Mnozí amatérští astronomové si svůj první astronomický dalekohled sestrojili vlastníma rukama. Jistě lze namítnout, že současná nabídka dodavatelů poskytuje zájemcům rozmanitý výběr z velmi kvalitních a mnohem dokonalejších dalekohledů, avšak i jednoduchý domácí model má své výhody. Ty zahrnují nízké náklady, osobní propojení s přístrojem a užitečné poznatky o praktické konstrukci optiky, které lze následně využít při stavbě většího dalekohledu. Je proto užitečné pochopit základní principy, které stojí za refraktorem a jak je možné sestavit vlastní jednorázový přístroj z použitelných součástí.
Nejdůležitější částí každého dalekohledu je objektiv - v našem případě spojná čočka většího průměru. Objektivem do celého optického systému vstupují světelné paprsky a jeho úloha je vytvářet obraz pozorovaného objektu v tzv. ohniskové rovině. Obraz je skutečný a může být promítnut na papír. V jednoduchém refraktoru je funkci objektivu zastávat čočka z brýlí; musí být spojná a vhodně tvarovaná pro korekci dalekozrakosti. Pokud chceme zkusit zrcadlový systém, úloha objektivu by byla řešena zrcadlem, to však v našem návodu necháme stranou a zaměříme se na čočkové řešení.
Další částí optické soustavy je okulár, který zvětší obraz vzniklý v ohniskové rovině. Na rozdíl od objektivu má okulár malou ohniskovou vzdálenost a obvykle se skládá ze dvou či více čoček. U nás budeme počítat s okulárem, jehož ohnisková vzdálenost bude 30 až 50 mm. Pokud je okulár složený ze dvou čoček, měříme ohniskovou vzdálenost od středu systému. Z těchto údajů plyne délka trubice dalekohledu a jeho zvětšení: zvětšení je větší, čím delší je ohnisková vzdálenost objektivu a čím kratší ohnisková vzdálenost okuláru.
Nastavení parametrů a výběr materiálů pro domácí sestavení
Pro naši jednoduchou konstrukci počítáme s objektivem z brýlí pro dalekozraké (+1 dioptrie nebo +2 dioptrie). Čočka by měla mít kruhový tvar a neměla by mít výrazné optické vady. Ohnisková vzdálenost takového objektivu může být 500-1000 mm, průměr 25-50 mm. Brýlové čočky pro krátkozraké koriguje mínusová dioptrie, kterou nemůžeme použít pro tento projekt. Čočka s dioptrií +1 lze použít a ohnisková vzdálenost bude 1000 mm, s +2 dioptriemi - 500 mm.
Druhou částí optické soustavy je okulár vyrobený ze dvou čoček; jeho ohnisková vzdálenost bývá kolem 30-50 mm. Pro improvizovaný dalekohled lze použít i okulár ze slabšího mikroskopu, např. H 6x, s ohniskovou vzdáleností kolem 40 mm. Místo tom lze zkusit i objektiv fotoaparátu či zvětšovacího přístroje s ohniskovou vzdáleností kolem 50 mm a použít dvoučočkovou lupu s kolem 5x zvětšením.
Pro výpočet délky trubice a správného zaostření je vhodné provést zkoušky promítáním obrazu Slunce na papír: když obraz zabere správnou ohniskovou rovinu, můžeme změřit vzdálenost mezi kartónem a objektivem a získat ohniskovou vzdálenost brýlové čočky. Pozor: do Slunce se skrze dalekohled nikdy nedívejte.
Postup výroby trubice a upevnění objektivu
Trubice může být vyrobena z papírové lepenky, plastu či kovu; důležité je, aby nebyla pokřivená. Brýlovou čočku upravíme tak, aby zapadla do otvoru trubice. Připravíme dva pásky z plastu o šířce zhruba 10 mm, jejichž délka odpovídá obvodu vnitřního průměru trubky. Pásky stočíme do kruhu a postupně zkracujeme délku, až získáme prstenec, jehož konce se dotýkají po vložení do trubky. První prstenec zasuneme hluboko do trubky, na něj položíme čočku tak, aby vypuklá strana směřovala ven. Následně vložíme druhý prstenec, který čočku těsně přitlácí. Rovina čočky musí být kolmá k ose trubky. Objektiv upevníme pro zkoušku a zajistíme, aby se nemohla pohybovat.
Okulár pro náš dalekohled je vyroben ze dvou čoček ze dvou lup; můžeme použít pouzdra od šumivých vitamínů nebo jinou vhodnou trubičku s průměrem asi 27 mm a délkou cca 100 mm. Připravíme tři trubičky a tři zátky: z jednoho dřeň odřízneme dno a získáme trubičku pro okulár. Z druhé zátky vyřízneme kruhový otvor o průměru 8 mm a na druhé straně nasadíme čočku a upevníme ji prstencem. Do trubičky zasuneme nejprve upravený vršek zátky s první čočkou a následně kompletní zátku se druhou čočkou. Clona (stínítko) je vyrobená z plechu či silné neprůhledné fólie, tvar kruhu o průměru 27 mm a se středovým otvorem průměru 12 mm. Clona se vloží mezi okulárovou trubičku a čočku okuláru a musí být kruhovitá a přesně opracovaná.
Je důležité, aby všechny součásti byly přesně opracované: čočky ukotvené kolmo k ose a pevně upevněné. Výroba okuláru lze provést i s kovovou trubičkou a nástroji jako jsou výstružníky, ale pro domácí experiment může stačit i improvizovaný postup. Pro náš dalekohled lze dobře využít i menší okulár z mikroskopu a případně dodat výtah trubicí z papíru pro zasouvání. Dále budeme potřebovat trubičku s vnitřním průměrem kolem 30 mm a délku cca 150 mm pro zasunutí okuláru. Po namontování na tubus dalekohledu navineme textilní lepící pásku, čímž zvětšíme průměr trubky a pevně ji držíme v tubusu.
Montáž a nastavení délky tubusu
Na začátku práce připravíme tubus dlouhý 1000 mm (nebo 500 mm) a později zjistíme přesnou potřebnou délku podle použité optiky a jejího uložení. Nasadíme objektiv a změříme, jak hluboko se nachází objektivová čočka, abychom ji při finální montáži umístili na správné místo. Poté tubus nasměrujeme na Slunce a zjistíme, v jaké vzdálenosti za zadním okrajem tubusu se vytváří ostrý obraz na stínítku. Obraz by měl být přibližně 30 mm za zadním okrajem tubusu. Pokud obraz vzniká blíže, trubici zkrátíme; pokud obraz vzniká dále, trubku prodloužíme. Po úpravě délky dalekohled složíme a vyzkoušíme ostření pohybem tubusu okuláru. Pokud se ostření nedaří, tubus je buď příliš dlouhý, nebo krátký. Poté dalekohled rozebereme a vnitřek natřeme černou matnou barvou, aby se minimalizovalo odrazy světla. Dobrým postupem je vyčernit i vnější plochy, zejména pokud je tubus papírový.
Je důležité, aby obraz byl ostrý a zorné pole nebylo příliš malé; jednooký dalekohled dává obraz bez převrácení a s omezeným zorným polem, proto je možné jej částečně vylepšit clonou. Clonu lze vylepšit použitím kruhového tvaru s otvorem přibližně 12-20 mm, který lze vyrobit z víčka kazety na filmy nebo z dalších vhodných materiálů. Clona pomůže potlačit barevnou vadu, která vzniká z použití jednoduché spojky, a zároveň omezí světlost na okrajích obrazu. Pokud je průměr clonky menší než vnitřní průměr trubice okuláru, lze použít další redukce zátky. Důležité je, aby otvor clonky byl co nejvíce kruhovitý a opracovaný, aby obraz nebyl zkreslený.
Vybavení a způsoby upevnění na stojan
Při pozorování je vhodné dalekohled upevnit na stojan. Většina jednoduchých stativů se dá vyrobit i doma. Pro montáž na stativ lze použít destičku okolo 300 × 50 × 10 mm s otvorem pro šroub a dvě ocelové pásky nebo pryžové prstence; dalekohled se tímto upevní na destičku a zajistí se stabilita. Lze také zvolit dřevěný sloupek nebo kovovou trubku a spojit s velkou deskou pro větší stabilitu. Případně lze použít trojnohý skládací stojan pro větší mobilitu. Důležité je, aby ramena vidlice a objímka pro dalekohled byly pevné a pohybovaly se hladce, bez kývání. Před finálním použitím je vhodné zkontrolovat vyvážení a plynulost pohybů tubusu.
Potřeby, závěrečné úpravy a možná vylepšení
Po dokončení fyzické montáže je vhodné zkontrolovat, zda obraz odpovídá očekávanému zaostření při různých vzdálenostech. V případě potřeby lze použít barevné filtry mezi okulár a oko pro potlačení chromatické vady. Barevná vada (barevné kontury) bývá u jednoduchých čoček překážkou, ale clonou a filtry lze dosáhnout lepší kvality obrazu. Dlouhodobě užitečné je díky této konstrukci i vyrovnání teplotních změn a minimalizace kondenzace na vnitřních částech dalekohledu, především pokud se použije plněné dusíkem nebo jiným inertním plynem. Při testování s méně kvalitními čočkami může obraz ukazovat určité vnitřní vady; v tom případě je pro začátek vhodné zvolit menší průměr objektivu a větší zvětšení na vhodném okuláru.
Celý projekt ukazuje, že i s jednoduchými díly a improvizovanými prostředky lze postavit funkční jednooký dalekohled. Pomůže to pochopit zásady optiky a umožní zažít praktické poznatky o stavbě optických systémů, které mohou být v budoucnu využity při stavbě složitějších dalekohledů. Na konci projektu se můžete těšit na příjemný výsledek a na to, co pozorování noční oblohy obnáší z pohledu praktické konstrukce, včetně poznatků o ostření a potlačení optických vad.
V praxi takový domácí dalekohled může nabídnout krátery a pohoří Měsíce, fáze Venuše a Jupiterovy měsíce, stejně jako pozorování hvězd a mlhovin.
Možné přínosy a rozšíření
Tento domácí projekt otevírá výhled na praktické konstrukční dovednosti a inspiruje k dalším zkušenostem s optickými systémy. Zkušenost z práce s jednoduchou čočkou a okulárem může být základem pro větší a pokročilejší projekty, včetně zkoumání různých typů objektivů a zlepšení ostření. Studenti a nadšenci mohou experimentovat s různými dioptriemi a velikostmi čoček, aby dosáhli různých zvětšení a světelnosti a vyzkoušeli si, jak změny v délce tubusu a vnitřních rozměrů ovlivňují obraz.
Průvodce teleskopy Levenhuk: montáž hvězdářského dalekohledu pro začátečníky
tags: #jak #udelat #doma #jednooky #dalekohled