Як самому виготовити головне дзеркало для невеликого рефлектора системи Ньютона
Ще зовсім недавно придбати будь-яку оптику, придатну для виготовлення досить потужного телескопа хорошої якості було вкрай важко, майже неможливо, особливо любителям, які живуть на периферії. Зараз ситуація змінилася: різні фірми пропонують пристойний асортимент астрономічних дзеркал, комплектів оптики, аксесуарів. Хорошим варіантом для початківців, на мій погляд, є придбання комплектів оптики і інших вузлів через інтернет-магазин журналу "Звіздар". Таке рішення дозволяє порівняно недорого і в короткі терміни обзавестися телескопом апертурою 110 -150 мм, за своїми параметрами наближається до інструментів Новосибірського приладобудівного заводу.
Однак "загони" астрономів-любителів, які намагаються, і часто успішно, виготовити оптику для своїх телескопів самостійно, не рідшають! Причини можуть бути різні: допитливість, бажання побудувати телескоп більшої апертури (все-таки оптика великого діаметра дорога) або цікавою оптичної схеми. Але починати потрібно з малого - з виготовлення 100 - 150 мм дзеркала, яке може бути основою для конструювання хорошого "ньютоновского" рефлектора. Це і буде нашим завданням: придбання знань, навичок, оволодіння основними прийомами роботи на конкретному прикладі роботи над 115-мм дзеркалом.
Кілька слів про специфіку виготовлення оптичних деталей. Відмінною особливістю такого роду роботи є висока точність, або, говорячи технічною мовою, малі допуски на геометричні параметри виробів. Якщо говорити про астрономічному дзеркалі, то такими параметрами є форма і шорсткість (точніше "гладкість"), що відбиває. Поверхня одиночного дзеркала здатна будувати неспотворене зображення світиться точки ( "зірки") тільки, якщо вона має форму параболоїда. Таке дзеркало називається "параболічних" і застосовується в якості об'єктива для більшості рефлекторів Ньютона. Крім того, якість зображення залежить від якості полірованої поверхні, існуючі мікронерівності можуть розсіювати відображаються світло і знижувати контрастність слабких об'єктів, створювати ореоли навколо яскравих. Зрозуміло, що величина відступів від параболоїда і розмір микронеровностей повинні бути значно менше довжини хвилі світла. На практиці встановлено, що ця величина складає
Довжина хвилі світла / 8 (так званий критерій Релея).
Для жовто-зелених променів, до яких найбільш чутливий людське око, ця величина становить
0,56 мкм / 8 = 0,07 мкм.
Як же досягти такої високої точності, адже вищезгадана величина зникаюче мала і не піддається традиційним методам вимірювання? Це і буде розглянуто в наступних розділах. Скажу тільки, що ми будемо робити не параболічне, а сферичне дзеркало. Чому? Тому що виготовити його значно легше, причому, якщо поверхня сфери не буде відрізнятися від поверхні параболоїда більш, ніж на 1/8 довжини хвилі світла, то вона буде працювати не гірше останнього. Це зрозуміло з критерію Релея. Давайте тепер порівняємо окружність і параболу. Чим вони відрізняються?
З малюнка видно, що коло має однакову кривизну в усіх точках. Парабола ж володіє змінної кривизною, яка максимальна в вершині параболи, а з віддаленням від вершини зменшується.
Видно також, що на якомусь своєму відрізку парабола дуже близька до окружності, а далі ці криві розходяться. Саме цю ділянку, стосовно сферичної поверхні, нас і цікавить.
Для того, щоб форма поверхні сферичного дзеркала не відрізнялася від параболоїда на величину більше 0,07 мкм, воно має задовольняти певним співвідношенням діаметра D і радіуса кривизни R. При цьому треба мати на увазі, що:
R = 2F,
де "F" - фокусна відстань дзеркала.
Складемо невелику табличку:
Мінімальна співвідношення F / D для сферичних дзеркал