Телескоп и его создание

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова» (ФГБОУ ВО «ХГУ им. Н. Ф. Катанова») ИНСТИТУТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК И МАТЕМАТИКИ Кафедра МФИТ Проектирование и изготовление телескопа Курсовая работа По дисциплине «Общая физика» Абакан, 2024

Выполнила:

Валева Арина Алексеевна

Группа МФ-31 Курс 3

Научный руководитель:

Гафнер Светлана Леонидовна

Док.физ.-мат наук, профессор кафедры МФИТ

Методология исследования

• Актуальность исследования: Создание современного телескопа, обладающим высоким качеством изображения в пределах достаточно большого углового поля, представляет собой весьма сложную научно-техническую проблему, требующую для своего решения огромных финансовых затрат. Поэтому тщательный анализ проблем создания телескопа и сегодня остаётся весьма актуальной задачей.
• Проблема исследования : Возможность собрать телескоп своими руками.
• Объект исследования : Телескоп
• Предмет исследования : Исследование оптических свойств телескопа, сделанного своими руками.

Цель исследования:

• Цель работы : Изучение истории создания телескопа и его практического применения. Собрать телескоп в домашних условиях, проверить его работоспособность и провести сравнения с другими телескопами.

Задачи исследования:

• Собрать и изучить теоретический материал о телескопе, его видах, устройстве, основных расчетных характеристиках.
• Собрать самостоятельно телескоп из подручных материалов.
• Сравнить его с другими похожими телескопами.
• Сделать выводы по результатам сравнения.

История создания телескопа

410 лет назад, в 1609 году, итальянец Галилео Галилей, впервые наблюдая через телескоп небесные тела, смог разглядеть кратеры на Луне, отдельные звезды Млечного Пути и спутники Юпитера.

Рефлектор Ньютона

Одним из существенных искажений, которые мешали работе астрономии, был хроматизм, когда изображение становилось нечетким и у него появлялись яркие цветные контуры.

Чтобы избавиться от хроматических аберраций, англичанин Исаак Ньютон, экспериментировавший в 1660-е годы с оптикой, решает заменить выпуклую линзу на сферическое зеркало.

Время гигантов

В 1976 в СССР был открыт БТА (Большой телескоп азимутальный), установленный в Специальной астрофизической обсерватории на горе Семиродники около Нижнего Архыза. Это был первый телескоп с альт-азимутальной компьютеризованной монтировкой.

Основные работы по телескопу выполняли предприятия, входящие сегодня в холдинг «Швабе»: Лыткаринский завод оптического стекла и Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова. По сей день зеркало БТА диаметром 605 см является самым большим по массе.

Устройство телескопа

Оптический телескоп представляет собой трубу, имеющую  объектив  и  окуляр  и установленную на  монтировке , снабжённой механизмами для наведения на объект наблюдения и слежения за ним.

Задняя  фокальная плоскость  объектива совмещена с передней фокальной плоскостью окуляра. В фокальную плоскость объектива вместо окуляра может помещаться  фотоплёнка  или  матричный приёмник излучения .

Виды телескопов:

• Оптические телескопы
• Радиотелескопы
• Космические телескопы

Основные расчетные характеристики телескопа

• Апертура и фокус

• Кратность(увеличение):

• Разрешение

Разрешающая сила:

δ

• Проницание 

Проницающая сила:

М = 2.1 + 5 lgD

• Поле зрения телескопа
• Светосила объектива телескопа

Изготовление модели телескопа в домашних условиях

Материалы для изготовления телескопа:

• Выпуклая собирающая линза диаметром 30мм и фокусным расстоянием 50мм, плоско-выпуклая рассеивающая линза диаметром 75мм и фокусным расстоянием 30мм. (3,4 диоптрии)
• Две пластиковые бутылки большего и меньшего диаметра.
• Бумага, молярный скотч, клей, ножницы, двусторонний скотч.

Увеличение телескопа

Можно использовать следующие формулы для вычисления:

F=df/d+f, где d-это расстояние от предмета до линзы, f-это расстояние от изображения до линзы.

D=1/F, где D-это оптическая сила линзы, а F-это фокусное расстояние.

Т.к фокусное расстояние линз нам известно, F1=50мм(обьектив), а F2=30мм(окуляр).

Следовательно можно определить кратность увеличения телескопа:

T=F1/F2, T=0,05м/0,03м= 1,6 кратное увеличение.

Возьмем две бутылки и обрежем их: у одной обрежем середину, оставив только горлышко, у другой обрежем дно.

К горлышку одной из бутылок на двусторонний скотч приклеим рассеивающую линзу(которая поменьше).

Обрежем горлышко у второй бутылки и приклеим на двусторонний скотч собирающую линзу (которая побольше).

Обклеим края бутылок молярным скотчем.

Заклеим большую часть бутылки картоном, либо бумагой любого цвета. Обклеим молярным скотчем все части бутылок, чтобы было красиво.

Чтобы использовать сделанный телескоп, достаточно, вставить часть с большей линзой в часть с меньшей.

Выводы:

В работе над проектом был решён ряд задач:

• Рассмотрена история создания телескопа.
• Рассмотрены основные расчётные характеристики и устройство телескопа.
• Сделан телескоп из подручных средств, найдена кратность увеличения сделанного телескопа.

Мною был изготовлен простейший телескоп, с помощью которого можно разглядеть созвездия и лунные кратеры. Минусы моего телескопа: малое увеличение, отсутствие устойчивого крепления и аберрация. Из плюсов: он лёгкий и бюджетный.

Спасибо за внимание!