是比我们更加发达等等。可惜在工业发达的今天，霓虹灯下再难看到那美丽的星空。

        在那物资和信息匮乏的年代，一部天文望远镜就觉得好像好高科技一样，只有电视里那些科学家才能使用，而那些有能力自己制造望远镜的人更是像偶像一样令人敬佩，在今天这一切随着信息的高度流通，大家可以自己动手制做一架属于自己的天文望远镜，亲自领略一下那美丽的银河繁星和那壮观的河外星系，还有我们那些近邻，太阳系的各大行星。

       记得第一次拥有望远镜的时候，还是在读小学，在一本科普刊物上看到有邮购望远镜镜片的套件，拿到套件后那个激动呀，真的没法形容。也就是在那时制做了第一架属于自己的天文望远镜，第一次看到了月球上的环形山、天女座大星云、三叶星云、星团等。

        说到望远镜，我们先来大略的说一说它们的分类，按光路来说总的分两大类，一类是折射式，一类是反射式，发展到后面，又多出一种折反射式。先来说说开普勒折射式，它最低由两块凸透镜组成，它是望远镜的最早形式之一，它的视场大，可以观看很大的范围，比伽利略式（一块凸透镜加一块凹透镜组成）相对较窄的视场而言，使观察更加方便，而且保养也非常方便，只要镜片不损伤和划花，一般不用怎么护理，缺点是色差的产生，对观测造成的不便。另一类是反射式，它最大的优点是没有色差，使成像非常的清楚，缺点是反射面在空气中的氧化，每隔三年左右要重新镀一次反射膜，不然随着反射率的下降，使观察的对像明显暗淡，对护理不便，退膜和重新镀膜对于一般的人而言是件相当困难的事，除非那些发烧级玩家，一般不会为了一块反射镜的镀膜而去采购那些硝酸银之类的化学药品，那类药品非常贵，一小瓶25克的都差不多在一百大洋左右，须知现在银子涨价了，一克的市场价在8元左右，不像2000年那时，认识人的可以拿到1块5一克，而硝酸银又是个见不得光的药品，保存不好会因为光照效果而全部变黑失效。

        在这里我给大家介绍的是镜片材料易找的开普勒式的折射望远镜，这类望远镜也是最容易制作的，它没有太高的要求，视场较大，容易找到被观察对象，凸透镜在今天这个社会里也是比较容易找到的，不像反射式，凹面镜不是从厂家购买，就只能通过自己艰苦的磨制了，而且还不一定一次就磨成功。我们这架望远镜是属于入门级的，它不能与那些高档的相比，但也能够满足一般的观察要求。对提高对天文的兴趣和认识还是有一定的帮助的。

       首先是望远镜的放大倍率，因为是入门级的，为了保证画质和清晰度（即分辨率），我们不要一度的贪图追求放大倍数，宁愿小倍率清晰的观察对像也不愿意大倍率的摸糊的观察对像，那是对视觉的污辱。在这里我给大家介绍的是一架30倍左右的望远镜，它能清晰的看到月球上的环形山，最大的行星木星看起来像一小圆盘，在观测条件好的时候能看到它上面的大红斑，至于土星光环，如果你的镜片质量和手工制作做得足够好，在晴朗的夜空土星大距的时候，勉强能看到它周围有一些不寻常的东西，没错，那就是它的光环，一个令人激动的画面。河外星系最著名的就要数仙女座大星云了，记得有一年，我用20倍的望远镜看，在它的周围看不到什么其它的东西，当换另一部放大45倍的来观察，在它的旁边发现了一个激动的画面，那有一颗慧星刚好运行到那里，长长的慧尾，非常漂亮，几分钟后可以看到慧星在视野中由星云的一侧移动到了另一侧。

    材料：

    长焦平凸透镜一块，短焦平凸（双凸也行）透镜1-4块，纸筒（或用纸自己卷制），胶水等。

        一、首先是物镜，口径在5厘米左右焦距在50-80厘米都行，主要是看各位能找到什么样的焦距，理论上口径越大焦距越长越好，能找到1米到1米2的更加好，这类镜片现在比较难找，不像以前，有邮购的套件，邮购一块口径10厘米焦距1米2的镜片还不是一件非常难的事，现在不行了，没这类镜片邮购了，大家可以到网购上搜索一下，找一块焦距80厘米的镜片应该也不是一件很难的事，我这部望远镜用的是一块口径5厘米焦距80厘米的平凸透镜，是以前邮购的，切记一定要平凸透镜，双凸和新月型的凹凸透镜不好，做出来的效果很差，主要是色差大和琦变非常厉害。一块合用的镜片一般是口径和焦距比为1：8或1：15之间，比如口径为5厘米的镜片，按1：15来算，5X15=75厘米，我们这块是80厘米还是可以的。如果按1：8来算即5X8=40厘米，意思是说一块口径5厘米的镜片，焦距在40-80厘米之间都是合用的，做出来的望远镜成像还是好的，低于或者超过这个范围太多做出来的望远镜成像就会很差了，就像你到二元店买一块口径10厘米的放大镜，它的焦距只有30多厘米这样，它的比例远远
低于1：8的范围，只有1：3这样子，这种镜片是不行的，做出来观察到的图像琦变非常厉害，除非你只打算做一个给小孩子玩的玩具。

          镜片我用白板纸（厚纸）来卷制外筒，主要是为了方便安装到物镜筒身上，卷的厚度由你所拥有 的物镜筒内径来决定，卷到直径大小刚好放进物镜筒内为准。如果你的物镜筒也是自己卷制的，那就可以省掉这一步了，直接把物镜筒卷到和物镜的直径大小一样即可。物镜口径5厘米，要做一个3厘米的光栅，因为不是消色差镜片，色差还是有的，只能以牺牲口径的办法来消除了。如果你从网上花个几百块钱弄一块消色差的镜片那这个光栅就可以省了，还不会牺牲口径的集光量。

          物镜筒我是用一些硬纸筒来做的，大家可以到喷绘的地方去问人家要，这些废纸筒对于喷绘工场的人来说只是一些废物，占他工场的地方，你问他们要他们是非常没有意见的，而且还不用你花钱，相当于你帮他处理垃圾，呵呵。

        用此种硬纸筒来做镜筒是非常不错的，有硬度还有一定的强度和吸潮性，有一些朋友可能会建议用白色PVC下水管来做镜筒，这种塑料管有强度又薄，做下水管很好，做望远镜不行，因为它光滑的内壁，加上是白色，对光的反射太厉害，通过透镜光会在内壁里造成多次漫反射，对成像的质量影响不是一般的大，而是毁灭性的破坏，在此奉劝大家一句，此法不可取，如果你一定要用此法也不是没有解决的办法，那就是在内壁贴一层黑色的绒纸，如此一来就显得非常的麻烦。我们这块物镜的焦距是80厘米，物镜筒的长度只能比焦距略短20厘米左右，因为每个人的视力不一样，我们还要制作一目镜筒来调节，以应对不同视力的人观看。一般在工场得到的硬纸筒都比较长，大家可以用锯子根据镜片焦距来锯短纸筒。

接下来做目镜，此类镜片是大家最容易找得到的，几乎地摊上都可以买到，在这里我用的是修理钟表的那种放大镜，大家看过我发表的“自制复式生物显微镜”就知道它是什么样子的了，因为我做这个望远镜用的目镜和那个显微镜的一样，是通用的，当然，你也可以用其它的镜片，镜片的来源就是多种多样了，焦距用3厘米左右的两块可以组成一个焦距2.5厘米左右的复合目镜，如果要做到消色差，两片镜片的距离是单片焦距的三分之二，焦距可以缩短到原来单片焦距的四分之三，这个比例是在其它制作望远镜的书上看到的，但按我的经验，把两块镜片直接问隔三毫米左右，可以缩短一半的距离。像图中这种大倍率放大镜用来做目镜也是非常不错的，它的放大倍率在5倍左右，焦距和修钟表的放大镜一样，在4厘米左右，用三块，其时用两块也是可以的，用一块也行，但放大倍率就小了，如果有单块焦距3厘米的镜片更加好，两块就可以了，把焦距做到2厘米左右就可以了，这样这部望远的放大倍数就是80厘米÷2.5厘米=32倍，如果目镜焦距做到2厘米，那么它的放大倍数就是40倍，如果你得到焦距为1厘米的放大镜，那这台望远镜的放大倍率就达到80倍。望远镜的放大倍率是物镜焦距除以目镜焦距等于放大倍数，我们不能为了一味的追求放大的倍数而忽略了成像质量，在口径相同的情况下，放大倍数越高，画面越暗，大倍数在白天观景和晚上看月亮还可以，看星星就没有必要了，就算你的放大倍数是200倍，从望远镜中看去仍然是一个小光点。

        接下来我们要制作目镜筒，因为物镜筒我们用了喷绘材料的硬纸筒，目镜筒只能自己卷制来配合物镜筒了。目镜筒用250克左右的白板卡纸（牛皮纸之类的厚纸也行）来做，多卷几层，达到一定的厚度，感觉有一定的强度就行了。我一般是卷4-6层这样子，因为白板卡纸本身有一定的硬度，又方便卷曲，卷出来的镜筒有强度又带点弹性，非常适合。卷好后可在内壁做一光栅，最好是几个光栅，根据镜筒的长度来制作，我做最多达到三个，即在目镜筒里隔几厘米就做一个光栅，这样子可有效的减少光在内壁的漫反射，令观察不再受到杂光的影响，对成像质量有很大的保障。接着就做一个目镜接筒，主要是把目镜插入，方便更换不同焦距的目镜以组成不同的放大倍率。

        目镜接筒可按图示方法来做，最后用胶水粘在目镜筒上即可，为了美观可在物镜筒和目镜筒的外面粘上一层音箱纸、墙纸之类的胶纸，颜色可以根据个人自己的喜好来粘贴，不一定要黑色，其时贴红木那木纹也是很好看的，或者银白色的铝箔纸也是不错的，不过本人还是比较喜欢传统的黑色。

        至此一架望远镜基本完成，不过此时观看的景物是倒的，就是上下颠倒的，这对天文观测影响不大，因为星星和行星基本都是圆形的，也无所谓正反了，如果白天用来观景的话，在视觉上感觉就没那么舒服了，此时可以做一个正向镜来改善这种视觉，正向镜其时就是一面镜子，通过它可以把倒转的图像再倒一次变成正向的了，但左右却癫倒了，不过这对观看来说影响也不大了。正向镜的外壳用包装纸箱的瓦楞纸来做，有厚度和一定的强度而且材料易找和便于粘贴，里面粘一块小镜子，最好是那种镀铝镀在表面的镜子，比如很投影机或幻灯机里面拆出来那种，一般的普通镜子也行，但只能用来白天观景，晚上用来看星星和月亮之类的不好，因为镀膜在玻璃的下面，加上玻璃有一定的厚度，光线在斜射时，会在玻璃表面和玻璃下面的镀银层之间发生多次反射，镜子越厚，多次反射的现象越明显，此时观看到的星光会由一个按渐变的距离变成多个。这对观察造成不必要的影响，所以最好能用银子或铝镀在表面的那种反射镜，而且镜面要平，不然图像会琦变的。

        上面那些都做好后，一架望远镜基本上就完成了，但是只能用手握着来观察对像，这对观测来说是一件很吃力的事，一直用手举着来观察对象，会因为手的抖动影响对被观测物细节的观测，时间长了手也会感觉很酸，此时一个望远镜镜架就显得非常重要。

        望远镜的支架可以多种方式，最常见的是三角架形式，在这里我把它简化了，用一根方条跟一块厚木板搞掂了，其结构可以从图中看到。结构简单但它实用，制作也简便，材料易找。

 

        在此说一下，正向镜用普通小镜子也是可以的，要求不高的也看得过去，白天观景没有一点影响，你几乎看不出多次反射的影响。因为工作忙的缘故，一直没有完成和发表此篇文章，让大家久等了，在此说声抱歉了，如果看不清楚图片，注册了极客迷网站会员的朋友可以在我的会员相册中观看或下载更多的高清相片，因为版面和篇幅所限，很多图片不能在此一一上传，喜欢的朋友可到我相册里观看。

        其时在心中一直都想自己磨制天文望远镜的镜片，可惜时间不足，只有不断的在心中叨念有空了找齐材料自己磨制镜片，必竟现在想找一块称心的镜片不是那么好找的了，自己磨制镜片也不是一件很难的事，主要是你要有耐心和细心，自制还可以让自己学到更多的东西和锻炼动手的能力，希望有磨制镜片历程的朋友也能把自己的过程和方法心得介绍分享一下，让更多的人能够喜欢上DIY。

                    大家看到的图片可能显示不完整，不过不要紧，可用鼠标点击一下图片即可跳出完整大图，可能是因为图片太大的缘故吧，上次发制作显微镜的文章也是这样，没办法，大家只好辛苦一点了。