Телескоп обзор конструкции + как сделать своими руками

Подключение смартфона

Развитие мобильных технологий в последнее десятилетие идет стремительными темпами: современные смартфоны оснащены уже достаточно качественными камерами, чтобы их можно было приспособить для микросъемки. Основная задача – соосно разместить объектив камеры смартфона и окуляр микроскопа. При этом вся конструкция должна обладать хорошей жесткостью, чтобы во время манипуляций с оптическим прибором смартфон не смещался, и изображение не исчезало из поля зрения.

На рынке Украины представлен только один достаточно качественный фотоадаптер от компании Konus, а именно Konus Adapter for Smartphone and Digital Camera. Он состоит из двух направляющих, крепления на окуляр либо окулярную трубку, площадки с переходником для установки смартфона и вспомогательной планки для устройств с большим объективом.

Направляющие и дополнительная планка выполнены из металла, а площадка с креплением смартфона – из качественного пластика. Направляющая большего размера позволяет регулировать положение смартфона по вертикали: амплитуда перемещения – 95 мм. С помощью меньшей направляющей настраивается положение смартфона в горизонтальной плоскости: диапазон перемещения – 75 мм.

У обеих направляющих есть фиксаторы положения, которые позволяют жестко зафиксировать площадку со смартфоном. Если вы снимите адаптер с микроскопа, а затем установите заново, то перенастраивать положение телефона не придется.

Площадка адаптера, на которую монтируется переходник для смартфона, имеет две прорези (см. рис. выше): они необходимы для регулировки расположения смартфона относительно окуляра. Проще говоря, вы можете либо вплотную придвинуть глазок камеры к окуляру, либо, наоборот, отодвинуть его. В нижней части переходника мы видим три отверстия: служат они для регулировки положения смартфона в зависимости от расположения глазка камеры на его корпусе.

Максимально допустимая диагональ смартфона – 5.5 дюйма: устройства с большей диагональю в адаптер просто не поместятся. Вес адаптера – 400 г, но учтите, что к этой цифре прибавится еще и вес смартфона. В итоге получим довольно увесистую конструкцию, которая может повлиять на устойчивость микроскопа.

Вся эта конструкция – телефон с адаптером – устанавливается на окулярный тубус микроскопа (или в 3-й оптический порт). Крепление напоминает тиски, но не с прямыми «губками», а с изогнутыми: для простоты этот механизм будем называть хомутом. Максимальный диаметр хомута – 45 мм, а значит, адаптер подойдет к любому оптическому прибору.

«Губки» у хомута прорезинены и не царапают зажимаемую поверхность. Если у используемого микроскопа окуляр металлический – можете смело крепить адаптер на окуляр; если пластиковый – рекомендуем устанавливать адаптер на окулярную трубку.

Пожалуй, этой информации будет достаточно, чтобы вы смогли пользоваться данным адаптером. Переходим к следующему способу получения картинки с микроскопа.

Микроскопы компании Nikon

Микроскопы торговой марки Nikon занимают высшую ступеньку. Это современные микроскопы, в которых конструкторы интегрировали самые новые и современные инновационные технические решения и возможности мировой науки и техники.

По сфере применения микроскопы компании Nikon подразделяются на следующие группы:

• биологический микроскоп;
• стереомикроскопы.

Биомедицинские или биологические микроскопы Nikon используются для современных биологических и медицинских исследований по изучению живых организмов и объектов, а также для автоматизированных и многоцелевых лабораторных анализов.

Среди биомедицинских Nikon выделяются следующие модельные ряды:

• Микроскоп Nikon Eclipse Е;
• Микроскоп Nikon Eclipse Ci;
• Микроскоп Nikon Ni;
• Микроскоп Nikon Ti.

Стереомикроскопы Nikon позволяют оператору наблюдать трёхмерный объект исследования с возможностью получения вполне естественного изображения.

Среди стереомикроскопов Никон выделяются следующие серии моделей:

• Микроскоп Nikon SMZ1270/1270i;
• Микроскоп Nikon SMZ800N;
• Микроскоп Nikon SMZ25/SMZ18;
• Микроскоп Nikon SMZ745/745T;
• Nikon SMZ660;
• Nikon SMZ445/460.

Документация(фиксирование) изображения.

Интеграция современных микроскопов Nikon с цифровыми камерами позволяет вести непрерывное наблюдение за рассматриваемыми объектами с одновременной фиксацией и записью их изображений. Цифровые камеры, в настоящее время широко применяются для наблюдений за живыми организмами, а также в других отраслях науки и техники.

Компания Nikon выпускает следующие цифровые камеры:

Nikon DS-Fi2 Nikon DS-Qi1 Nikon DS-Vi1 Nikon DS-Fi1c Nikon DS-Ri1

• цифровую камеру Nikon DS-Fi2;
• цифровую камеру Nikon DS-Qi1;
• цифровую камеру Nikon DS-Vi1;
• цифровую камеру Nikon DS-Fi1c;
• цифровую камеру NikonDS—Ri1.

Лучшие электронные микроскопы для школьников и студентов

Levenhuk DTX 500 LCD

Здесь вместо традиционных окуляров установлен жк-дисплей с диагональю 3,5 дюйма. Возможность увеличения: от 20х до 500х. Прибор работает от встроенного аккумулятора, оптика допускает ручную фокусировку до 150 мм.

Плюсы:

• Фото и видеосъемки можно сохранять на карту памяти (формат microSD);
• На измерительном столике нанесена размерная шкала;
• Равномерное распределение подсветки благодаря 8 светодиодам с возможностью регулировки яркости;
• Совмещается с большинством популярных программных оболочек: Win (от ХР до 10) и Mac версий 10.6-10.10;
• Возможность делать снимки с разрешением от 1,3 до 12 Мп, соответственно, фотографии получаются размером от 1280х1024 до 4288х2848 рх;
• Яркость и баланс цветов легко регулируются вручную на самом мониторе.

Минусы:

• Программа с установочного диска запускается только после подключения микроскопа к компьютеру;
• Нет возможности установить видеоокуляр;
• Времени на зарядку аккумулятора уходит столько же, сколько на автономную работу – 2 ч.

Покупатели называют этот микроскоп наиболее функциональным и удобным. Он автоматически выполняет замеры параметров исследуемого объекта и выводит их на экран.

Sititek Микрон Space

Очень удобный и предельно простой в обращении USB-микроскоп с увеличением от 50 до 400 крат. Питается от трех батареек АА, продается сразу в жестком кейсе – для удобства и безопасной переноски. В комплекте идет камера 1,3 Мп с подключением к компьютеру через USB-шнур 2.0/1.1 или к телевизору (проектору) через кабель AV.

Плюсы:

• Возможность снять камеру или весь рабочий блок, если необходимо рассмотреть крупный предмет, не помещающийся на столике;
• Можно пользоваться традиционным оптическим окуляром;
• Двухсторонняя подсветка для изучения прозрачных и непрозрачных предметов;
• Удобное регулирование zoom с помощью поворотного колесика;
• В комплекте идут стекла, инструментарий и даже образец для изучения, что для электронных микроскопов редкость.

Минусы:

• ПО устанавливается только на системы Windows XP, 32-битную Vista и «семерку»;
• Маркий белоснежный корпус.

Благодаря возможности работы от батареек микроскоп можно использовать «в поле». А съемная камера позволяет применять его для изучения предметов разных размеров и под любым углом.

Bresser Junior DM 400

Недорогой школьный микроскоп имеет варианты кратности 20х, 80х и 350х, а также камеру 1,3 Мп. Однако предназначен он только для просмотра тонких предметов, пропускающих свет. В комплекте идет несколько уже готовых образцов.

Плюсы:

• Плавная регулировка – колесиком на корпусе;
• Есть встроенная диодная подсветка – питается от компьютера через USB-шнур;
• В комплекте идут предметные стекла для подготовки собственных образцов для изучения;
• Достаточно широкий набор совместимого ПО Windows – от ХР до «десятки»;
• Длительная гарантия – 5 лет;
• Дает снимки с разрешением 1280х1024 рх.

Минусы:

• Нет верхней подсветки для изучения объемных непрозрачных объектов;
• Работает только при подключении к компьютеру и не предполагает автономного использования.

Микроскоп

Микроскоп применяют для получения больших увеличений при наблюдении мелких предметов. Увеличенное изображение предмета в микроскопе получается с помощью оптической системы, состоящей из двух короткофокусных линз – объектива O₁ и окуляра O₂ (рис. 6.1.2).

Объектив даст действительное перевернутое увеличенное изображение предмета. Это промежуточное изображение рассматривается глазом через окуляр, действие которого аналогично действию лупы.

Окуляр располагают так, чтобы промежуточное изображение находилось в его фокальной плоскости; в этом случае лучи от каждой точки предмета распространяются после окуляра параллельным пучком.

Мнимое изображение предмета, рассматриваемое через окуляр, всегда перевернуто. Если же это оказывается неудобным (например, при прочтении мелкого шрифта), можно перевернуть сам предмет перед объективом. Поэтому угловое увеличение микроскопа принято считать положительной величиной.

Как следует из рис. 6.1.2, угол зрения предмета, рассматриваемого через окуляр в приближении малых углов,

Приближенно можно положить d = F₁ и f = l, где l – расстояние между объективом и окуляром микроскопа («длина тубуса»). При рассматривании того же предмета невооруженным глазом

В результате формула для углового увеличения микроскопа приобретает вид

Хороший микроскоп может давать увеличение в несколько сотен раз. При больших увеличениях начинают проявляться дифракционные явления.

У реальных микроскопов объектив и окуляр представляют собой сложные оптические системы, в которых устранены различные аберрации.

Какой монокуляр выбрать?

При покупке монокуляра следует принимать во внимание его основные характеристики. Именно от них во многом зависит, в каких условиях прибор лучше всего покажет себя

В заключение предлагаем вам советы профессионалов, которые помогут правильно выбрать оптику. Активные и пассивные модели. Пассивные устройства представляют собой приборы, функциональные исключительно в условиях хорошей освещенности. Если предстоит выполнять наблюдение за объектом в вечерние и ночные часы, предпочтение лучше отдать активным приборам с инфракрасным подсвечиванием.

Размер объектива — цветовая сила устройства зависит именно от этого параметра. Чем меньше объектив, тем менее качественной получится картинка, зато и масса подобных приборов невысока. Поэтому при выборе устройства необходимо определиться, какой критерий для вас критичнее — мобильность или увеличенная кратность. Золотой серединой охотники считают модели с диаметром объектива на уровне 45-50 мм.

Оптическая стабилизация. Устройство со стабилизатором стоит очень дорого, но зато полученная картинка не трясется, даже если вы приближайте её в 25-30 раз. Оптимальный вариант в случае, если во время работы вы не имеете возможности установить штатив. Регулировка диоптрий. Когда монокуляр покупается для совместного использования несколькими людьми с разной остротой зрения, понадобится возможность диоптрийной регулировки. Подобный прибор с легкостью нивелирует до 5 диоптрий.

Дальномерная сетка — этот критерий имеет значение для военнослужащих и охотников. Сверившись с данными монокуляров и выполнив несколько вычислений, посредством специальной шкалы они могут определить расстояние до объекта наблюдения. Степень защиты. Влагостойкость, защита от пыли, противоударные характеристики — все они имеют больший или меньший вес в зависимости от условий эксплуатации прибора.

Материал. Наибольшим качеством отличаются модели с металлическим корпусом, предусматривающим прорезиненные вставки. Это не только предохранит оптическую часть, но и предупредит выскальзывание. Выбирая монокуляры, учитывайте и цену. Если вы планируете покупать бюджетную модель — не ждите от нее высокой кратности увеличения картинки, такие характеристики обойдутся намного дороже

Обращайте внимание на изготовителя. Выше всего ценится немецкая и японская оптика, которая отличается долговечностью и надежностью

Ну и, наконец, перед покупкой удостоверьтесь в качестве призматического устройства. Для этого проведите небольшой эксперимент и попытайтесь прочитать надписи на расположенных поблизости зданиях.

Что это такое и зачем нужны?

Монокуляр будет настоящим подспорьем в туристических походах, в ходе поездок по новым местам. Он незаменим во время охоты и на рыбной ловле. Однако те же функции выполняют бинокль и подзорная труба, поэтому для начала необходимо разобраться, в каких случаях используют эти девайсы.

Подзорная труба — пригодится людям, которые ждут от оптического устройства высокой кратности приближения в сочетании с компактностью и маловесностью. В тоже время этот прибор имеет внушительную длину, потому не всегда удобен в поездках.

Покупка монокуляра станет оптимальным выбором для продолжительных путешествий. Такой девайс можно взять с собой в поход на природу, а также на городскую экскурсию. Единственный недостаток инструмента — низкая, по сравнению с биноклем и подзорной трубой, кратность увеличения.

Монокуляры обладают следующими характеристиками.

• Увеличение — одно из самых важных свойств прибора. Кратность приближения составляет 6-50 раз, для типовых инструментов этот параметр соответствует 10. Для примера: птица, летящая на удалении 1 км, будет видна так, словно она летит в 100 метрах от наблюдателя.
• Широкий угол обзора — зависит от диаметра объектива. Чем он больше, тем лучше. Это свойство пригодится даже в театре.
• Просветление линз — позволяет чётче передавать картинку в сумерках или при выключенном освещении за счёт специального покрытия, улучшающего качество изображения.
• Оптический стабилизатор — нейтрализует дрожание картинки. Это очень полезная опция, но она встречается преимущественно в дорогих моделях. Для бюджетных монокуляров можно приобрести штатив, который также легко справляется с проблемой дрожания.
• Инертные газы между линзами — такое дополнение препятствует запотеванию монокуляров при перепаде температуры или во влажную погоду. Эта конструкционная особенность позволяет прибору переносить даже самые экстремальные условия.
• Ударопрочность — это качество, необходимое в любой ситуации. По-настоящему незаменимо во время походов и путешествий.

В сравнении с биноклем, монокуляр обладает весомыми преимуществами.

• Одна рука всегда остаётся свободной. На первый взгляд это может показаться не столь важным. Но если вам приходится одновременно держать клюшку для гольфа или карабин, то это преимущество будет несложно оценить.
• Калибровка фокуса под один глаз полезна для людей, у которых имеет место диоптрическое расхождение. В такой ситуации монокуляр позволяет добиться четкости картинки, что крайне проблематично в случае с двойным фокусом.
• В сравнении с биноклем, монокуляр более мобилен. Он имеет небольшие размеры и занимает мало места в чемодане. При желании его можно носить в кармане либо сумке.

Предельная звёздная величина (m)

Предельная звёздная величина, которая видна в телескоп, в зависимости от апертуры:
m=2.1+5*lg(D), где D – диаметр телескопа в мм., lg — логарифм.
Если возьмётесь расчитывать, то увидите, что предельная звёздная величина,
доступная нашему глазу через самый большой «магазинный» телескоп с апертурой 300мм — около 14,5m.
Более слабые объекты ищутся через фотографирование и последующую компьютерную обработку кадров.

На деле значения будут немного отличаться из-за разницы световых потерь в разных конструкция телескопов.
При одинаковой апертуре D, выше всего предельная звёздная величина в линзовых телекопах-рефракторах.
В зеркальных рефлекторах потери выше — очень грубо можно отнять 10-15%.
В катадиопртиках потери самые большие, соответственно и предельная звёздная величина самая маленькая.
Также велики потери в биноклях из-за наличия нескольких преломляющих призм — их я имел ввиду, дав диаметры 32 и 50 мм.
То есть, в биноклях предельная звёздная величина будет гораздо меньше табличной. На сколько — зависит от качества марки бинокля, в частности от качества просветляющего покрытия всех поверхностей — это нельзя предсказать для всех моделей.
Сложные и дорогие окуляры тоже задерживают свет за счёт большего количества линз — неизбежная плата за качество изображения
(хотя, их качественные просветляющие покрытия частично снижают этот недостаток).
То есть, при одинаковой апертуре, в линзовый телескоп-рефрактор с самым простеньким окуляром вы увидите максимум возможного при данном D.
Но, поскольку, рефракторы больших диаметров дороги, то за те же деньги можно взять гораздо более апертуристый рефлектор и увидеть значительно больше.

Как сделать рефлекторный телескоп своими руками?

Телескопическую систему вполне доступно сделать своими руками. Требуется только желание и определённый набор комплектующих деталей, а также кое-какой инструмент. Список комплектующих деталей следующий:

• вогнутое зеркало,
• линза (увеличительное стекло),
• трубка картонная (тубус),
• малая картонная трубка (10 см, диаметр 3 см),
• малая картонная трубка (10 см, диаметр 2,8 см),
• плоское зеркало 2*2 см,
• деревянная палочка (штырь).

Список инструментария для производства работ:

• рулетка,
• двусторонний скотч,
• лента гаффа,
• изоляционная лента,
• ножницы,
• резак по картону.

Этап №1: определение фокусной дистанции

На первом этапе производства работ потребуется определить «фокусное расстояние» («фокусную дистанцию») используемого в конструкции вогнутого зеркала. Для определения этого параметра необходима солнечная погода и удобное место в условиях улицы (однако не исключено и в помещении).

Намного удобнее измерить фокусную дистанцию работая в паре с партнёром, когда один манипулирует зеркалом, а другой измеряет дистанцию с помощью рулетки

Нужно поместить лист белой бумаги таким образом, чтобы иметь возможность сфокусировать на этот лист световую точку, отражённую зеркалом от солнца. Удалением или приближением зеркала к бумажному листу следует добиться появления чёткой яркой точки света на бумаге. При таком положении измерить расстояние от зеркала до листа. Это и будет искомый параметр фокусного расстояния.

Этап №2: Подбор трубчатой части на телескоп

На следующем этапе производства работ потребуется подобрать (или изготовить) картонный тубус (трубку), подходящую по внутреннему диаметру под диаметр используемого вогнутого зеркала. Соответственно, размер длины тубуса должен быть не менее того параметра, что был получен в процессе определения фокусного расстояния.

Пример монтажа второй картонной трубки с окуляром на основной трубе телескопа, изготовленного своими руками, где ранее было установлено рефлекторное зеркало

В области одной конечной части картонного тубуса необходимо закрепить вогнутое (рефлекторное) зеркало, направив зеркальную поверхность внутрь трубной области. На расстоянии десяти (10) сантиметров от зеркала потребуется оставить метку. Здесь необходимо проделать отверстие в стенке тубуса под вставку второй картонной (или иной) трубки меньшего диаметра.

Внутри этой трубки с натягом помещается ещё одна, внутри которой монтируется окуляр. Эту третью трубку нужно изготовить с таким расчётом, чтобы обеспечить достаточно плотную посадку в первичную трубу. Но при этом обеспечить возможность вдвигать или выдвигать, тем самым обеспечивая подстройку фокуса в небольших пределах.

Этап №3: Установка отражающего зеркала

Как показано на картинке выше, несколько ниже от границы установленной окулярной трубки намечается точка. Здесь проделывается отверстие под ось, на которой закрепляется отражающее прямое зеркало. В качестве вращающейся оси для самодельного телескопа применяется деревянная палочка.

Вот, примерно, такая конструкция регулятора отражающего света получается, когда делается простая конструкция на телескоп своими руками

Деревянная ось пропускается через отверстия, проделанные в стенках основной картонной трубы. Внутри трубы на ось закрепляется прямое зеркало. В результате получается регулируемая отражательная система. Вот, в принципе, и вся конструкция – вполне работоспособная, позволяющая наблюдать, к примеру, за состоянием поверхности Луны.

Заключение

Это, конечно же, один их нескольких возможных вариантов исполнения телескопической системы своими руками. Есть способы другие, например, изготовление прямоточной конструкции, только на линзах без зеркал. При желании отыскать конкретную информацию на то, как сделать телескоп своими руками, можно всегда. На нашем ресурсе тоже будут публиковаться материалы такого рода и в дальнейшем.

При помощи информации: Unawe

Типы подсветки

Дни, когда единственным вариантом сбора света для микроскопа было зеркало, ушли в прошлое. Современные приборы оснащены электрической подсветкой, а значит, возможность работы с микроскопом не зависит более от условий освещения. Остановимся на самых распространенных типах подсветки.

Лампа накаливания

Освещение лампой накаливания – наиболее дешевый в производстве тип подсветки. Вольфрамовые лампы характеризуются стабильным свечением, но для микроскопии это не лучший вариант. Основные недостатки ламп накаливания перечислены ниже.

Теплый спектр излучаемого света: такое освещение заметно искажает цветопередачу оптики

Для образовательной сферы это не так уж важно, однако серьезные задачи с такой подсветкой не решаются.
Очень большое тепловое излучение: оно может убить исследуемых живых существ или иссушить препараты на слайдах.
Типы ламп не стандартизованы: бывает сложно найти подходящую для данной модели микроскопа.
Невозможно регулировать интенсивность свечения.

Светодиодная подсветка

LED (Light-Emitting Diode) – новейшая технология, применение которой дает множество преимуществ.

1. Светодиоды потребляют крайне мало энергии: это позволяет выпускать даже переносные микроскопы, работающие от аккумуляторной батареи.
2. LED-лампы излучают свет холодного спектра, наиболее предпочтительный для исследования прозрачных образцов.
3. Осветители на светодиодах могут быть оборудованы диммером для плавного регулирования яркости.

Изначально LED-подсветкой оснащали в основном микроскопы студенческого уровня. Но последующие достижения в области LED- технологий сделали эти лампы ярче, надежней и долговечней, поэтому они быстро завоевали популярность в профессиональной сфере.

Галогеновая лампа

Галогеновую подсветку применяют на медицинских и исследовательских приборах. Лампы такого типа дают мощный поток света и всегда комплектуются регулятором яркости. На монокулярные микроскопы галогеновую подсветку почти не устанавливают из-за чрезмерной для такой оптической системы яркости, зато для бинокулярных моделей мощность светового излучения как раз оптимальна.

В микроскопии используются и другие виды подсветки – например, флюоресцентные кольцевые осветители. Но служат они весьма частным целям, и в общем обзоре останавливаться на их описании не имеет смысла.

Объектив и окуляр

Объектив конструктивно закреплен в револьверной головке микроскопа, что позволяет установить на микроскоп сразу до 4-х объективов, что позволяет в процессе работы быстро увеличивать или уменьшать увеличение. В более дешевых моделях или микроскопах начального уровня применяется один объектив, изменение уровня увеличения в таких микроскопах осуществляется через замену окуляров.

Объективы бывают сухие, с водной (дистилированная вода) или масляной (синтетическое или растительные масла) иммерсией. Как правило иммерсионные объективы обладают увеличением от 40 и более крат.

На оправе объектива указывается увеличение объектива и числовая апертура NA — максимально полезное увеличение. Дополнительно на объективе указывается информация о длине тубуса микроскопа и толщина покровного стекла.

Окуляры бывают монокулярные, бинокулярные и тринокулярные. Монокулярные насадки оснащены только одним окуляром, бинокулярные насадки имеют по одному окуляру на каждый глаз. Тринокулярные насадки состоят из бинокулярной и монокулярной окуляров.