|
Chcesz wiedzieć więcej? Zamów dobrą książkę. Propozycje Racjonalisty: | | |
|
|
|
|
Science » Astronomy »
Projekt rozmieszczenia elementów optycznych Author of this text: Marcin Klapczyński
Po zakupieniu podstawowych elementów opisanych w poprzednim artykule, pozostaje nam do wykonania pięć podstawowych elementów
naszego teleskopu:
-
Tubus — w którym umieszczone będą wszystkie
elementy
-
Pająk — rusztowanie dla zwierciadła wtórnego
Cela — montaż zwierciadła głównego
-
Wyciąg okularowy — który posłuży do korekcji
ostrości obrazu
-
Statyw Dobsona — na którym będzie obracać się
tubus
Zanim jednak zabierzemy się za budowanie
czegokolwiek, należy wykonać plany rozmieszczenia elementów optycznych w tubusie. Do tego celu można wybrać dwa programy freeware:
Najważniejsze w całym układzie
jest odpowiednie wycięcie w tubusie otworu na wyciąg okularowy oraz adekwatne
umieszczenie pająka i celi. Do projektu wystarczy formuła poniżej, powyższych
programów należy użyć w celu dodatkowej weryfikacji.
Rycina 73. Wymiary niezbędne podczas planowania
rozmieszczenia zwierciadeł i wyciągu w teleskopie. (Na podstawie Cash-Le
Pennec [ 1 ]). Patrz wyjaśnienia
poniżej.
A + B = długość ogniskowej,
C = odległość od końca tubusu do powierzchni
odblaskowej zwierciadła głównego, zależy od rozmiarów celi i grubości zwierciadła,
D = odległość od końca tubusu do środka otworu na wyciąg
okularowy,
R = promień tubusu,
Fh + 2 cm = wysokość wsuniętego wyciągu okularowego plus
2 cm tolerancji (różne okulary, różne oczy obserwatorów).
Załóżmy, że długość ogniskowej wynosi A + B = 1200
mm, wysokość wyciągu okularowego Fh + 2 cm = 40 mm (+20 mm), promień tubusu R
= 128 mm, a odległość od końca tubusu do powierzchni odblaskowej zwierciadła
głównego C = 100 mm. Należy użyć następnie poniższego wzoru:
A = (A+B) — [R + (Fh + 2cm)]
Czyli w tym przypadku:
A = 1200 — [128 + (40 + 20)] = 1012 mm
Aby uzyskać odległość od końca tubusu do środka
otworu na wyciąg okularowy:
D = A + C
D = 1012 + 100 = 1112 mm
Należy kilka razy przeliczyć tę wartość, aby nie wyciąć
otworu w złym miejscu, warto również zachować wycięty krążek. Aby upewnić
się, czy projekt nie ma żadnych negatywnych skutków na działanie optyki,
należy użyć wspomnianego wyżej oprogramowania. Ja przedstawiam projekt
teleskopu wykonany za pomocą NEWT, gdyż oprócz wymiarów daje on wiele użytecznych
informacji, włączając w to rozmieszczenie ewentualnych przesłon, użyteczne
wydruki i skaluje w rzeczywistości wykres w zależności od danych.
Rycina 74. Aby wprowadzić dane planowego teleskopu należy
kliknąć na 'Edit', potem na 'Specifications'. Wybieramy jednostkę
pomiarową w milimetrach. Opis poniżej.
Wpisujemy w każde pole:
|
Optics (Optyka)
Primary Diameter — średnica zwierciadła głównego
Focal Ratio — światłosiła — podziel długość
ogniskowej przez średnicę zwierciadła głównego
Diagonal Minor Axis — mniejsza przekątna zwierciadła wtórnego
Tube (Tubus)
Tube Inside Diameter — wewnętrzna średnica tubusu
Tube Thickness — grubość ściany tubusu
Focuser to Front of Tube — odległość środka wyciągu
do przodu tubusu
Mirror Face To Back of Tube — odległość powierzchni
odblaskowej zwierciadła głównego od końca tubusu
Focuser (Wyciąg Okularowy)
Focuser Height — wysokość wsuniętego wyciągu
okularowego
Spare
Focuser in Travel — dodatkowa tolerancja dla wyciągu
Additional Height for Camera — dodatkowa wysokość dla
mocowania aparatu fotograficznego
Focuser Inside Diameter — wewnętrzna średnica wyciągu okularowego
|
Jeśli chcemy wykonać przesłony o takiej samej średnicy
wybieramy opcję 'Fixed Diameter Baffles'. Kwestia wykonania przesłon
zostanie omówiona później.
Rycina 75. Po wprowadzeniu danych pojawi się schemat
teleskopu. Powiększenie wyciągu można uzyskać klikając na 'View', następnie
na 'Create focuser window'. Wymiary można wyświetlić również klikając
na 'View', następnie na 'Dimensions'.
Promień środkowy oznaczony jest na zielono, promień na
granicy w 100% oświetlonej strefy na czerwono, promień na granicy w 75% oświetlonej
strefy — na żółto. Schemat oprócz symulacji odbicia promieni pokazuje również
rozmieszczenie przesłon. Na dole ekranu pojawi się tabela, która powinna wyglądać w ten sposób:
Rycina 76. Jeśli wymiary są
odpowiednie, dane w tabeli będą pokazane w czarnym kolorze. Czerwony kolor
pojawi się, gdy elementy zostaną rozmieszczone w zły sposób. Opis poniżej.
Diagonal
too small to admit 100% ray: NO/YES |
Zwierciadło wtórne zbyt małe, aby odbić promienie z w
100% oświetlonej strefy: NIE/TAK |
Jeśli pojawi się YES, należy zastosować większe
zwierciadło wtórne, albo umiejscowić pająka bliżej początku tubusu.
Vignetting
of 75% ray at front aperture: None/YES |
Winietowanie promieni w 75% oświetlonej strefy na początku
tubusu: NIE/TAK |
Jeśli pojawi się YES, należy wykonać tubus o większej średnicy.
Vignetting
at focuser of 100% ray: None/Yes
Vignetting
at focuser of 75% ray: None/Yes
|
Winietowanie promieni w 100% / 75% oświetlonej strefy na
wyciągu: NIE/TAK
|
Jeśli pojawi się YES w którymkolwiek przypadku, należy
zastosować krótszy wyciąg (najlepiej niskoprofilowy) albo/i wyciąg o większej
średnicy wewnętrznej. Można wypróbować również różne średnice tubusu.
Winietowanie to przyciemnienie obrazu, które
zachodzi za każdym razem, gdy stożek światła zatrzymuje się na przeszkodach
zanim dotrze do okularu. Najczęstszym problemem jest wyciąg okularowy; wysokie i wąskie wyciągi zwiększają ryzyko odcinania promieni. Użycie szerokiego,
niskoprofilowego wyciągu może być najlepszym rozwiązaniem w tym przypadku.
Winietowanie może nastąpić również, gdy tubus posiada zbyt małą średnicę
bądź gdy przesłony są zbyt wysokie.
Gdy klikniemy na 'Edit', następnie 'Display
Baffle List' pojawi się okno
przedstawiające rozmieszczenie przesłon. Przesłony mogą mieć tą samą średnicę,
bądź sukcesywnie zmniejszającą się ku zwierciadle. W drugim przypadku należy
usunąć tą opcję ze 'Specifications', wtedy jednak ich wykonanie będzie
trudniejsze.
Rycina 77.
Umiejscowienie przesłon mierzone od końca tubusu oraz ich średnica. W tabeli przedstawiono przesłony od końca tubusu do zwierciadła wtórnego (seen thru
diagonal), poniżej przesłony od zwierciadła wtórnego ku początkowi
tubusu (seen past diagonal) oraz średnicę przesłony początkowej (front
baffle).
Do czego potrzebne są przesłony? Ich zadaniem jest redukcja odbicia światła
wewnątrz tubusu, które może spowodować utratę kontrastu obrazów. Niepożądane
światło może pochodzić np. z pobliskiej lampy ulicznej czy samochodów.
Nadmierna ilość światła może pochodzić nawet z Księżyca w pełni albo z jasnych planet. Tak więc oprócz wyczernienia tubusu matową farbą, warto
zainstalować przesłony, zwłaszcza gdy będziemy obserwować niebo w mieście.
Odpowiednio umieszczone zapewnią, że odbite światło nie będzie docierało
do zwierciadła wtórnego. Nieprawidłowo rozmieszczone mogą spowodować
powstawanie zawirowań powietrza, dlatego też powinny znajdować się
relatywnie blisko siebie. Wystarczy postępować według planów NEWT, można również
poeksperymentować dodając dodatkowe przesłony ponad otworem wyciągu.
Istnieje wiele sposobów zamontowania przesłon. Wykonać je można z cienkiego drewna lub metalu, muszą być przy tym matowe i wyczernione. Najłatwiejszym
jednak sposobem, który przedstawiam również w moim artykule, jest wykonanie
przesłon z matowej pianki izolacyjnej służącej do uszczelniania okien.
Jeśli nie jesteście przekonani co do przesłon, możecie spróbować
wpierw z tylko wyczernionym tubusem i zainstalować je później. W Internecie
toczy się od dawna debata na temat użyteczności przesłon. Ja jestem ich
zwolennikiem i również polecam ich zainstalowanie. Nigdy nie miałem problemów z kontrastem, a większość obserwacji prowadziłem w rozświetlonym mieście.
Rycina 78. Przesłony zapobiegają wewnętrznym
odbiciom światła, które mogą zdarzyć się nawet w dobrze wyczernionym
tubusie. Zauważcie, że na zdjęciu po lewej, mimo że było one wykonane w jasnym pokoju, widać tylko dwie przesłony, wnętrze teleskopu jest ciemne. Zdjęcie
po prawej przedstawia widok przez otwór wyciągu okularowego — zauważcie jak
ciemnieje tubus po każdej przesłonie (w środku widać zwierciadło wtórne).
Jeśli powrócicie do artykułu
Teleskop newtonowski — co to jest?,
zwróćcie uwagę na Rycinę 2, gdzie widać przesłony oświetlone lampą błyskową.
NEWT daje również możliwość obliczenia powiększenia
zastosowanych okularów. Można również pokombinować z różnymi wariantami,
klikając na 'Edit', następnie na 'Eyepieces'.
Rycina 79. Wpisując długość ogniskowej okularu i jego pole widzenia możemy uzyskać jego powiększenie (power) oraz średnicę
źrenicy wyjściowej (exit pupil).
Aby wyświetlić możliwości teleskopu należy
kliknąć na 'View', następnie na 'Display Performance Info'.
Rycina 80. Teoretyczne właściwości teleskopu.
Przetłumaczone poniżej.
|
Teoretyczna wykrywalna wielkość gwiazdowa dla
obiektywu o średnicy 203 mm wynosi 13.3m .
Zasłonięcie powierzchni zwierciadła głównego
przez zwierciadło wtórne wynosi 4%, co powoduje redukcję w zdolności do
zbierania światła.
Teoretyczna rozdzielczość obiektywu o średnicy
203 mm wynosi 0,57 sekundy kątowej.
Zasłonięcie średnicy zwierciadła głównego
przez zwierciadło wtórne wynosi 19%, co ma wpływ na jakość obrazów poprzez
zwiększenie dyfrakcji i obniżenie kontrastu.
Maksymalne użyteczne powiększenie wynosi 400x
(50x na każdy cal średnicy).
Minimalne użyteczne powiększenie
wynosi 29x (dla źrenicy wyjściowej o średnicy 7mm).
Kątowe pole widzenia dla w 100%
oświetlonej strefy wynosi 0,4934 stopnia (porównaj z artykułem opisującym
wybór zwierciadła wtórnego).
Jej średnica wynosi 10,21 cala.
Kątowe pole widzenia dla w 75%
oświetlonej strefy wynosi 1,241 stopnia. Jej średnica wynosi 25,67 cala.
|
Po przeanalizowaniu planów i ewentualnych poprawkach w projekcie, można
wszystkie dane wydrukować w jednym dokumencie za pomocą opcji 'Print'. Po
ukończeniu planów można zabrać się za budowę poszczególnych elementów.
<<< Wybór dodatkowych elementów
||| Wykonanie celi, pająka, tubusu i wyciągu >>>
Footnotes: [ 1 ] Ray Cash-Le Pennec jest aktywnym działaczem The San Francisco
Sidewalk Astronomers
(Chodnikowi Astronomowie z San Francisco),
klubu który zrzesza entuzjastów popularyzujących eksplorację nieba wśród
przypadkowych przechodniów miejskich chodników. Jednym z założycieli SFSA
jest John Dobson — twórca statywu, który rozpowszechnił teleskopy na
niespodziewaną wcześniej skalę. Autorzy wyrazili życzliwą zgodę na przetłumaczenie,
reprodukcję i modyfikację planów w serwisie Racjonalista.pl. « (Published: 30-06-2006 Last change: 10-07-2006)
Marcin KlapczyńskiUkończył biologię molekularną na Uniwersytecie Adama Mickiewicza w Poznaniu. Pracował jako Research Specialist in Health Science w Department of Anatomy and Cell Biology na University of Illinois w Chicago. Obecnie pracuje jako Associate Cell Biologist / Histologist w Abbott Laboratories (Illinois). Specjalizuje się w ekspresji białek 'od zera', hodowlach linii komórkowych, symulacji in vitro procesów zachodzących w komórkach. Jego pasją jest teoria ewolucji, w szczególności ewolucja systemów biochemicznych i pochodzenie życia we Wszechświecie. Number of texts in service: 22 Show other texts of this author Number of translations: 1 Show translations of this author Newest author's article: Wykonanie statywu Dobsona, złożenie i kolimacja teleskopu | All rights reserved. Copyrights belongs to author and/or Racjonalista.pl portal. No part of the content may be copied, reproducted nor use in any form without copyright holder's consent. Any breach of these rights is subject to Polish and international law.page 4887 |
|