望遠鏡裝配實習報告

2021-09-28 18:25:56 字數 4458 閱讀 4168

專業實習報告

1.實習地點:西安工業大學北方資訊學院

2.實習時間:2023年6月22日至7月2日

3.實習內容:在老師和的帶領下,學習並組裝10×25屋脊雙筒望遠鏡的裝配

4.指導老師:朱春燕

一雙筒望遠鏡結構與原理

雙筒望遠鏡(以下簡稱「雙筒鏡」)具有成像清晰明亮,視場大、攜帶方便、**便宜等優點,很適於天文愛好者用來巡天和觀測星雲、星團、彗星等面狀天體。

簡介:如果你過去一直使用高倍率、長焦距的天文望遠鏡,也許還沒有意識到自己已經失掉了很多觀測的樂趣,那麼請試用一下雙筒鏡,你一定會被視場中平時未曾欣賞過的美景深深的陶醉。由於雙簡鏡有著廣泛的用途,所以在市場上它的品種繁多,效能也相差很大。

雙筒望遠鏡是一樣很有用的天文觀察工具。你可以用它來**一場球賽、演唱會或是天上的飛鳥。你也可以用它來欣賞兩百萬光年之遙的銀河、月球上的坑洞、圍繞木星的幾個衛星及無數星星

許多人都錯以為雙筒望遠鏡在天文觀察上沒有作為。事實上,它是很多資深的天文觀測者喜愛的工具。

特點: 對初學者,它是進入天文觀測之門的門票。雙筒望遠鏡並不貴,你只須花個數百塊錢就可以買到一副不錯的雙筒望遠鏡了。

每副雙筒望遠鏡都標有一組數字如 7x50之類。雙筒望遠鏡規格上的第乙個數字 "7" 就是倍率,第二個數字 "50" 就是指鏡頭直徑。七倍的機型是一種暢銷機型,會讓**的每一樣物品拉近七倍。

你還可以選購 10x、16x, 可能你認為天文用途上高倍率是必要的,其實不然。一付 7x 雙筒望遠鏡就夠好了,而且接下來我們還會論及 7x 所擁有的優點超過大部份的高倍率機型。

原理 :

雙筒鏡採用的是折射系統,可分為伽利略式和克卜勒式兩種。伽利略式雙筒鏡結構簡單,光能損失小、鏡筒較短、**也較低,但是,它的放大率一般不能超過6倍,放大率再增加,視場就會迅速減小,視場邊緣變暗。成像質量也會下降,所以這種雙筒鏡用得較少。

現在常見的是克卜勒式雙筒鏡,它的視場比伽利略式的大,而且成像更加清晰,但克卜勒式雙筒鏡成的是倒立的像,為了得到正像,在它的光路中加有轉像稜鏡或轉像透鏡,這些轉像裝置在地面觀測中是必不可少的。但像的倒正對天文觀測來說無關緊要,不過正像望遠鏡可以給初學者找星帶來方便。

光學效能:

正規雙筒望遠鏡的典型結構

表示望遠鏡效能的引數有6個,它們是口徑、放大率、視場、相對口徑、極限星等和分辨本領。介紹這6個引數的書籍和文章很多,本文不再贅述,這裡只結合雙筒鏡的特點作一簡單說明。

雙筒鏡的口徑、放大率和視場一般都標在鏡身上。口徑和放大率用兩組數字表示,例如「10×50」表示這架雙筒鏡的放大率為10倍。口徑是50公釐;再如「7×~15×35」表示放大率在7倍至15倍之間可調,口徑是35公釐。

放大率和口徑是反映雙筒鏡效能的最重要的引數。選購時要特別注意。用於天文觀測的雙筒鏡應選擇口徑大一些的,這樣可以看到更多的天體。

那麼放大率是否也是越大越好呢?不是的。放大率的選擇要根據觀測的需要來確定。

當口徑相同時。用較高的放大率可以看到較多的恆星,但對於星雲之類的面狀天體來說,在低放大率時看起來卻比高放大率時更亮些。而且隨著放大率的增高,視場還會變小。

與天文望遠鏡相比,雙簡鏡的優勢就在於它的視場大和適於觀測面狀天體,所以用於天文觀測的雙筒鏡放大率不宜過高。

現在市場上常見一種變倍雙筒鏡,它的放大率在一定範圍內可連續變化,這樣它便具有廠多架定倍雙筒鏡的功能,使用起來比較方便。變倍雙簡鏡的缺點是視場小,結構複雜。成像質量不如定倍率的雙筒鏡。

視場是反映望遠鏡效能的另乙個重要引數。與天文望遠鏡不同,雙筒鏡的視場經常不以「度」作單位給出,而是給出在1000公尺(碼)處能看到的景物的最大寬度。如「131m/1000m」或「393ft.

/1000yd。」表示用這架雙筒鏡能看到1000公尺(碼)處的景物的最大寬度為131公尺(393英呎)。天文愛好者都習慣使用角度來表示視場的大小,它們之間很容易換算。

對於上面的第乙個表示式,視場:

θ=131÷17.5=7°.5

考慮到1碼等於3英呎,對第二個表示式,視場:

θ=393÷52.5=7°.5

雙筒鏡的視場是由稜鏡和目鏡的設計決定的。口徑和放大率相同的雙筒鏡視場往往不同,大視場能給觀測帶來不少方便。但視場邊緣的像質往往較差,**也較貴。

雙筒鏡的相對口徑(即口徑與物鏡焦距的比值)比一般的天文望遠鏡大,而面狀天體在望遠鏡中的亮度與相對口徑的平方成正比,這就是雙筒鏡比天文望遠鏡適於觀測面狀天體原因。在許多雙筒鏡的說明書中經常提到「出瞳直徑」。它是相對於入瞳直徑(即望遠鏡的口徑)而言的,它是由物鏡匯集的光束進入觀測者時的直徑。

在數值上等於物鏡直徑與放大率的比值,如10×50的雙筒鏡出瞳直徑就是50mm/10=5mm。出瞳直徑越大.成像越亮。人眼瞳孔直徑在完全黑暗的時候最大,為7公釐,所以出瞳直徑不應大於7公釐,否則一部分光線就會因為無法進入瞳孔而白白損失掉。

一般來說。用於天文觀測的雙筒鏡出瞳直徑在7公釐左右為宜。通常認為7×50型雙筒鏡最適於天文觀測,它的出瞳直徑為7.

1公釐,成像清晰明亮,視場較大,一般為6~70,而且重量輕,易於手持觀測。隨著年齡的增加,瞳孔的最大直徑會逐漸變小。30歲左右時為6公釐,40歲以上一般只有4.

5~5公釐。這時使用10×50的雙筒鏡較合適。

望遠望的極限星等m和解析度δ的理論值分別為

m=2.1十51gd140/d

(其中d為以公釐為單位的望遠鏡的口徑,δ的單位為角秒)。但是由於雙筒鏡的放大率較低及觀測時調焦不准、大氣抖動等原因,極限星等和分辨本領都達不到理論值。雙筒鏡的這兩個引數製造商一般沒有給出,使用者最好能自己動手測一下,這對於更好的利用雙簡鏡很有幫助。

在晴朗無月的夜晚,當昴星團上中天時,用雙筒鏡能看到的圖l中最暗的恆星的星等就近似等於它的極限星等。用雙筒鏡剛能分開的雙星中兩子星的角距即為它的實際分辨本領。雙星的資料可參閱有關星表。

出瞳距離:

出瞳距離是能夠看清整個視場時眼睛與目鏡的最後一片鏡片間的距離。它的大小對於戴眼鏡的近視患者非常重要,雖然摘掉眼鏡重新調焦後仍能看到清晰的像,但當需要用肉眼和雙筒鏡反覆交替觀測星空的時候就很不方便了。另外戴散光眼鏡的人如果摘掉眼鏡,無論怎麼調焦也是無法看到清晰的像的。

要戴著眼鏡看清整個視場,出瞳距離予少應為14~15公釐。當出瞳距離少於8公釐時,即使不戴眼鏡的人使用起來也會感到不方便。

增透膜:

當光線由空氣進入玻璃或由玻璃進入空氣時,大約有5%被反射掉。雙筒鏡每個鏡筒的物鏡、稜鏡和目鏡加在一起,一般有10~16個與空氣接觸的表面。如果這些表面未經任何處理,那麼入射光線因反射就要損失50%左右。

為減少這種有害的反射,現代的折射望遠鏡在各光學表面都鍍有單層或多層增透膜。多層增透膜的材料是氟化鎂。單層增透膜只對一種特定波長的光有最佳增透效果,對其他波長的光增透效果稍差,它可使每個表面光的反射減至1.

5%,如用於雙筒鏡的所有表面,光的透過率可超過80%。好的多層膜每個表面光的反射率只有約0.25%,如用於雙筒鏡的所有表面,光的透過率可達90~95%。

一般情況下,目視望遠鏡的單層增透膜對5500埃的黃綠光增透效果最佳,因為人眼對這種光最敏感。遠離這一波長的藍光和紅光的反射就多一些,因此我們看鍍了單層膜的鏡片是藍紫色或紅色的。鍍多層膜的鏡片呈淡淡的綠色或暗紫色,太厚的單層膜看起來也會呈現出綠色,已經發現國外有的製造商以此來充作多層膜,不過它反射出的光線比真正的多層膜要強得多。

稜鏡系統:

克卜勒式雙筒鏡一般靠轉像稜鏡得到正像,常用的如下兩種:

普羅稜鏡(porroprism)最常用的一種稜鏡。用普羅稜鏡的雙筒鏡較寬,兩塊物鏡的間距大於目鏡的間距,這樣在觀察近處物體時立體感強。有些緊湊的雙筒鏡採用倒置的普羅稜鏡,物鏡的間距小於目鏡間距,立體感也就減弱了。

普羅稜鏡易了製造,比同等光學質量的屋脊稜鏡便宜。

屋脊稜鏡(roofprism)體積較小而且可以使物鏡和目鏡位於一條直線上,因此常用於極緊湊的雙筒鏡。與普羅稜鏡相比,屋脊稜鏡有兩個主要的缺點,一是光線的損失多,成像較暗;二是對裝配精度要求高,難於製造,**也較貴,製造精良的屋脊稜鏡在效能方面可以趕上但不會超過普羅稜鏡。

可用於製造稜鏡的光學玻璃型號很多。廉價的雙筒鏡常用bk-7玻璃。較高階的用bak一4玻璃。

對著明亮的背景(如天空)觀察雙筒鏡的出瞳,如果像的四周被「切掉」了,它用的就是bk-7玻璃;bak-4稜鏡可以看到邊緣清晰而明亮的圓形。

二望遠鏡裝配流程:

1)目鏡的組裝

2)稜鏡的組裝

3)物鏡的組裝

4)連線板的安裝

5)鏡身與調節筒的安裝

6)鏡身與連線板的連線

7)物鏡、稜鏡、目鏡和鏡身的連線

8)望遠鏡的調校

三實習心得

為期三周的實習結束了,在參觀實習期間,我們在老師帶領下學到了很多,讓我對原先在課本上許多不很明白的東西在實踐觀察中有了新的領悟和認識。特別是在應用光學方面的知識,經過此次實習,以往抽象難懂的知識逐漸變得清晰了。

此次實習,我們不僅從中學到了知識和技能,更使我們學到了解決問題的方法。雖然實習時間並不長,也沒有足夠的時間將理論知識在實踐中完全消化,但是這種理論聯絡實際的實習過程卻大大提高了我們學習的興趣,在加深對知識理解的同時也感受到學習的快樂。再加上即將離開這個地方,實習讓我們同學與同學之間,同學與老師之間有了更多的接觸機會,促進了我們感情的交流,而且對我們的畢業設計有非常重大的指導作用。

高斌 b08010602

2023年9月22日

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