__Страница_01
__Страница_02
__Страница_03
__Страница_04
__Страница_05
__Страница_06
__Страница_07
__Страница_08
__Страница_09
__Страница_10
__Страница_11
__Страница_12
__Страница_13
__Страница_14
__Страница_15
__Страница_16
__Страница_17
__Страница_18
__Страница_19
__Страница_20
__Страница_21
__Страница_22
__Страница_23
__Страница_24
__Страница_25
__Страница_26
__Страница_27
__Страница_28
Текст
                    АКАДЕМИЯ НАУК СССР
ВСЕСОЮЗНОЕ
АСТРОНОМО-ГЕОДЕЗИЧЕСI<ОЕ ОБЩЕСТВО
М.С.НАВАШИН
ИНСТРУКЦИЯ
,~ К ИЗГОТОВЛЕНИЮ
'~. , \~ САМОДЕЛЬНОГО
~
ЛЕСКОПА~ЕФЛЕКТОРА
'.
~1
\
'.. ~
ИЗДА ТЕЛ Ь С ТВО АКА ДЕМ ИИ НАУК СССР
Москв а 1962


Ответственный реда к1 ор член-корреспондент АН СССР Д. Д. МАКСУТОВ
;. ); ..i; •r ВВЕДЕНИЕ За десять лет, протекшие со времени выхода в свет первого издания настоящей инструкции, интерес к любительскому теле скопостроению непрерывно усиливался, а значе ни е •последнего прогрессивно возрастало. В соотвектвии с этим все более ощу ­ щается недостаток л итературы по любительскому телескопо· ~т роению . Пр едлагаемая инструкция предназначена для начинающих н теоретически мало подготовленных любителей. П оэтому мы огра ничиваемся лишь описанием изготовления наиболе е про­ стого ньютонов ско го рефлектора со сферическ и м зеркалом . Однако не следует думать, чrо такой инструмент не способен дать хороших результатов. Н апротив, за исключением тех слу­ чаев, где важно ·большое относительное 011верстие или большое поле зрен ия (например, для наблюдення комет и искусственных спутников), он практичеС'ки не уступит самому лучшему теле­ скопу. В ~сравнении же с рефр актором одинакового сво бодного отвер стия он в бол ьшинстве случаев окажется лучше. . Нет никакого сом нения в том, что для любителя-одиночки или для коллективов астрономов-любителей рефлектор продол­ жает оставаться единственным доступным ин струме нтом- (осо­ бЕ'нно если имеется в виду сколько-н ибудь силь ный инструмент) . Однако купить его негде. Зато изготовление рефлектора своими с илами не только вполне возможн о, но само по себе служит 11ревосходны м средством для сер ьезно го -изучения основ · конст­ рукции астрономических инстр у ментО'В, а главное - для усвоения практики обращения с ними и даже практики наблюдений. Само ~собой разумеется, что многое за ви сит от тех ниче ских навыков, способностей и от матер и альных возмож ностей. Мы имеем в виду лиц средней подготовки и притом не облащнощи х специальным оборудованием, вроде токарного · станк·<:l и . пр. Р азумее'I'ся, читатель, имеющий в своем распоряжении такое оборудова·ние, доС11игнет большего, особенно в отношении мон­ тwро·вки своего инструмента. Последня я задача ·нами рассматри­ вается наиболее кр атко, так как механическая часть телескопа 3
не может быть как следу ет изгото влена без соответстве нн ого оборудован ия. Постройка ·совершенного штатива для сколько- нибудь силь­ вого инструмента •пред1с тавляет самостоятельн ую задачу, едва ли более простую, чем изготовление оптической части телеско п а. П оэтому читатель н а йдет ниже вполне доста точные указан ия в основном для изготовления оптической части рефлектора, при­ том относительно мощного. Если же о н захочет снабдить свой и11струмент столь же совершенной установкой, ему, почти навер ­ но е, придется прибегнуть к помощи мастерской, это, впрочем, F :О Рис. !. Схема рефлектора системы Н ьютона а:- главное вогнутое зерк ало . образующее 11зображею1е светила в F (r11anныii фокус); б - маленькое плоское зеркальце. поставленное nеред фокусом 11од уг.~ом n 45° J< опт ич е~ко ii оси, отражает конус лучей в боковое отверстие трубы, где ег о рассматривают в окуляр О; в - труба еще полбеды, так ка 1.; всегда можно н айти механ~rка, который с большей ил и мень шей степенью совершенства выполн ит заказ. Но в изготовлении ГJ1авной части инструмента - е 1·0 оптики - любитель может рассчитывать только на свои силы. Если же настоящей уста новJ<и до поры до врем ени сделать и не удастся, то, как чит атель увидит ниже, это н е столь страшно, так как ряд интереснейших н аблюден ий можно проводить · почти без всякоi'r установки, правда, ценой значител ьн ых неудобств. Нуж но сказат ь напе р ед, что рекомендуемые ниже приемы вовсе не единственные приго дные для нашей цели. Напротив, поч ти каж~ую наш у задачу можно решить разл ичными спосо­ бами. Одн ако, ради краткости, нам пришлось в большинстве случаев выбиратъ какой-либо один из возможных способов; при выборе состав ител ь , ра зум еется, отдавал предпочтение испытан­ ному им л ично. Напомни м , что телескоп систем ы Ньютона (рис . 1) состоит из вогrrутого зерr<ала ( « гл авно го зеркала» ), служа щего объек­ тивом, · И Из маленького плоского зерка льца («всп омогател ь ­ ного » йли «диаго нального») . поставленного под углом в 45° к оПtИче·N~о й · оси и отбр·асывающего лучи , отраженные гл ав ным
зеркалом вбок, в отверстие, сделанное в стенке трубы, где ло­ мещает.ся окуляр или фотопластинка . Строго говоря, телескоп может дать без)llпречное изображение лишь в том случае, еtсли поверхность его гла·вного зеркала имеет параболическую (пра­ вильнее, параболоидальную) форму. Но если относитель­ но е от верст и е, т. е. отношени е по п еречни1<а зеркала к его фок усному расстоянию не превосходит определенной величины, то, как показывает расчет, практически можно без ущерба для де.т~а обойтись зеркалом просюй юферической (шаровой) формы. Его изготовл е ние несравненно проще. Дальше мы будем иметь в виду именно такое сферическое зеркало , изготовление которого вполне под силу начинающему. Однако эт.о ни :в ·коем .случае не означает, 'Ч·т~о мы при этом жерт­ вуем каrчеств·ом инструм·ента ; малая с.в·етосила лишь немного су ж1ивает границьг rпр1им·енимос11и, на,лример, 1инст.румент де ­ лается менее прИflО:ДIНЫМ для 1-Шблюдения туманностей и ком·ет. Наблюдения Луны, Солнца, больших планет и звезд будут до­ ступны не хуже, а, пожалуй, даж е лучше, чем в случае. примене ­ ния инструмента одинакового диаметра, но с большим относи­ тельным отверстием главного зеркала. Расчет показывает, что чем ~больше диаметр сферического зеркала, тем меньше должно быть его относительное от.вер· ст и е; иначе и зображен•ия светил н е будут доста rочно отчетли­ вы. Зеркало диаметром в 100 мл-t может им еть относительное отверстие не с-вы ше 1 : 7,1, при диаметре 'В 150 мм оно не должно превосходи'l'ь 1 : 8, 1, а ~при диаметре в 200 мм нельзя переходить за 1 : 8, 9. Т ак.им образом, зеркало в 100 1ИЛ'f! должно иметь фокусное .расстояние не менее 71 см, зеркало в 150 м,и - не менее 122 см, а в 200 мм ;- не менее 178 см. Под'Ч ерк1ивае м , что это ·ни зшие теоретические пр еделы. На практик е лучше придерживаться бол•ее •строгих норм, например взяв для зерка · ла в 150 ,им фокусное расстояние в 130~ 14.0 см. Обратимся теперь к самому изготовлению телескопа. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГЛАВНОГО ЗЕРКАЛА 1. Материалы и приспособления Для и зготовления одного зеркала н еоб х одимы два стекл ян­ ных круга (диска) из толстого зеркального ( «иллюми наторно­ rо») стекла. Один из них будет служи ть для обработки ·второ­ го, из .ко'l'орого, ·в конце концов, получится зеркало. Гора здо 5
лучше в качестве материала для зеркала особое стекло «ПИ­ рекс», отлича ющеес я твердостью и главное очень низким тер­ мическ>Им коэффициентом (т. е. малым коэффициентом ра·сши­ рения); значение 'Последнего свойства станет нам скоро понят­ но. Однако и простое корабельное стекло вполне годится для зеркал диаметром не свыше 200-300 мл1. П уз ыри, камеш1ш, свили и прочие недостатки стекла н е страшны, лишь бы они не лежал и слишком близко к по;зерхнос ти. Очень важно, чтоGы стекло было достаточно то л сто и хоро шо отожжено. Согласно техническим нормам, 100-миллим етров ый ди ск долже н иметь тотц нн у не меньше 8 мл1, 150-ми.nл иметроаый - 18 мм, а 200-мил.лиметровый -- 32 м.м. К.а~< ни ст.ранным это может показаться неиск у шенном у чи­ тателю, слишком тонкое С1'екло буд~т гнуться от собст~венной ·ряжести ·и тем более прtИ обработке. Для того чтобы наско·лы<а ·Возмо1жно о слаб ить вред от и зги ­ ба ния стекла, необходимо принять предостор ожности, о кото­ рык мы скоро скажем, когда речь •пойдет о шлифовке. Если же · стекло плохо отожжено, то его может покоробить. Края дисков должны .иметь фаску, т. е. быть сто чены наискось; это можно легко сдел ать обыкновенным бр уском (л у чше карборундовым) при обильном смач иваНIИи водой. Есл и при шлиф.:>вке фаска сотрет.ся, ее надо обязательно ·Воз обнов·ить. Металл в •ка1честве матер·иала для зеркал ·облада·ет рядом преимуществ перед стеклом. Если удастся достать д иски из не­ ржа~веющей стали (марка ЭЖ-2 или ЭЖ-3), то .стоит попытать­ ся из·готовить металлическое з·еркало. Надо только вмети~ виду , что металл шлифуетс я во много раз медленнее, чем стекло; по­ этом у следует предварительно ·прид ать поверхностям прибли ­ з ительно нужн ую форм у (одному - вогнутую, другому - вы­ пуклую, см. дальше стр. 9) при помощи рашпиля или ща ­ бера. Ш лифующий материал (абраЗ1Ив) нужно иметь различной кру пности; самый кр упный (No 60-80) употр ебляется только для грубой шлифовки ( обдирки), при помощи .которой получа­ ют в стекле нужно е сфе рическое угл убление. Кроме самого кру пного сор та, нужно 1имет ь еще ряд бол·ее мелкозернистых сортов для грубой и тонкой шлифовки. Желательно иметь тр:и крупных сорта - 80, 120 и 200. Для тон.кой шлиф овки необхо­ димы наиболее мелкие сорта, так называе м ые м ин утник и: 1-, 5-, 15-, ЗQ- и 60-минутные. Бы стрее всего шлиф ует карборунд вследствие ов оей боль­ шой твердости, хуже- корунд ~или обыкновенный наждак . Если минутников достать не удастся, ro п р идется пригото­ вить их самому (из абраз11ва, ра стертого при первоначальной, грубой · шлифовке). Для отдел ения самых крупных частиц (примерно No 120 и 200) н уж но иметь соответствующие си та 6
(год•ится ткань для мукомольных сит -соот.ветс1'венных номе­ ров), более же мелкие отделяются отмучиванием. Отму­ чи1ван·ие производится таким образом. В объем•истую и доста- 1'очно высокую банку (не ниже 40 см) кладут стертый ка1рбо­ ру,нд :ил1и наждак, но ни ~в коем случае не оба вместе 1; затем нали.вают почти до ·краев водой, тщательно взбалтывают и дают отстаиват1:-ся. Сливая воду через 1, 5, 15, 30 мин ут, 1 час в другие, -со·вершенно чиогые посудины, мы разделим смесь Hi.1 фракции, состоящие из частиц все более и более мелких соот­ ветственно числу машут, в тече ние ~оторых они оста1вались в воде ~во взвешенном состояни•и. Самая мелкая фракция будет, конечно, 60-м.инутная (т. е. осевшая из воды, слитой после 1 часа отстаи.вания), -самая крупная - одномннутная. Минут­ ники лучше поД1вергнуть 1повтор·ному отмучиванию, чтобы навер­ ня.ка очистить от более крупных частиц, которые могли слу­ чайно в них поrпасть. Сливание надо 1Производить очень ос·гv ­ рожно. чтобы не взмутить осадка (лучше •при помощи сифона). Для изготовления пол'Ировальника ·необходим ы смола и ка­ н~ифоль. Смола лучше всего древесная (<<Jieю>), но ее можно, без особого ущерба, заменить и простым гуд.роном (употреб­ ляемым для асфальтирования). Самое гл авное - придать смо­ ле нужную твердость, что дос11игается при.бавлением достаточ­ ного количест.ва канифоли. Дальше мы будем подробнее гово­ рить о составе смолы. Полировка производится мельчайшим порошком красной окиси железа, лучшие сорта которого называются •кро1<усом. Лучший крокус можно п.риготовить обж·игом щавелевоки слого железа. Желтый .по·рошок щавелевоки-слого железа насыпают тонким слоем на железный лист и ставят в rорячо протоплен­ ную ·печь, где он быстро темнеет и начинает тлеть. Через 1- 2 М'И•н : все >0ргаН1ическое вещество сгорает и остается красно­ бурый мельчайший ·пороша.к окиси железа. На стоящий крокус можно, впр,очем, заме нить даже обыкновенной «мумией» в по­ рошке - кра1сной краской, употребляемой, между проч1им, для грунтовки крыш. Самое гла1Вное,- чтобы в к.року-се н е было крупных частиц, которые при полировке непременно 'Исцарапа­ ют зеркало. Поэтому его надо обязательно предварительно от­ мучивать и для .работы брать только самую верхнюю часть по­ рошка, ос·евшего •после ·взбалтывания ·с водой. Кроме того, нс .лишне пе.ред у.потреблен1Ием крокус расти.рать, лучше всеrо одним стеклом на другом стекле несколько большего размера. Чтобы стекла плотно соприка.сали•сь, их надо ·предвари"Гельно 1пришл·ифовать одно к другому 15 -минут.ным наждаком. 1 Карборунд и наждак имеют различный удельный вес и неодинаковую q>орму зерен; поэтому при отмучивании нельзя получить однородности фракций. 7
Самое главное для шлифов ки - иметь устой чи.в ый стол. Он может быть обыкновенной ~высоты, но таких ·размеров, чтобы мо жно было, ходя вокруг, легко доставать рука ми до ·середи­ ны. Вместо ·ст·ола часто советуют ~пользоваться боч.кой, напол ­ ненной для устойч и Еости песк·ом, юирпич ом и пр . ; годится крепкий ящик и т. п . Кроме того, нужна квадратная толстая гладко оструганная дос1<а, немного <бол ьшего размера, чем бу­ ду щее зе рк ало; на ней укрепляет один из стеклянных д исков при помощи трех ~равноотстоящих шурупов, пропущенны х в бу­ тылочные пробк·и или, Jr учше, пр оде тых сквозь короткие отрез­ ки резиновой трубки. Как уже указывалос ь, стеклянный д1ис.к, даже .и толстый , может п рогибат ься, особен но от нажима, необходимого при шлифовке; •изгибан·ие же обязательно вы зовет ·появ ление не­ п р а ви л ьностей, которые могут испортить зеркало. Для предот­ вращения это й опа·сности стеклянный диск надо класть не просто на доску, а сделат ь на ней тр и опоры из пробок (можн о рези но вых), располож~и.в их лад у глом 120° один отно си тельно другого, так, чтобы они пришл·и сь около удер живающи х д.и·ск трех ш ур упов. Та кой ·способ укрепления диска лучше всего обезо·пасит нас от вредн0tго изт.ибания стекла. Чт обы держать обрабатываемое .стекло , нуж но с.делать деревянну ю ручку в виде кружка д иамет.ром в 8-12 см (~в за­ в исимости от раз.мера iИзготовляемоrо з ерк ала), к ·•которому в центре п ривинчена «пуговка» .в 2-3 см тол щиной и 4- 5 см ..,ысотой. В ерхний юра й кружка, а та·кж.е и «пуговка>> должны быть х орошо закруглены, чтобы 1при ·работе они не натираJrи рук. Ру чку •пр·иклеивают к диску •следу ющим об.разом . Сред­ нюю часть д иска (-есл~и он не шлифован) ·надо заматир овать наждаком средней к р у;пности, разогреть ди ск и, смаз ав его сл ег.ка ск.ип:идаром , приложить к н ем у ручку, на которую пр ед­ в аrрительн о налита растопленная смол а. ПоJ<а смол а еще не застыла, надо поегар· аться лридать ручке центральное полож е­ ние. Обычн о она держится очень хорошо. Чтобы снять .ручку, достаточно уда рить по ней сбоку, не сильно, но резко. См о­ .~а отличается тем, что при рез 1<0м ударе разру шается, как хр упкое тело, а медленно действующей силе (нажиму) она, нап ротив, уступ ает, изм еня+я свою форму, как гу·стая жи:д ­ кость. Для изготовления .полировальн:ика мож но воспол ь зоваться «ф асетником », которым н а теплой смоле .выда.вливают канав­ ки (см. даль ше). Он состоит из деревя н ного бруск а квадрат­ ного сечен ия , толщиной около 2,5 см ·и дл1иной немного более диаме'I'ра зеркала. С двух •противоп оложных "сто.ран к н ему при~в инЧ'и.вают тонкие (около 5 мм) планочки около 3,5 см ши­ риной 1ак, что с одной стороны они выдаю'!'ся н а 10 мм. Фасет­ ник будет нметь 1ак и м образом вид желобка, выдающиесн 8
борт.ик'И которого служат для выдавлива0ния парал лел ьных канавок в смоле. Можно обойтись и просто линейкой с закру ­ ченным краем. Луч ше же вс его «собирать» полировалышк из квадратных плиточек смолы, заготовленных за1ранее (см. стр. 14-15). Н ако н ец, для иопьrгания и контроля зеркала нужно иметь маленькую электрическу ю лампочку или керосиновую лампу с vзким пл осюим фитилем, несколько гладко оструганных дере­ вянных бр уск()В небо л ьшого размера, лезвие для безопасно й бритвы и тонкую иглу. 2. Шлифовка Первая часть работы состоит в том, чтобы вышлифовать в стеклян ном д.и ске нужное углубление, т. е. придать его повер х ­ ности .вогнутость необходи,мой кривизны. Спо·соб шлифован ия необычайно •прост. У.кре:пим один из стеклянных дис-ко1В на доске, по ложенной на рабочий стол (и, ее.пи нужно, то укре пле нной на нем, ка1< сказано, тремя шуру­ пами). Насып а в на него с полчай ной ложк и карборунда или наждака No 60 и см очив водой, кла дем сверху ~второй диск и, нажим а я сильно, ·но ра.вномерно, на ч~и наем двигать его то к себе, то от себя, вмесrе с тем медленно дв игаяс ь вокруг стола . ГJJа вное сосl'оит в том, чтобы двигать верхний диск по нижле­ му ло прямым л:и ниям ·и по ·ВС€М нап равлениям, но, п о возмож­ ности, т ак, чтобы центр его каждый .раз проходи л на д центром нижнего диска; тогда легче всего получить с самого н ачала пра~вильное сфер1ическое углубле ни е. Н о дм1 эт ого нужно е ще, чтобы, во -первых, каждое движение ·происходило •по новому направлению и , во-вторых , шлифов·ку нуж но ·вееrи так: сделав 2-З движения (~<штр.иха») от ·себя и к себе, подвинуться .во­ к.руг стола, продолжая крепко держать д и ск, затем сделат ь опять 2- 3 штриха и, перед тем кш< снова подвинуться вокруг стола, отпустит ь диск на вр е мя этого движения вокруг стола. Таким образом с каждым шагом вокруг стола верхний диск будет чуть-чуть .поворачиваться относительно ни жнего, а рабо­ тающий будет в то же время медленно обх одить вокруг обоих стекол, и ш трихи буду т совершаться по .всем «>ру.мбам» (а з и­ му там). В результате верхнее стекло •получит в о гн у тость , а ниж­ нее - со ответственную ·выпуклость . Это объясняется тем , что верх н ее стекло, сдвигаясь с нижн его, соприкасается с 'НИМ тем меньш ей поверхноотыо, чем сильнее оно сд·винуто (чем длинн ее штри х) , н следователwо его вес (плюс давл ение рук ра1ботаю­ щего ) приходится на тем меньшую •площадь. В то же время край верхнего с текла, свисая с нижнего, переве шив ае т тем сильне е, чем больше сдвиг. Легко понять, чт о в результате .9С'
максимум давл ения будет •пр·иходиться на среднюю часть верх­ него стекла и на края нижнего. А чем сильнее давление, тем. 1<0нечно, сильнее стирание. Заменяя ·стирающийся абраз:ив свежим, будем ш лифоватьr пока ·не 1получи1м достаточ ного углубления . Величину этого уг­ лублен~ия («стрел1ку») а нужно заранее вычислить по прибли­ женной форыуле у2 а=4F' г,J.е у- п·олов·ина понеречника зеркала, а F - его фоку.сное ра с с1· оянне . В случае 150-миллиыетрового зеркала с фокусным расстояниеr-1 в 1500 л~м б удем иметь 752 5625 а =- 4x t500 = 6UUO~o,9м,w. Знач.ит, центр нашего зеркала должен быть углублен оr:но­ с 11тельно кра·е.в приблизительно на 0,9 Atлi. И з м ерить это углуб ­ л ени е с достаточной точн·остью можно хорошей линейкой. П о ­ :1ожив ее ребром попе.рек нашего ·будущего зеркала, мы уви ­ дим просвет, ширин у которого в центре пр още всего опреде­ лить, .под:клады.вая уз.кие бумажки, котqрые послужат своего рода «щупом» . Толщина одной бумажки (обычно равная 0,05-0,10 мм) определится, если разделить толщину uелой пач - 1ш (ее можно •Измерить просто миллиметро'ВОЙ линейкой) нсr чи·сло листов в .пачке. Форма образующегося углублен1ия ·больше всего зави•сит от .lлины штриха , т . е. от того, насколько в е рхнее стекло сдви­ гается п•ри шляфовке с нижнего. Первое время мож но шл;ифо ­ вать длинными штрихами, передвигая верхнее .стекло в каж­ .1УЮ сторону •На 1 /з и даже на 1/2 ег·о радиуса. П р .и такой длл ­ не штри ха образование углублеНJИя идет быстрее, но .средн·ие части будущего зеркала получ ают сли шк ом большую кривизну, по сравнению с краевыми. Чтобы исправить этот недостаток, незадолго до конuа шю1фовки, т. е. до достижения нужной 1<ривизны, надо перейти на корот1('ИЙ штрих, перед в:игая стекло­ не более чем на 1/ 4 ради у са ·в каждую сторону. К:ром·е шлифовки по диаметру, существует гораздо боJ1 ее око·рый способ шлифовки по хорде; он выгоден еще и .в том от­ но ш е нии, что не ведет к напрасному сошлифовыванию ст екла. Однако ·его можно реком ендовать только тем, кто уже приоб­ рел н екоторый опыт шлифовки. При всей выr~одности этого способа, он таит для начинаю­ щего ту опасность, что может пов есТ!И к возникновению слиrн­ ком большого углубления в сред.ней части будущего зеркала .. :Конечно, есл.и .внимат ел.ьно .следить за ходом ра·боты и не то- 010
1 ропиться, то избежать этой опасности не'nрудно . В том случае, если не удастся достать стекла достаточной толщины, пр:идет­ ся волей-неволей прибегнуть J< шлифовке по хо рде. Техник а этого способа несложна. О.на .состоит в том , что центр верхне· го диска движется н е по диаметру НJижнего, а близ ·Края, прн~ ч ем почти половина его свеши.в.ае'I'ся; кроме того, шлифуют с сальным нажимом. Заранее труд но с.казать, околыко ·времени уйдет на 'I'O, что­ бы вышл·ифовать нуж1ное у.глу1бл·ение. Нач.инающим для этоr·о требуется обычно :не менее 10 час. Когда измеор ение покажет, что углубление достаточ н о, ~1ы переходим к следующей части работы - к шл.ифовке более мелкими сортами абразива. Она имеет целью, ;во-первых, сrла· днть 111рубую матовость, покрывающую поверхность нашего диска, и '!'ем подготовить его к полировке ·и, во-вторых , на­ сколько ВО'З М{)ЖНО ·бол ее приблизить форму поверхнос'J'lи к сферической . Шлифовку ведут так же, ка.к ~и первоначальную («обдирку»), :но избегая нажимать на стекло. Нач.и.на я с одно-­ ми:нутни.ка, надо ·Следить з а тем , чтобы штрихи не были длин­ н ее 1/4 ради у са зеркаJrа. Затем посте~пен"Но переходят ко все более и более тонким со ртам , коль скоро все неровности от предыдущего более грубого сорта и з.глад.илtИ~еь. Ч ем меJ1ьче карборунд или наждак, тем медле ннее он шлифует и те)!! о сто­ рожнее ~надо работать, чтобы н е повредить стекло. Самое 11аж­ ное здесь - следить за тем , чтобы оошлифовьrвание шло равно· ме р:но во всех частях зе ркала. Задача теперь не в увел·ичении углубления , а л ишь ·В сглаживан·ии ловерхности. Бо JJьше всего надо остерегаться слJИшком у.вел;ичить угJJубление в середине. иначе зеркало может так крепко при сосаться ,к нюкн·ему стек·: -лу («шлифо1вальнику»), чтю вся работа погибнет. Приближение. этой опасности легко заметить по тому, что К'рая начинают при­ шлифо вке «заедать», 1<а,к бы цепляясь. При норм альной шл и •. фовке движение до,лжно прои сх·одить легко 1и плавно, «как · па маслу». Исправить дело можно только укороче·нием штриха, а когда это 1Не помогает - воз.вращением к бол ее грубой шли ... фовке более круп1ны м со ртом абразива. Очень де й ст венное средство - поменя ть местами юл.ифовальн·ик и зер,кало: .после н вскол ьк их минут шлифовки «наоборот» (т. е. шлифова льн.и-· ком сверху по зе р калу) у глублени е в центре зеркала приобре­ тает м еньшую I«ривнзну, и к·рая перестают заед ать. Есл и, од·: нако, это не поможет, то разумнее вернуться к шлифовк е бо­ лее крупнозернистым абразивом. Полезно iВ1ремя от времени при шл·ифо.в1<е делать десято~; другой совершен но неправильных движ·ен.ий зерк алом по ш.IJИ" фовальнику; это сглаживает мелкие местные неправильности ловерхност.и. Соблюдеоние правильной длины штри ха (т . е. от 1/4 до 1/ 3 радйу.са в каждую сторону) 'Гем важнее, че:м · ближе- tf
оконча1ние шJшфовки, так как от него зависнт лоJ1учен11е пра ­ вильной сферической формы поверхности. Совершенство тонкой шлифовки очень важно для дальней­ шей работы. Толь·ко тщательно отшлифованное зеркало хоро­ шо отполируется. Недошлифованное же спжло сохраняет ямкн от более юрупных зерен абраз·ива; из-за и.их ~Не удастся добить­ ся достаточно хорошей .полировК<И. Эти я:мки остаются на nо­ 'Верхности в виде массы белых точек, хорошо заметных при со­ от.ветствен.ном освещении, особенно в лупу. Несмотря на их мелкость, эти ямки упорно держатся; даже и после продолжи­ телЬ'ной полировки они обычно •сохраняются . Повтому, •прежде чем переходить к более тонкому сорту наждака, нужно :ща­ тельно осмотреть зеркало (лучше в лу.пу) и убедиться в том, что матовость, покрывающая его поверхность, вполне однорuд­ на, т. е. что нет более крупных ямок. Для последних порций тонкой шл~ифовки лучше брать не карборунд, а наждак, кото­ рый оставляет менее глубокие ямк·и и лучше подготонляет стекло к полировке. Неоднород.ности шлифа.ванной поверхнос'!'и (ямки) лучше ~всего заметны при рассматри.вании сухого зеркала на просвет. Помести•вшись подальше от силь·н ой лампочки, мы леп\о уви­ дим ·их как ярко блестящие звездочки на матовом фоне. По окончании тонкой шлифовки стекло должно стать по­ лупрозрачным, как обЛ'итое молоком, и его поверхность доJ1ж ­ на довольно ярко и ра.вномерно блестеть в ·косых луча х света. Читатель без труда заме'!'ит, что еще до окончан.ия тонкой шлифовки смоченное зеркало блест.ит, как от.полированное. Этим -ст.оит воспользоваться для испытаrния при помощи так .называемого мокрого способа. Этот способ полезен, так как он дает возможность определить кривизну .поверхности (а· з начит и фокусное расстояние) зеркаJ1а с большей точностью, чем на основании измерен.ин стреJ1ки прогиба при помощи ;1иней ки. Если хорошо смочить .водой поверх.ность зеркала, посгзвить его на ребро и поместиться ~перед НИ'l\1 1 держа невдалеке от глаза зажженную свечу или электролампочку, то можно легко найти такое положение, при котором в зеркале будет видно отражение света. П ри д остаточном удалении от зеркала. мы увидим отчетл ·ивое опрокинутое изображение пламени свечи ил.и лампочки. П остепенно приближаясь к зеркалу, мы 01ы­ щем такое положение, .при 1<отором зрачок глаза окажется как раз в точке пересеченrИя лучей , отраженных зеркалом; при этом, разумеется, 1все лучи войдут в глаз и поэтому зеркало будет выглядеть, как ярко светящийся круг. В этом положении глаз окажется в ~центре кривизны, т. е. на расстоян·ии двойного фФкусного расстояния от зеркала. Установить это П()ложение можно с . точностью, подвигая голову вп·раво и BJJeвo: <::ели све­ товое пятно, о т ражаемое зеркалом, движется в ту же сторону, 12
что и глаз, то последний находJится бл·иже к зеркалу, •rем нентр кривизны; если в обратном, гла з находится позади центра 1hри­ в·изны. Используя линейку-угольник, можно отметить с достаточ­ ной точностью на поверхности стола •положение г.паза и лам­ почки, а потом измер'Ить расстоян.ие до з еркала, т. е. радиус кривизны последнего. Можно, впрочем, и навест и 11зображение лампочки на ·фокус при помощи экрана и з матового с.те1-та ; го­ дится 1-1 просто ·белый картон. Но, конечно, 'Надо позаботиться о 1ом, чтобы экран был защищен от света лампоч:\И. Измер.ив расстояние от экрана до зеркала, получим .величину радиуса кри·визны. Cal\!oe существенное условие при этой и при всех последую­ щнх работах - чистота. Надо гв·ердо запомнить, что одно ед;.шствен,ное более крупное зернышко ил.и твердая ~оринка, л опавшие между стеклами , моrут наделать неизгладимые да· ра11ины. Поэтому надо пр1и•выкнуть тщательно обмывать зерка~ .тю, нижнее стекло (шлифовальник), мыть стол, J.lYKH 11 посуду п ри каждом переходе от более крупного сорта абразива к бо· дее мелкому. Точ.но так же нужно оберегать псе ~!атерпалы от засорения и стараться не •рассыпать в рабоч е~~ П Qмсщении наждака или карборунда. 3. Полировка и фиrуризация Точные оптические поверхности поляруютсн нск.;~ючите.чьно на смоляных по111иров_альни.ках . Смола обладает совершенно не­ за;\;\еннмыми для этого свойствами: дел.о в то~f, что она при обы 1<новенной температуре спос обна медленно н~мен.ять свою форму :по·д дейоrnие:м небольшой силы, например нажимания рука ми. Поэтому, J<Огда слой смолы находитсн в сопр икосно­ вении с трущейся о него поверхностью rJOJ!Нpy~мoro стекла, ·Смоляная поверх'Ность постепенно ·приобретаег форму :поверх· нос-ти стекла, но может и меняться, в зав.;.н~и:'lюстн от характе­ ра трения, н апример от скорости движения, длины штриха и пр. Кроме того, смол яной полировальник удерживает Hct своей понf:рхности тончайший слой полирующ€го ~атериала (в на ­ ш ~м .с.тучае - .крокуса), чем обеспечивает~я с-амый процесс полировки, в отличяе от шлифовюи, при которо~1 тлифующие часпщы н е удерживаются шлифова льником на !v!есте, а ката­ ются между !НИМ и шлифуемой поверхносrыо, вронзводя, в су1цнс,сги, выкрашивание стекла, остав.1нющее после себя <<.мат,>, а не делая поверхность блестящей, к:~к при полиjювке. Это, однако, 1не з.наЧJИт, что полированная поверхность а Gс о лют но гладкая; напроТ'ив, она, как н шлифованная, также л·окрыта ям1ками, произведенными rз~;ша~ш крокуса. Но благодаря тому, что зерна Э11И ·ачень мел·ки, он·и осtГа:~шяют 13
неров,ности, размеры которых состаIВЛЯ'ЮТ лишь малую долю дли­ ны свет овой волны, и потом у полиров а нная поверхность 1Bt:: рассеивает света, в отличие от шлtИфовално1\ с се более i.;py;i- ныr.01 ямкаil'IИ, делающими поверх ность <<:1н1товой» , т. е. рас­ -сt•ива~ощ~й свет. П оmiроьальник дел ается и з смолы, 1иJ1итоii на 1З ыnуклую сторону ·стеклянною диска, служИ'в шего для шлифовки (шлн­ ф riналь ника j. Ра зогрев смолу di лрибави~s к ней 1<а11и фоли ;io нужной т.вер д ост и (надо стараrгься н е перегреть, пользу ясь как .tvюжно более легким жаром, и постоянно раз:v1 сши ва н"), нали­ вают j:,dстопленную смолу слоем толщ.1 но ii 4-3 .м.11 ,на гори­ зонт:ыьно положенный и предварительао подогреты\1 шлифо­ ваJ1ьНИI(, Чт обы удержать смолу, делаюr бо;ннк ii\ З мо1<рой буыа1 п. Ко.~да смола з агустеет, обрывают буыажный бортик и дедаюr фасе'J\ником .на ровной пов·ерхност,r1 смел ы прямыt- ка­ навки в ~вух взаимно перпендикулярiных 1н1прав ;1 енннх, μазби- 1вающи~ :~е на правильные квадратики («фасетки») {'О стороной около ;г.5 .мм . Эти канавки очень .важны: ·10 ннм ар11 поJт;rроаке распре.1 еляется в,ода с крокусом, а М'едленно оседающая («те­ кущая») смола лучше приспособл яется к форме поверхности з е рка.'!а, чем достигается более равномерная и бысrрая нолн­ ровка. Существенно, чтобы фасетки ~1е бьши расположены симмет;тчно относительно центра полировзщ,ннка; нуж но по­ этому пр <:д варительно наметить центр на cмoJl'i:. и делать ка· нав!{11, начиная с середины, та·к, чтобы центр :~олировальника 11рише.1ся в углу одной из фасок. При помощн фа сетника .:по сд ел ать нетрудно. · Теп е рь нужно придать по'Верхности полировш1ы1ик.1 gьтпук­ лую форму, в точности соответ.ст.вующую :вогнутости Зt'рк ала. Длн этого полИровальник размягчают в горячей 130де , накла­ дывают сверху зеркало, об ильно ·смаэанное кро кусом, ра :ше­ денным водой и дви.гают ,его во все стороны ·с л е гким нажимом до· r cx пор, пока мяГ>кая поверхность смолы не прим е т формы зеркала и не станет соприкасаться с ним каждоi:1 своей точ1<ой. Ес.i! н фасетки при этом ислор-тят ся, их надо под нравить ф а сет ­ ни ком . В больш инстве случае.в в течение изготовJН'.: н и я по.г.иро­ вал ышка е.го при ходится несколько раз подогреn<Jть в теплой воде. Затем полировалыник оста,вляют охлад.и ться, н е сни ма я с нс>rо зеркала (разумеется, позаботившись, чтобы -:>но не вы­ сохло; для этого можно ~прикрыть все све р ху мок р ым полотен­ цем). Поверхность готов<Jго •полировальни ка имеет вид, изобра­ женный на рнс. 2. Uнисанный способ изготовления пол и1ровалын111, п имеет ряд н едостатко в; горазд о лучше упомянутый- выше способ , состоя­ щий в следующем. Р астоплен ную смолу наливают на мокрую н е рга ментн у ю бумагу, положенную на гори зонт а , 1ьаое с·:ек.по, ~JfOej\! в 4-5 Л1М толщиной. Пок а смола еще мяп;а, на ней н
фасетником выдавливают канавки, разб.и·вающ11с ее на квад­ ратики. По ост ыва.нии, снимают пластинку смолы с бу~1аrи и разJ1 ам ывают ее на квадратiИки, которые рас.!<ладывают на с"1еп~а нагретом шлифовальнике, пред.варительно μас11ерчен­ ном ·карандашом. От тепла к•вадратики размягчаются, при­ липают к стеклу и принимают его выпуклость. Для лучшего прилипания можно поверхность стекла слегка смазать скипи­ даром . Кажущий с я на первый взгляд сложным, этот способ на самом деле проще, а главное - дает гораздо лучшие результаты. Остывший 1полировальнкк "Обычно имеет неправильные края от выдавившейся смолы или от торчащих КОНЦОВ СМОЛЯНЫХ ква ,д­ ратиков. Все лишнее «стесыва­ ют» быстрыми движениями но­ жа. Если края фасеток окажутся неправильным.и, то их также вы­ равн~ивают лезвием безо1пасной бритвы, ста•раясь чтобы ·канавки между .ними были одинаковой ширины и глубины. П рофиль ка­ навок д.олже.н ·быть клиновидным (кверху шире, книзу уже). Здесь пора сказать, что при полировке не только уничтожает- Рис. 2. Вид готового полир о­ вальника (сверху) диаметром n 200 ыы. Канавки разбивают поверхност ь смолы на кnадра­ тикн или «фасетки». П оложе­ ние центра полирова льни ка от- мечено белой точкой ся мат, оставшийся от шлифовки, но и происходят не значитель­ ные измене н ия формы поверхности, при помощи которых ей придаеl'ся окончательная точность ( «фиrуризация»). Существу­ -ет только один вид поверхности, которая 1\ЮЖет находиться в ооприкоснове н ии с другой та·кой же ПО'Верхностыо при любом ~х ло.тrожении друг отн·осителыно друга . Это - с-ферическая (шаро­ вая) поверхность. Любые •Иные · поверхности могут соприкасат1>ся лиш ь в строго определенном относительном по11..qжении. Вот почему «заедает» при шлифовке шлифов альник, есл·и он или шлифуемое зеркало не имеют сфер ич еской формы. Однако по­ лучи ть в результате шлифовки в1полне точную сферическую по­ верхность не всегда удается (да это и не нужно, та·к .как 1В нача ­ .т~е полировки она 'ВСе ра·вно могла бы 1снова испортиться). По­ этому начинают ,полировать стекло далеко не сфе рической формы, т. е. не могущее 1в любом положении прилегать .к поли­ ровальнику . Однако, по мере того ·как оно сполир01~ывается, его поверхность 1Все бопее и ·более ·приблиtжается к сферичес·кой, и поJiировальн ик, в силу «текучести» смолы, постепенно 1п риспо ­ собляе11ся к ней, пока .поверх но сть не становится уже точной сфероiТ. Об этом в первом приближении можно судить опять-та·ки, 15
как н при тонкой шJJифовке, по плавности движения, по отсут­ ств 11 ю -з аедания. Полировка мал о отличается от шл,ифовки. Совершенно так же, 1<ак и там, двигаясь вокруг стола, делают ш т ри х и около 1 /. радиУ'са, время от ;времени переходя н а н еп равильные д·вижения, о ·которых мы говорили при описанюr шлифо вки. Сначал а , по только что объя•сненным п1ричинам , зер·кало будет двигаться неравноме рно, це пляя с ь то тут, то там; но как т оль ­ ко поверхности зеркала и полировальника станут ближе к с фере, полиров·ка пойдет «как по маслу». Смесь крокус:з с во­ до й образует в канавках густую красную пену, 11 н ебо.; rьшой п орци и к•рокус а хватит на долго, если время от аремени до бав ­ J!ять .по нескольку ка п ел ь воды. Поверхность ПОJl ИрО-tlал ьннка окрашивает ся крокусом в .кирпич1но-кр асный цвет , что указ ы­ нает на хорошее качество смолы. Не нужно класть сли ш ком много I<рокуса, так как е го из­ быто к мож ет только повредить . l(рок ус, от мученный, как ска­ за но выше, и лучше растертый с водо й, берут ·чистой к и сточ­ кой ·и нан осят на поJJировальник, сдвигая з ерк ало вбок. К: ро­ куса должно быть стоJrько, чтобы зеркало окрашивалось им ч ут~,-чу т ь, о ста ваясь дов ол ьно прозрачным. Г ромадное зн аче.ние имеет тв ердость с мольr. !Zc.rrи сw.ола сл ;1шком тверда или сли шком мягка, то п очти нf' в nз м ожно по ­ .'!уч н ть хороши е результа ты. На прои зводств е пр11готовляют це­ .'JЫ Й рsщ сортов пол н ровочной С l\ЮЛЫ различной тв ердости , при ­ меняя тот или другой из них, в за виси мост и от обстоятельств. Больш ое зна чен ие и меет тем·пература , ~из меня ющая твердость смолы, .притом тем:пер а тура не только помещения, но и завися­ щая от трени.я стекла о смолу, которое разл 1ично при различном количеств е крокуса, п;ри разли'Ч~ной скорост~и движения и п·р. Любителю, конечно, приходится 1в значи.тельной ·степ ени гадать и 'П'робовать. О с обенно неприЯ'ГНО, если с-мола СЛ'Ишком мятка (частая 0Ш1иб.ка у начинающих). Слишком мяrкая смола никоr­ да не даст ·сфери'Ч еской пав·ерхности, но 1п1ридает центральным частям зер,кала б6лышую кривизну, чем периферическим,- н е­ досrаток, зн акомый уже нам по шл1.ифовк·е сл ишком длинными штри хами. Для ори·ен тировки можно 1посовеТ1ова·ть до :изготов­ ления ·полИJровальни.ка испробоваrrь тв е рдос1ъ см олы следующим образом: ·большую каплю с-молы остудить в воде комнатн'Ой тем1пературы и на~жать н е нее ноrт ем с сило й, с кот·орой вдавли ­ в ается кнопка в доску. За 10-15 сек. на смоле должно отпеча­ таться небольшое уг.лубление. Есл•и оно образуекя слишком леrК'о или, наттр оти.в, е 1'0 почти не останется, с.м ола не 'Годится . К СJJишком мяг·кой с моле н адо добавить к а нифоли, к слишком твер.ц.ой - см•олы. Ра·зум еется, подо·бное испытание чрезвычайно грубо, но оно в•се же даст первое 111редста·вл€ние о твердости омолы. Н у жно, од:наК'о, быть всегд а готовым к то·му, что при- 16
' дется, как это ни неприятно, п еределат ь полиров ал ьник, если в ходе ра~боты выяснит ся, что т.в е~рдость смолы .не подходит. Через 20-30 ми.и . работы повер хность зеркал а уже забле ­ стит. Однако до конца полировки еще далеко, в лучшем случае часов десять. Если форма rюверхност!-{ очень далека от . сферы , то в течение долгого времени движение не t:танет плавным . Может оказать·ся лоэтому более выгодным снять с полироваль ­ ник а смолу (это делается на хо лоду просто ножом, которым соскребают или об и0вают смолу, ·колющуюся от быстрых дв:и­ жений) и •вернуться .к тонкой шлифовк е, при •которой об ращ~ ­ ют внимание 1на длину штриха. Между пр очим, важно, чтобы при тонк о й ш лифовк е не было избытка абразива; последнего, с амо го мел·кого, ми н ут.ни ка кладут чут ь-ч уть, и.н аче :избыток его может повредить форме .поверхносrи . Большое значени~ имеют также и неправи л ьные движения, о которых мы г ово ри­ ли уже неоднок ратн о. И х значение сост оит в то м, чтобы ликви­ диро ва ть местные н еправ и л1:1но ст.и по вер х ности, по лучаю щиес я В·следстви е того, что од.н и и те же места шл ифовальника (.или п олир ов альник а) и зер кала трутся одно о другое. В р езул ьта­ те поверхность полу ч ается не плавной, а разбив аетс я на «зоны » (чаще вс его коль цеобраз ные), ра зличаю щиеся своей формой. Эт•и з оны .ин о гда 1б ы1в ают необычайно ре зко :вы,ра ­ жены. . Эти зон ы лег.ко замети ть .в конце тон•кой шл:ифовки, ·наuто д ая поверх.н есть зеркала п·ри косом ос.вещен.ни . Дела ется это так. Держа зе рка.r~о гор изонтально (конечно, лицевой сторо­ ной кверх.у ), р асп олагаю тся •перед окном или у дале нной лам­ л о чк·ой так, чтобы свет п адал на него наклQIННО (т. е. лод боль.­ шим углом к п ер.п ендикуля•ру ) . Подымая зеркало в гориз,ч1- тальном положе нии ( т. е. приближа я его поверхност ь к ·П'JЯ­ мой, соединяющей глаз с ист·очником света) , мы найдем лr·ло­ жен:ие, когда поверхность заблестит, отражая лучи. Отр11же­ ние будет те м Я'Рч е, чем выше поднято зеркал о (т. е. чем )liГОЛ .паде н.и я лу чей ближе ·К 90°), и , обратно, тем слабее, чем зер­ кало ниже (т . е. чем мен ьш е угол падения лучей). Рассматри­ вая по~ерхност ь зеркjала , мы по •всей вероятности, заметим, что яркость отражения .н е одина.кова во всех ее частях; это как раз зависит от неравномерности шлифовки. Так, .середина зер­ кала в большинстве случаев блестит с:ильнее, чем 1пер1иферия; н о бывает .и обр атное .полож ение, именн о, зер.кало .п ерест ает блестеть 0при опускании оначала в сер едине. Бывает и так, что н а поверхности зеркала обнаруживаются конп" нт рические кольца, ра зличающиеся по силе отраже·ния света. Различи я .в опособно сти отраж ать с вет у к аз ывают на неоднородность шлифовки, а •вместе с тем и н а неправильностr · по верхно сти; а послед нее особенно .важно. П ри тонкой шлиф"qке :нужно по­ этому ·старат ься добиться ;:о!О•·: ч ~верхность зеркала не . _, _" ', ":J Т 1=' н-') 2 М. С. Наваwин ?' ~~~:._;'. 17 fA <:._·~-"--- .--~/ / ~ ~-·r О:('/ ...
1)бнаруживала сJiишком заметных неоднородностей в способ­ ности отражать наклонные лучи, т . е. темнела как можно рав-. номернее при уменьшении угла падения (т. е. при опускании зеркала •по отношению к источнику с.вета). Особенно вредной неправильностью я.вляется так называемый завал, т. е. развер­ нутый край ·или уменьшение кривизны наруж'Ной зоны. За­ вал - обычная беда новичков -лроисходит от многих п.ричин: слишком длинный штрих, резкие движе ния при шлифов ке, иэ­ быток абразива и т. п. Вред от него особенно велик пото.\1у, что, даже занимая уз.кий наружный ободок, он портит значи­ т~льную часть поверхности зеркала (так как площади .;.;оле ц данной ширины пропорциональны их радиусам) . Надо поэто­ му "'всячески стараться избегать завала. Сначала можно особенно не думать . о форме поверхности з~рkала. Бели шлифовка была удачна и 'Полировка идет нор­ малыно, зеркало .само постепенно ста нет оферичес.ким. Поне ­ мноrу блеск будет все усиливаться, а матовых белых точек, предста.вляющих .крошечные я~ки, оставленные шлифовкой, будет етановит ься все меньше и м еньше. В конце концов насту­ пит момент, когда эти точки станут совсем редкими. Чт обы убедиться в этом, нужно рассмотреть начисто вытерту ю чистой тряпочной поверхность зеркала при свете яркой лампы; точки лучше всего заме'!'НЫ при косом ос:вещении, по ·соседству с от­ ражением самого =волоска электричес.кой лампочки. Бели зеркало моют, то ни в коем сл учае нельзя делать это­ f'О .слишком холодной 1или слишком теплой водой: колебания температу ры, J{зменяя форму зеркала и твердость смолы, бу­ дут очень ,вредно отражаться на ПОJIИ'ровке. Надо стараться, чтобы температура зеркала, полировальни·ка и помещения м~­ ня лась -как можно .меньше. При перерыве работы (конечно, ест1 он не превышает су­ ток) зер,кало надо оставлять на полировальнике, ~позаботив­ шись, чтобы оно 1не высохло (иначе прилипнет к смоле! ). Проще ;всего положить его вместе с полировальником в таз. на д но .которого налить воды, и все плотно прикрыть сверху. В течение полировки полезно делать недолгие перерывы, оста0в­ ляя зеркало на пол и ровал ь нике. П ри этом -смола лучше пrиль­ нет к стеклу. Теперь, когда 11юверхность зеркала почти от,полирована, наступает самая труд1ная, но зато и !Наиболее интересная 11ас1ъ всей работы: лр.идание поверхности зеркала точной формы .Fли «фи гуризация». Здесь .необходим уже непрерывный оптнчеокий контроль или так называемое рабоч.ее и-спытание. Сферическое зеркало должно давать совершенно правиль­ ное, с.вободное от аберраций, изображение светящейся точки, находящейся в центре ·его •кривизны. Из этого ясно, что для испытания зеркала нужно поместить ·В -центр его кривизны све- 18
тящуюся точку и исследовать изображение ее, образованное зе ркалом. Светящуюся точку ( «искусственную З'везду») проще ТJсего поJ1учи\ь, заслонив яр.кий источник света непрозрачным экра­ ном с очень маленьким О'I'верстием. Лучше всего в~ять кусочек ст~ ниоля или (что хуже) черной бумаги, и проколоп, от.верстие кончиком очень тонкой и острой иголки. Источни к света дол­ жен быть как можно ярче; 13Прочем, если нет э лектричес.кой .1а:--1почки, можно обойтись и керосина.вой лампой с ;Jлосю1м фi1тилем. Лампочку надо за крыть со всех сторон, чтобы не проходил •овет (например жестяным колпаком), остав•ив ма­ .11енькое ок·ошечко, .в которое будет ·вставляться «звезда» (ку­ сочек ста1ниоля с прокоJюм). Если электричес·кая .1а;\ШО 1ка не ~1зrова я, то пр11дется подложить кусочек матового ·сте1<ла. И r т ом 11 ·в другом случае это, •к сожалению, сильно ослабит яр кость точки. П оэтому в более усовершенствованных приспо ­ соблениях (приборах) для испытания зер1<ал ме11<ду лампоч­ кой 11 «светящейся точкой» (т. е. отверстнем) став,ят линзу, ко- 1 оrая собирает лучи, заполняя •све том отверсти е «точки» ; при это:-1 освещение ~получается гораздо более ярким и, Г.'1Jв1юе, н а все част.и зе ркала попадает одинаковое колrrчество ·.:вета. ПриготО'вив все, как сказано, нужно еще за-пастись ·сильной J1у пой или окуляром ( Х 20 'ИЛИ 30), дающими увс.пичение в 20 -30 раз. Теперь мы може:v~: .приступить к П'редварИТ"J1ь ному испытанию зеркала . Дл я этого его надо поставить на ребро на расстоянии двух фокусных расстояний (.в случае нашего 150- :v1нJ1,тrиметрового зеркала это будет 2;5-3,О .м) от лам.1ы, пер­ uендику.11яр но к падающему от нее свету . Чтобы зер.кало дер­ жа:юсь 11 могло на.кланять ся во все стороны, J1уч ше устроить r<а;{ую- н!lбудь простую подставку. :Изображение лампы, о бразованное зеркало:vr, окажется тогда где-нибудь 1по соседству с самой лаi\Iпой; его нужно пой­ мать глазом, а лучше на матовое стекло, как при наводке на фокус фотоаппарата или на белый экран . Передвигая ламлу , надо добиться того, чтобы изображение оказалось совсем бтrз­ ко к ней (удебнее - слева, если глядеть на зеркало) 11 на од­ ном с ней расстоянии от зеркала . Легко понять , что тогда усло­ вия будут очень близки 1к тем, п•ри кот·орых прави Jrьное сфери­ ческое зеркало должно да.вать вполне сонершгнное изображе­ ние, без аберраций. В прочем, в нашем случае оообенно забо­ титься о расстоянии нечего; гораздо важнее, чтобы изображе­ ю:е было как мо>rшо ближе к прямой, соед иняющей певтр ::.€р­ кала .;r светящуюся точку ; иначе появятся аберрании, не з ави­ сящие от формы поверхности, а 'Вызывающаеся разли:шьш на ­ I\лоном лучей к оп'Гической оси зеркал а. В большинст.ве случаев бывает, что зеркало вначале далеко от 11деа.11ь1101"1 сферы 11 изоб р ажение, образова н ное нм , имеет 2* Jg
различные недостат1ш, по большей части хор ошо заметные . Отклонения поверхности зеркала от желаемой («ошибки поверх­ ности») заключаются в неодинаковости различных частей: либо середи на слишком углублена, либо краевые части загнуты че­ ресчур внутрь или, напротив, развернуты. Эти неправильности могут захватывать большие области на зеркале, а могут огра ­ ничиваться незначительны ми участками, почт.и всег да кольце ­ вой формы («зональные ошибкю>). Будем рассматривать изабражение лампочки (пока нн че:\1 не за.кр ытой) .в лупу или в окуляр . Если, придвигаясь или ото­ двигаясь, моЖJНо найти та.кое ~положени е, при котором хорошо видны подробности («установить» ·или « на1вести на фокус»), это знаrчит, 'ЧТО зеркаJю неплохо и довести его до полного совершен­ ства не составит особого труда. Но главное з·начение для оценки качеств зеркала имеет вид .изображения п·ри неточной установ­ ке на фокус («внефокальные изображения » ). Только 'В этом случае, если зеркало имеет точно оферич·ескую поверхность, .изо­ бражение будет выглядеть одинаково при сдвигании окуJ1я'Ра 1В обе стороны от точ·ной установ·ки •на фокус, т. с. по направлению к зеркалу и от него. Если же ·Вид .изображения при том н другом положении различен, то зеркало не имеет сферической 'Поверх­ ности, т. е. различные его части обладают различной кривизной. Здесь надо различать два основных случая: 1) средние частн зеркала имеют •меньшую кривизну, чем на·ружные, 11 2) криnиз­ на наружных частей меньше, 'Чем внутренних. В первом случа е очертания (контур) ·изображения остаются резкими .при придви­ гании глаза с окуляром J< зеркалу , а при удалении изображение расплывается кнаружи 1в «сияние» с более яркой ср·едней частью , нередко сохраняющей подробности (на.пр имер детали витков накаленной спирали электрической лампочки). Во вто·ром слу­ чае будет происходить как раз обратное, т. е. изображение п о края~м будет расплыва'Гься 1при •придв1игании окуля~ра, а при ото­ д.вигании резкие наружные контуры ·будут сохраняться. Если разница в кривиз не ·средних и наружных частей зерка­ ла •невелика, то различие в ·в.иде изображения позади и .в!jjереди фокуса будет мало за'Метно и понадобятся уже более т<Jнкие приемы , чтобы обнаружить его. О них мы сейчас скажем. Пр едва рительное испра'Вление дефекта очень просто; если сред ние части зеркала иыеют меньшую кривизну, чем наружны е, их надо углубить, продолжая полировк у более длинными штри ­ хами . П ри обраrоном недостатке надо у[(оротить штрих. Если твердость смолы .выбрана уд ачно, то обычно в течени е 2-3 час. удается привести зеркало в та.кое .состояние, 'ЧТО оно начинае т давать очень хорошие и зобр ажения и аберрация, сказывающая­ ся в разли чии вида изображения впереди и позади фсжуса , ста­ ноnится при таком испытании незам етной . Тогща нужно ~прим е­ нить более тонкий способ испытания. Перед J1ампой ставят yno- 20
мянутую выше заслош;у с отверстием («искусств ен ная звезда») 11 изображение последнего исследуют при по111ощи лупы или ону­ ляра. В этом случае малейшее отклонение формы зеркала от сферической скажется гораздо резче. Если при приД1виганин оку­ ляра к з еркал у маленькое изображение «звезды» будет расши­ ряться ·В резко очерченный кружок (состоящий обычно из 1юн­ ц.ентрических колец вследствие дифракции) с ·более темной серединой, а при отодвигании середина расширяющегося чужка будет ярче краев, которые будут размыты, то средние части зеркала .имеют 'Меньшую кривизну, чем наружные. При обратноi1 J<артине наружные части зеркала имеют меньшую 1<ривнзн у. Если же ·различия в виде изображения впереди и позащr фокуса окажутся мало заметными, то ттоверхность зеркала очень близ­ ка J< сфере и пора .перейти к окончательной проверке при пю10- щи «м·етода Фуко» .или, иначе «теневого испытания». Способ Ф vко дает ·возможность воочию ~видеть мельчайшие ошибки отде.Льных частей •поверхности зеркала и безошибочно указать способ ·их уничтожения, а также постоянно наблюдать за ходом полировки. Устройство, сJiужившее для то.1ико что опи­ са'Нного ·иопытания, вполне годится и для теневого испытания. Н ужно лишь добавить к нашему «Оборудованию» «нож Фуко», кото·рым попросту будет служить лезвие для безопасной брит­ вы, укрепленно е стоймя на устойчивой подставочке, могущей· легко передвигать ся по столу. Н ож Фуко служит для «разреза­ ния» ·пучка (конуса) лучей, отраженных зеркалом, т. t>. для за­ тенения зеркала; по характеру «теней», замечаеNI ЫХ при это111 на зеркале, можно точно судить о фор)Jе его поверхности. П ом.ести1вшись, как прежде, перед изображение:\~ Jlа~шочки~ нужно •поставить придела нное к подставке лезвие так, чтобы ег0 край был около самого изображения. Имея лампочку спр ава от себя, нож надо .пристроить так, чтобы он ·был слева от изобра­ жения; тогда будет у.,цобно .смотреть правым глазом . П одста.вку для лезвия можно с.делать из гладко оструганного дер·евянного брусочка с наклеенной на него пробкой, в ·разрез котороii встав­ ляется ·вертикально лезвие. Постави•в этот брусочек на другой, бол1>шего размера, можно будет удобно ттереД1вигать JlСз вис в~ все стороны. П рис.тавив к лампе за.слонI<у с отверстием (жела­ тельно, чтобы его поперечник 'Не прево~ходил 0, 1 лtAt) и поймав глазом изображение «звезды », надо осторожно подвести !{рай J1езвия совсем близко к нему. Тогда, не теряя блес тящей точки из виду, следует приблизить глаз к зеркалу ; при это м ·11зоб р а­ жение начнет, конечно, раоплываться, пока не заполнит всего зеркала, которое покажется нам ярко оветящимся I<р угом. Это будет значить, что наш глаз уже совсем близко к то·му месту, где находится изображение светящегося 011верстия (т. е. пересе­ чение лучей, отраже нны х от зеркала,- вершина конуса лучей), и все лучи, отраженные зерI<алом, вошли в зрачок. Л егJ<о лонять, 21
что загораживая часть пучка лучеН нашим лезвием, мы увидим часть зе р 1<ала затемненной; на нем появятся «тен и Ф уко». Это будет именно та часть зеркала, лучи от котороi'r загорожены но­ жом и не попали в глаз. Рис. 3 объя.сняет, 1<ак по этим TNIЯ'M «чи тать » форму поверх­ ности зеркала. Картина теней ·будет различна в зависимости от положения ножа и формы поверхности зеркала. Если зеркало обладает точно сферической поверхностью, т. е. если 'Все отра­ женные лучи от овет ящейся точки •будут схо.диться в центре кри­ визны зеркала, то, как леп<о понять, нож, вдвигаемый в конус сходящихся или расходящихся луче й, будет постепенно гасить один луч за ,дру гим, вызывая образование тени с совершенно ровно 1"1 прямолинейной грающей. Эта тень будет двигаться в ту же сторону, что и •нож, если последний находится между изобра­ жением (центром 1<рИ'визны) и зеркалом (рис. 3, а); ано будет двигаться на 'встречу ножу, если тот находится 'П О другую сто­ рону изображения (кнаружи), т. е. после пересечения J1учей. Установи1в нож точно против изображения, мы сможем погасить все зеркало сразу, едва-е1д~ва подвинув 'НОЖ .в сторону, как бы косн:?вшись изображения; столь узок в этом месте пучок лучей (рис. 3, б). Всякая другая поверхность да.ст иную картину теней, .и где бы мы ни помещали нож, вся по·верхность зерr<ала 'Не погасн ет сразу, пото~1у, что отраженные им лучи не сходятся ·в одной точке. Пусть у зеркала углублена середина, т. е. кривизна там бол ь­ ше, 11 следовательно, отраженные от нее лучи .пересекаются бл11- же к зеркалу, чем лучи, идущие от краевых частей . Тогда , ка~\ показано на рис. 3, в, •нож, затени.в левый край зер кала, загоро­ дит еще лучи, отраженные от право1"1 половины центральног о углублен ия, вызвав там тень серповидной формы. Иначе говоря , мы увидим у глубление ·в зер.кале, как бы освещенном косыми лучами, падающими •в направлении ·на лезвие ножа (в данном случае справа налево). Если зе ркало имеет 1в серед ин е не углубле ние, а меньш ую I<ривизну, чем на периферии, то картина будет обратная: тень будет появляться сначала слева от центра, т. е. мы увидим в середин е зеркала как бы холмик, освещенный косыми луча.мн. идущими опять-таки опра.ва налево, т. е . ·в направлении на лез­ вие ножа (рис. 3, г ). Точно также мы легко обнаружим и кольце.во~"1 валик, канав­ ку 11 вся1<ую ин ую неоднородность .поверхносТ>и. После некото­ рого ущражнения мы лег. ко научимся «читать» эту rге~-1евую кар­ тину. Для успеха испытания надо иметь устойчивую установку (при маJJейшей тря.ске все будет ~мигать, и ра1б ота станет почти незоз;vюхшой). В комнате должно быть, по возможности, темно 22
а 4'\1 1\\ 1" ,;~, 1/ 11 11 1\ J' \\ ~~ 11 ~ D Рис. З. Вид теней Фуко, даваемых понерхностямн разт1 чного рода ~ г а- правильная сфера: nce луч и, исходящие нз центра кр11в11з 11ы. сходятся там же, об раз уя 11зображе1111е соетящсllся точки : с!~ева нож. двяrаясь слева направо, пересекает конус лучей впереди изображетн:; на зе1жало в том же направлении на двигается тени с прнмым краем. справа - нож позади изобр а ж е ния . такая ж е тень надвигается 11австрс•1у его дnижеиню: 6 - нож точно протнn то•1 1ш 11ересе•1 е ния лучеii, у nе)J!ш н ны конус а лу ч сl! ( изображен и е точки ) : nce зеркало г аснсr равномерно и кажется совершенно • n лосю 1м (схемат11•1еск11ii проф;;,~;, в н нзу); в - средн и е ч асти зеркала углублен ы о ср авненни с J<раямн. <;т•1его центральные дучи псресеJ<аются ближе к зеркалу, •1 ем краеоые. прн пересеченнн J<онуса лу•1еi\ ножом получаются характерные тени, J<оторые возникли бы от освещения поnерх11ос111, покаэзнноii n самом liиз у, косыми луча мн. нду1цнм11 справа; г - nнд теней, н абл юдаемы х о случае, ес1111 зеркало имеет меньш ую крн е11з11у n серед 11 1-1с, чем п о краям ; те ни ясно 1101.;аэ ы вают, что зер кало имеет форму, 11зображен11ую в виде схематического профиля я11изу рису нка
(надо хорошо закр ыть со всех .сторо н лампу) и, наконец, не долж н о быть токов воздуха, .вызывающих пробегающие п еред глазами тени, ко торые сильно ме ш ают . Теневое испытание чрезвычайно чувствительно: самые незна­ чи1ельные изменения формы по.верхности, .происходящие на1при­ мер от теплоты руки , сей ча с же замечаются с его помощью. Поэтому о ч ень ~важно, чтоб ы во вр емя работы зеркало имело по­ стоянную температуру. Т емпература, в·прочем, неизбежно повы­ шается от трения при полировке; поэтому часто приходится за­ мечать, что поверхность меняется в начал е иопытаний , пока зеркало еще не остыло. Овл ад ев методом теневого испытания, мы легко применим его к тому, чтобы «выправить» поверхность зеркала. К.пковы бы ни были недо статки поверхности, пх можно устранить правиль­ ным полированием (для чего иноnда треб уется доста точное тер­ пение). Меняя способ полиро•вки в соответствии с тенев ой кар­ ти ной , мы будем следить за измен ением поверхности, пока не по­ лучнм ка ртины , изображенной на рис. 3, а, т. е. тени с ~прямым I<раем , и совершенно равномерного поrасю1ия всего зер1<ала, ког­ да нож прикасается к самому 11зображению светяще гося ОТ>вер ­ стия. Чувстви тельн ость метода Ф уко за.висит от ряда усл овий и в nер.вую очередь от диаметра светящегося отверстия ( «звезды» ). Чем уже отверстие, тем резче теневая картина, тем меньшие от­ I<ло нения повер хности можно заметить. Однако при очень 1маJ1ОМ от верстии освещение становится недостаточным, а яркость све­ та - другое важнейшее условие отчетливости теневой картины. В ыход и з ·этого затруднения был найден известн ы м советским оптиком Д. Д. МаксутоlВЫМ, применившим вместо круглого от ­ верстия узкую щель, которая при оди наковой ширине пр опускает примерно во столько раз больше овета, во скол ько раз ее дл ина больше диа1метра О'I'верстия «точки » . Изгото•вление щели нетруд­ но; лучше всего проц арапать ее острым лез.вием на посеребрен­ ном стеклышке. Ширин а щели долж на быть 0,02- 0,03 .м.л~; дл и ­ на - около 3 .11ш. При небольших отклонениях от с ф ерической ~поверхн ости аберра цпи, т. е. расстояния между фокусами раз·ных частей зер­ кала не превышают 1-2 млt, а могут быть и меньше. Поэтом у раз позн атъ истинную картину теней можно только в том случае, если нож помещен достато чно бл из1<0 к плоскости изображения; если же значительно удалить его от фо1<уса, то может показать­ ся, что зе ркало .иде ально сф ерич еское: rра·ница может при этом оказаться ·прямой, хотя бы зеркало ·н обл адало заметными от­ клонения·ми от сфери че ской поверхности. Некотор о е уп р ажнение быстро поможет разобраться в этом. Од:нако надо ясно понять, что сдела ть хорошее зеркало можно л ишь в том случае, когда работающий научился разбираться в теневой картине; более 24
т о1·0, «понять теневую картину - значит сделать хорошее зер­ кало», как говорил основатель телескопостроения ,в нашей стране А. А. Чикин. Основной опособ .иопра•вления по1верхности -подобрать под­ ходящую длину штриха. Нужно твердо помнить , что длинный штрих углу·бляет среднюю часть заркала (увеличивает ее кри­ в изну), короткий же, напротив,- его· краевые части. Но это пра­ вило приложимо лишь к полировальнику подход ящей 11вердости ; на слишком м я гкой ·смоле никакими штрихами не добиться пра­ вильной поверхности. Кроме того, ,слишк·ом мягкая смола, а так­ же и слишком длинный штр·их часто ~вызывают «завал», т. е. уменьшают кри,визну поверхности на краю зеркал а. Как мы от­ ме чаем, завал - очень .вредный недостаток, и его надо всячески остерегаться. Одно из важнейших условий для избежания завала состоит в том, ч11обы поли:1ювальни.к и зеркало имели в точн о­ с ти одинаковые диаметры . ·Как бы ни была непра1вильна форма пов ерхност и, в большин­ стве слу чаев ее удается ~выправить. Но иногда попадаются « уrrрямые» зеркала, не П<ЩДающиеся никаким усилия·м. В таких с лучаях иногда, как это ни досадно, приходится возвращаться к тон1<ой шлифов1<е, что, разумеется, вызывает бол ьш ую потерю в ремени. Можно и продолжать полировку «до по·бедного конц а», п римениiВ так называемую резку полировальника или осторож· ное сос1<а·бливание тон.кого слоя смолы с тех мест, которые при­ ходятся против углубления зеркала, например с середины, если средняя часть зеркала слишком углублена. Скоблить или надре­ з ать лучше 1всего лез·вием для безопасной бритвы; разумеется , п осле этого поли-ро1валыник должен ·быть тщательно обмыт от соскобленной смолы. Этот прием действует очень быстро; поэто­ ~ 1 у надо чаще контролировать пов ерх ность , иначе лег ко н а ме­ сте углубления сделать бугор, и обратно. Разумеется, рассчитывать при этом сразу на получение пр а­ в ильной поверХ'ности нельзя: Оiбычно возникает много мелки х н еровностей. Но GНИ не страшны, если общая форма поверхнос ти ул учшила.сь; через 1-2 часа полировки они обычно исч ез ают, есл и пол иро.вальни1< у опя ть придана нормальная поверхность 1пу ­ тем размя гч ения ·в горячей воде и накладыва·ния зерк ала. Послед нее 1~омнатное -испытание мы произ·ведем опять-таки по искусс11ве нной звезде. Нужно только, чтобы она был а как мож н о меньше, по возможности, .не более 0,02-0,03 мм. Проще всего воспользоваться одним из 1мельчайших отверстий, которые во :.1ножеств е имеют.с я всегда в станиоле; нарочно ж е сдел ать дыроч~<у такого размера тру.дно. И сточник с.вета должен быть как можно ярче; годится ~волосок электрич еской лампочки, но 11ри этом нужно помнить то, что говори лось выше об освещении отверст ия, волосок может не «за по лнить» свето м всего отвер­ с1 ия, есл1 лучи предварительно не собран ы .rr1111зoii. При отсут- 25
ств нн л 11н зы при дется пожер твова т ь яркост ью. пост авив меж­ ду ла1мпочкой 11 отверстием матовое стекло. Ра ссматривая такую маленькую и с.ку.сс'nвенн ую з•везду в сил ьны й окуляр (20-30-кратный), мы долж ны увидеть совер­ шенно правильный крошеч ный кружочек ·б ез всякого СИ ЯН'Ия ~Во­ круг, •но обведенны 1"1 н ескольК'Ими бледными кольцами. П рн ма­ .1ейшем сдвиге с точной уста новки на фокус изображение •будет расширяться в кружок, сос·юящий: из концентрических колец; вид •этого кружка должен быть совершенн о одинаков при обоих положениях окуляра (впереди и поза•ди точной устанО'вки) . Ко­ неч н о, т акое ~исследование труд:но проиЗ1Вести, просто держа оку­ ляр в руке; нужн о будет устроить для него п одвижн ую подста­ во ч ку, .поЗ~воляющую производить все нужные передвижения (в с11ороны, вверх - вниз и в п еред - н азад). Если удалось дост ичь тако го результата, можн о считать ра­ боту законч е н·н ой : зер1<ало будет работать оч ень хорошо. Ч асто ·бывает, что изображение искусст'Венной з везды рас­ плывает ся по краям п ри при д ви гании окуляра, что указ ы вает, как мы з на ем, на меньшую к ри визну (б ольшее фокусное рас­ стоя ни е) краевых частей зеркала. В этом об ы ч но бывает вино­ ват завал, остав шийся н езамеченным раньше . Е сл и з акрывание узкого края (не более 5 л~лt ) ун ичтожа ет дефект, то проще 'Всего при устройстве телескопа ю1 еть это в виду, при.падИ'В к зерка J1у диафрагму, за крывающую за.валенный край; это хотя 1и ·выз овет ум еньшение де йствующего отверстия и, следовательно, кро:-.1е некО'l'Орой: потери ооета, еще и уменьш ение раз решающей силы, но зато резко улуч шит J<а чество· изображения. Описанный: выше ход работы тщат ельно 11 многократно про­ вер<>н нами с начала до конца; поэтоыу мы уверены, что чита­ тель, даже и не имея иного пособия, кром е этой инструкции, сможет .при достаточном желании и н астойчИ' вости изготовит ь отли1ч н ое не1большое зерка.rю для тел ескопа. И З ГОТОВЛЕНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ПЛОСКОГО ЗЕРКАЛЬЦА В рефл екторе системы Ньютона ( см. ·рис. 1) конус лучей, от­ ра женных главн ы м зеркалом, вьnводится в боковое отвер сти е трубы для ра ссматривания или фотографир ова ния и зоб ражения. Дл.я этого .служ•ит ·вспомогательное маленькое плос.кое зеркаль­ це, ~поставле нное н а1клонно к оптической ос11 тел ескопа. При ме- 26
няется также и прямоугольная при з ма полного внутреннего от · ражения. Однако изготовить ее несравненно труднее, чем f!ЛО­ ское зеркальце, имеющее всего одну рабочую поверхность и не требующее, к тому же, дл я своего и зготавления особенно хоро­ шего стекла. Кроме того, призма, по самому существу де.па, менее выгодна, так как ·может внести •в .изображение недостат- 1ш, от .которых свободны зеркала. Нужно иметь в виду, что качество плоско го зеркальца ют­ скоJiько не менее важно, чем качество гла·вного вогнутого зер­ кала телескопа. В самом деле, .все лучи, собранные главным зер­ калом, должны отразиться пло ским, и, если его поверхность имеет какую-Jmбо кри·визн у или неправ>Ильности, результат по­ луч ится такой же, как если ~бы са'Мо главное зеркало облащало соответствующим дефеJ<том . Найти готовый кусок точн о •плоского зеркального стекла практически невозможно. Поэто м у придется изготавлива ть п лоское зеркальце своими силами. Любитель, который уже с правился с и зготовле нием главного зеркала, может и здесь рассчитывать на полный успех. !(роме точности поверХ'Ности плоского зеркал ьца, имеют зна­ чение его раз·меры и форма (очертания крае'В). Размеры долж­ ны быть так рассчитаны, чтобы наилуч шим образом соот,ветство­ ват ь гл а·вному зеркалу. Техника ~изготовления -плоского зеркала ·в о.дном отношении резко отличается от техники изгот01вления ·вогнутого сферическо­ го зеркала. П ри изготовлении вогнУ'гого зеркала нам приходи­ лось заботиться ли шь о том, чтобы оно •было сферическим, т. е. во ·всех своих частях ~имело одинаков ую 1<ривизну, самая же •ве­ л ичина кривизны нас ннтересавала мало; 'ВСПО'Мним, что, опре­ деляя стрелку J<рнвизны, мы могли удовлетвориться точностью до 0,05 мм. \ Друюе дело - :пл ос-кость: от нее тре.буется, чrго~бы она вооб­ ще не имела 1I<JШ~Визны, вернее, допу•СТ И'мая для нее 1<ри~визна не долJжна превышать допуска, который не м.ожет пр евосходить 0,00007 ,нм. Другим1и •словами, при обработке ттлос.кой повер х­ ности требуется не толы<о избежать ·мес'I'ных ошибок , превосхо­ дящих 0,00007 мм, но и общая форма поверхности должна бы7ь выдержю1а с той же точностью, превосходящей почти 'В 1000 раз ту, ·~оторую 1мы 11ребовали от пове.рхности 1Вогнуто•rо зер·кала. К эт ом у надо еще добавить , что ~плоская поверхность гораздо мен ее усrгой1ч.ива rв ходе обра•боrгки, чем вогнутая сферическая; это, в.прочем , яв·с11вует уже из сказанного. Одна.ко, несмотря на э ти трудност.и, при :в-нимательности и те1р.пении изго11ови-ть не­ большое зеркало с точно ттлоской .пове рхностью - дело· не толь­ ко вполне возможt1ое, но да~же и не требующее особых усилий. 1. Форлtа и размеры плоского зеркальца. На'Ил уч ши е резуль­ таты получаются тогда, когда плоское зеркальце, стоящее н а 27
~п ути лучей под углом в 45° к оптической оси, проектируется на гла.вное зеркало кружком. Для этого ему надо пр·идать эллип- тические очертания с отношением осей эллипса, ра.вным 1 :11""2, и со ответственно скосить его края. Такое зеркальце имеет форм у ломтика, отрезанного от цилиндра тюд углом ·в 45°. Однако из­ готовл ение такого зеркальца для начинающего затруднительно. Поэтому на первых порах придется удовлетвориться круглым зеркальцем, изготоВiить которое несравненно проще. Но, постав­ .п енное под углом в 45°, оно, конечно, будет проектироваться на г.1а вное зеркапо в виде эллипса и, кроме того, будет добавочно Рис. 4. Определение размеров плоского мало го зеркальца для рефлектора системы Ньютона АВ - главное вогнутое зеркало; главныl! фокус его n точке F на оптнчес1<оl1 оси CF, DD ' - поле з рення в фо1<альноii ПЛОС!(ОСТИ. Ма.~ая ось ПЛОСl(ОГО зеркальц~ должна быть равна А'В', а не аЬ, так 1<а к поле зрен11я нс точка F, а 1фужок с поперечником DD' засл онять часть Jrучей . Впроч ем, это дополн ительное экраниро­ ва ние столь мало, что о нем .можно не беспокоиться. Очень часто при расчете размеров плоского зеркальца дел а­ ют следую щую ошибку (рис. 4): 111ринимают во внимание толь- 1<0 конус лучей, имеющий свои м основание м главное зеркало, а вершиной - точк у главного фОI< уса на оптической оси, т. е. де­ лаю т плоское зеркальце столь малым, что оно может целиком перехватить лучи толы<о от одной точки, лежа щей ка1< раз н а ОП1' ической оси трубы. Иными словами, главное зеркало при эт ом используется целиком лишь при рассматр1ивании одной звезды, приведенной точно в центр 1поля зрения . Все остальное поле зрения получает лишь часть Jiучей и тем меньшую, чем дал ьше звезда н аходится от центра поля зрения. Это вредное («винь етирующее» ) дейовие ·слишком малого плоского зеркаль­ ца не только приводит к потере с вета на краю поля, но, что еще хуже, сильно -снижает вдали от центра поля зрения ·ра з1ре шаю ­ щую силу, т. е. способность ин струмента показывать детали на ­ блюдаемого оветила, например мелкие подробности на Лун е 11 плане тах, ра з деление тесных пар з везд ·и пр . Короче говоря, луч- 28
ше сделать ·Плоское зеркал ьце слишком большим, чем слишкоы малым. Как видно из рис. 4, зеркальце должно быть такой величи· ны, чтобы перехватить лучи, образующие усеченный конус, ос- 1юванием которого является главное зеркало, а усеченная ;вер· шина соста.вляет максимальное поле зрения. Таким образом, мы должны сначала задатьс я определенным поперечником поля эре · ния, а .потом по нему рассч·итать для данного телескопа мини­ мальный размер плоского зеркальца. Не ·входя здесь в подроб­ ности, .дадим приближенную формулу для расчета (желающий выведет ее сам, !Пользуясь рис. 4): Ь=d+k(D-d) F' где Ь - дли·на малой оси элJFиптического зеркальца, D - д 11 а· метр главного вогнутого зеркала, F - фокусное расстояние главного зеркала, d - поперечник (;1инейный) поля зре1111я, fl - постоянная величина, равная сумме расстояния от центр а зеркал ьца до главного фокуса, ширины зазора между главным зер 1<алом и трубой 1, толщины сте нки трубы и, наконец, рас­ стоянпя, на которое жеjiателыю вывести вбок изображение 113 труб ы наружу. Если исходить не из линейного, а углового по­ перечника поля зрен ия, то величина d будет, очевидно, равна поперечнику поля зренин в градусах, умноженному на 5{,3 . На- 1юнец, если мы имеем дело не с эллипт.ичес1шм, а с круглым зер1<альцем, то для расчета его диаметра (очевидно, равного большой оси эллиптического зеркаль ц а ) надо величину Ь у~1- нож11ть наf2=1,41. Произведем расчет круглого зеркальца для телескопа с глав· ным зеркалом D= 150 JИМ, F= 1500 мм, d= 1° (два угловых по­ п еречнш<а Солнца .или Луны), lг=75+ 13+ 10 + 20= 11 8 .м м: ( 1500) 1500 на 150- 57'3 Ь= 57,3+ 1500 ::::::::; 35 Jl;IJ\C 1\руглое зер1<альце должно, следовательн·о, иметь диаметр в зsх 1,41 ::::::50 мм. Заметим в заключение, что с достаточной точностью опреде­ лить размеры диагонального з еркал ьца можно и графически, 1 Эта величина, 1<онечно, определя ется желаемым полем зрения; если прн­ нять erG в 1°, то дна метр трубы для нашего зеркала доJ1жен превосходи ть ( 1500) днаметр главного зеркала не ~1еньше чем на 26 л1м 57 131 , т. е. зазор должен_ со ставить 13 ;11;11 _ 29
тщательно вычертив схему хода лучей в уменьшенном масштабе (1:3или 1:4). 2. Материал. Е сли удастся достать хорошее зеркальное стек­ ло (nрн малых ра змерах диагонал ьного зеркалЬ'ца н е на до гнаться за бол ьшой толщиной, но оно и не 1;~.олжно быть тоньше 5 мл1, так как ·иначе будет гнуться .под действием собственного веса и при обработке), то задача сильно упрос11ится: нужную нам точно плоскую поверхность мы сможем получить при срав­ нительно небольшой затрате !Вр емени, начав неп осредственно с полировки (см. нюке, стр. 32 ). В том ·случае, если стекло при пробе при помощи интерфе­ рtнцнонных полос (см. стр . 32) не обнаружит отклоненнii от mлос1<'ости, .превышающих 2- 3 •поJrосы, мы оможем обой­ т нсь без шлифов·ки. В противном случае (с которым, к сожале­ нию, приходится ·встречатыся чаще), ~п ридется для достижения плоской поверхности ,сначала отшлифовать стекло, а потом .пол ирова1'ь его. Большое значение и:v~еет еще и однородность ст екла: пло хо 01'ожже.нное ИJllИ плохо вымешанное при ва·р кс стекло мож ет 'Н е­ пра0вильно покоробиться ·при обработке или искривиться при колебаниях температуры. Изготовить стеюrянныii кружок нет руд н о . Его можно про­ сто вышл ифо вать. Для этого н ужно, облома.в стекло щипцам и для придания ему приблизительно круглых очертаний, вклеит ь его р аз огретой смолой (лучше сплав нз равных частей каюrф оли и :~челиного воска) в распил енную ~поперек цилиндриче скую дсревяш1<у соответстве нного диаметра ('можно ·подобрать под­ ходящую ска лку ) •и сошл ифовать выдающееся со всех сторон .r~ишнее стекло при помощи карборунда на куске толстого ст ек­ ла. Лучше, однако, ,вырезать кружки при помощи железной нлн медн ой тру·бки. Тр у бка должна иметь ВНУ'rренний диаметр не­ сколько больший, чем нео бхО1дим ый диаметр •кружка, а толщи ­ ну стенок - около 1 мм. Она должна быть снабжена по краю кос ым·и насечками в 3-4 A'LAt глубиной , которые легко сделать напилышком. Такой трубкой можно оверлить стек ло при помощrr кашицы из ·карборунда или нажда·ка ·средней крупности. Кон еч­ но, лучше всего вое.польз оваться в ертикаль·ным сверлильным станком, но можно ·вместо него сделать деревянный станочек .в виде буквы П с переклади но й. П ропустив труб.ку скво зь отвер­ с тня ,в ·верхушке и перекладине, моЖJно вращать ее при 'Помощи «лучка» ( бече;вка .и гwбкий прут). Выр езка ,кружка из зеркаль­ ного стекла занимает от 5 до 30 мин" смотря по толщине стекла и в зависим-ост и от оборудования. Чтобы н а краю кружка не по ­ лу ч илось в ы 1юлок, на обе поверхности заготовки следует на ­ клеить (спла·вом канифол1и и воска) обыкновенное окоНlное стек­ ло . Для изготовл ения зеркальца нам потребуется три стеклян­ ных к·ружка. 30
3. Шлифовка. Наи луч ший сп особ работы таков. Три одщ1а­ ковых ·стеклянных круж1<а (на з овем их No 1, 2 и 3) попарно при­ шлифовываются один к другому таким образом : No 1 шлиф ует­ ся оверху No ·2, затем No 2 шлифуется сверху No 3, ·и наконец, No 3 шлифует ся сверху No 1. П о окончан·ии этого цикла (в каж­ дой комбинации минут ·ПО пять) все н а чина ется снова, и так до окончания тонкой ш л ифовки. Читат ел ь, уже п рактическ и знако­ мы й с шлифо вкой -вогнутого зер1<ала, легко поймет, что лр1и т а­ кой процедуре ·все три ст екла дол жны стат ь плоск юн1 (конечно , есл и шлифо·вка каждой пары продолжается оди н а ково долг о ), пото:\1 у что приобретаемая поверхность ю каждого кружка во­ гнутость ( 1<0гда он наверху) л ш@идирует ся после того, как он будет шлифов аться такое же время оверху другим кружком . Сама шлифовка производится так же, как и п ри ·Изготовле­ ннн воrнутого зеркала, т. е. прямыми штрихами примерно в 1 /4- 1 /з диам еТ'ра; разумеется, нет ника·кой нужды прим·енять крупный н аждак, а можно начинать с.разу с ~пятиминутного. Слишком :-.1аленьк0ие .1<ружки очень трудно шлифоваrгь, о бходя вокруг стола. Н есра·вненно удобнее работать си.дя, пристроив како е-либо приспособление для поворачивания н ижнего круж­ ка. Годнтся, напри:\1ер, круглая дощечка, удерж·иваема я от ер­ зания по столу тремя пла1нками. Поворачивая ее ~вместе с л ежа­ щим ·на н ей кружком на небольшой угол левой рукой, правой рукой дв игают верхн•ий кружок, поворачивая его в то же время в проти·в оп олож н ом направлении ·пал ьцами. Кажда я «П ОРl.l!ИЯ » шлифовки за.нимает, J<а·к сказано, •М·Инут пят ь, по сле чего оба стекла надо обмыть, верхнее положить в ни з, нижнее отложить 1в сторо н у, а третье ·взять в к ачестве верхнего. Чтобы не сбиться, на стеклах надо ·Сделать метки. П онятно, ручек к стекля нны м кружкам пр иклеи вать не при ­ дется. Пр още всего нЬльзоватьсн кус!\01\1 пробки, подклеен 11ы л1 резиной. Такая ручка обьгкновен110 х орошо ц епляется з а стекло . П ервые стади и ш лифовки, пока стекла еще далеки от плоскост11 и могут заедать, мож н о ·ПРQlделать дер жа кружки п·росто пал1, ­ цами. Если кружки сл и шк ом малы, то добиться правиЛЬIНОЙ nаверх­ НОС'Г'И очень труд но; на кра я х почт11 неизбежен сильный зав а.1 вс.1едств11е «о прокид ы вания» с текла при д вижении в зад и вп е ­ ред . Наименьший диаметр 1б удет 40-50 мл-~. Для изготовления меньших стекол можно поступить следующим образом. Выр езав три кружка сте кла диам етром н а 20-30 .мм больше, чем н уж­ ны й диаметр зер кальца, мы затеу\ просверл им в каждо м по кон­ цен'Г'рическ·ому ·круго'Вому желобку ~почти насквозь будущего зе ркальца . По око11ча.нии шлиф овки 11 полиров·ки мы 1Просверли111 кружок до кон ца и о'Гб рооим ненужн·ое теперь наружно е коль­ цо , на котором, вероятно, образовался .при о бработке зава JJ. К азалось б ы , 1110жно сделать гораздо проще, и!\1 ен но , изготовить 31
плоское зеркальце несколы<о боль ш е го размера, чем н у жн о , 11 вырезать из него сред нюю ча сть, отбро снв края. К сожалению, об ычное стеJ<ло при рез ке J<оробится; поэтому , как бы хоро шо нн был отшлифован кружок, выр~занная из него часть все равно окажегся непригодно ii. Шлифовка ·ведется в осталыном совершенно так же, I<ак и в случае вогнутого з ер1<а ла; нужно только 1при переходе к боле е мелкому сорту наждака особенн о тщ ател ьн о следи ть за чисто ­ той, чтобы не оста·валось ника ких царапин. 4. Полировка произ водится об ычным споообом , на смоляно м полироваль нике. Маленью1е 1дис1ш удо бнее полировать сверху, сдел ав полироваль.ник на кружке нз тодстог о .ст екла или, е щ е лучше, на стеклянно й пр обке .п одходящ его размера. Ф асетки дол жны бы ть соответс11венно размеру полироваль ни ка малень­ кие, со стороной около 1 см. Полировать надо все три I<ружка по пере менно; как мы сейчас ув·иrд нм, ·все они бу.дут нужны для контрол я по верх~ност и. Ч ерез 2-3 часа поверхн ость кр ужко·в уже хорошо заблестит и можно будет приступить 1< окончательной от­ делке поверхности (к фигуризации). Если .в наше м рас•поряжеН;ИИ оказа л ось хор ошее зеркал ьн ое стекло, то, •начав пря.м о с .пол·ировки, мы ч ер ез та.кой сро 1<, ве­ ро ятн о, будем уже пр.и1ближа1Гься к цели. Для ·контроля п оверхно сти н ашего будущего зеркаль ца мы воспользуем ся интерфер~нционtНы м способ ом, широк о прим ен я е­ м ы м при проиЗ1водстве мелких II средних оптич ески х деталей. Этот сп осо б основан н а наблю дении интерф ер енци онны х 'Полос, возникающих при пр1икла дывю1ии одной к др угой полированны х поверхносте й. Не ·останавливаясь здесь на теоретической стор он е дела (незнакомые с ней могут обратиться к :1юбом у учебник у оп­ т ики), скажем ли шь о том, что необходимо для работы. Если нал о жи т ь точ но .плоское стекло на друго е такое же п лоское сте1<ло , ·ю , рассматри.вая их на темном фон е при па.даю щ ем бе­ лом свете, мы ув иди м радужные .полщы, кото·рые будут совер­ шенно пря мьн.ш. Если .стекла совершенно чи сты и ничто, следо­ вательно, не мешает им со прико сн ут ь ся оч е нь тесно, мы увид и м, что эти полос ы будут на наших глазах расширяться и умень­ шаться в чи сле, пока не оста:нет ся ли шь одн а полоса шир иной во .все .стекло; но и 1а •будет •продолжать р аздвигаться, и от всей раду ги након ец, остан ется л ишь один цвет, напр•им ер зеленый , равноме рно з аJiивающий 'ВСЮ поверхность стек ла . Если мы осто ­ рожно приподни мем .верхнее стекло с од:11 ого края, то снова по­ явятся п а р аллелын ы е полосы, яркость и 1<онтраст которых умень­ шаются к првподнятому краю. Из сказанного можно .видеть, что ши рин а п олос н расстояюrе между НЖ\Ш зав исят от у гл а на.к­ лона одной плоскости по. отношению ,к друюй: чем · меньше ·возду шный кли н между •ствклами, тем шире •полосы , и нао­ борот. 23
Лег1<0 понять, что 1полосы окажутся искривленными, если стекла н е совершенно плоски; положим, что одно из них сл е г ка выпукло. Очевидно, воздушный клин не будет уже иметь оди ­ наковой толщины ни по какоыу ,н аправлению ; от 1этого поло сы изогнутся дугами, а при т о чном накладывании одного стекл а на другое мы получим кольцевые полосы («кольца Ньютона ») . Кривизна полос позrволяет не только замет ить кривмз н у по­ rверхно сти, 'НО и определить х а­ рактер пов е рхности, т. е. выпук ­ лая она 11ли вогнутая , а та юк о и з мерить степень ее от к.rr оненая от плоскос т и. Влолне понятн о, что при на­ кладывании ·выпУ'клой ~поверх­ ности на 1плоокую взаимный на ­ клон той и другой '6удет возра­ стать rю напра1Влению от центра к периферии; в случае вогнутой 1п«:rnерхност11 положени е б удет, разумеется, обратным. Всл ед ­ ствие этого при на.1<ладывании вы­ ,пуклого стекла на плоское ннтер­ ференци,онные п олосы будут обра­ щены своими IВЫПУ1КЛОСТЯМИ ·В ·СТО­ рону пр1шоднятого края, а в слу­ чае .вог.нутой - :прочь от нею, т. е. в ту сторону, где стекла сбли же­ ны сильнее. Если иметь за ведомо точно плоское стекло ( « пробное стек­ ло», ,ил,и .кал1wбр), то Н'Ичего н е еrоит определить харакгер обра ­ батываемо1"1 поперх.ности, при­ кладывая его к ней. Неправиль - Рнс. 5. Вид пнтерференционных полос в случае выпуклости испы ­ тываемого стекла (предполагает­ ся, что на него наложено в точн о­ сп1 пJiоское пробное стекло) . С npaвoi1 стороны п олосы шир е н сильнее искривлены, ч го у к а зыва ­ ет на более тесное соприкоснове­ ние стекол. Приложенн ая линейка позволяет определить кривизн у стекла (в данном случае выпук ­ лость составляет около трех по - лос) ная поверхность дает и полосы неправильные. Напрныер, зава­ ленный J<·рай да с'Г «·выпуклы е» ·Концы полос, а вогнутая с ередина - « воnнутые» средние части; это, между ~прочим, наи ­ более часто встречающийся дефе1<!т у нач·ин ающих. Рнс. 5. 1на­ ·глядно объясняет сказанное . • Зам етим, 1что есть еще очень наглядный способ о п ределить х арактер иоnыtrуемой по1верХ1Ности : если при опускании головы (т. 1е. при у~величен'Ии угла ·падения лучей) .видимые .полосы бу­ дут « раз·бегаться» от центра к краям, это значит, ч"ГО поверх­ ность выnуклая; если же ою1 ·будут, напротив, «сбегаться» к центру, то поверхность во1гнутая. При подымании гол·о.вы ка,рти­ на ,будет , к~0нечно , обратная . 3 М, С. Наnашин 33
Отклонени е пов ер ХJности от требуемой (в н ашем случае - от пJJоскости) п ринято оцени.вать в 'Вел ич1ине ст р ел ки прогиба по­ л осы , выраженной .в долях шири•ны етой же полосы. Если полоса изогнута •настолько, ч то нанбольшее ее отклонение от пря мой (хорды) , пров еденной ·ОТ н ачала к ·Концу полосы, равно ширине в сей полосы (т. е. например расстоянию от красн ого к р ая .поло­ сы до кр асного края следу ющей л олосы'), то говорят, что «кри ­ визна ра-вна одной полосе». Для наших цe.11 elr наибольш ая до­ пустимая кривизна - в четверть полосы или , в п ереводе на .'lинейные меры, в 1/s длины ·волны света, т. е. .в средн ем около (\00007 .мм . Но нужно нметь в в иду. что это саi\!ЫЙ край11н1'i предел, и нужно постараться добиться большей то чности п оверх­ ности, на п ример 1/s-1/ 6 полосы . Степе нь искривл ения полос можно хорошо о ценить на глаз при помощ11 л1инейки ( удобн ее п розрачная ) или карандаша, по­ Jюжеююго на стекло !В направлении •ка са11ельно й 1< выпуклости ~полос . Еще лучше держать каранда ш над стеклами и срав н и ­ вать кр ив и зну полос с прямым !<раем отр аже ния к а р анда ша. Та к обстоит дело, есл и у н ас ест ь точно плоское стекло (ка­ либр ). Когда его нет, определяют поверхность 1<аждого из трех с текол, складывая их поочередно одно с д р уг.им во .всех .возмож ­ ных ко м бинациях. Это дает ·в озм ожн ость соста·вить нужные три уравнения, из которых найдеi\1 все три неизвестные, т. е. определим 11стинные поверхности каждо г о из н а ш их стекол в о тдель но сти. Ус.1овимся обозначать выпуклость зн а ком +, а вогн утость знаком -. Положим, что м ы получ·или следующие результаты отсклады1ва•ниястеколNo1сNo2,No1сNo3иNo2сNo3: ,\l'o 1+No2=-1;No1+No3=-2;No2+No3=+1. Реш ае м эти урав нения обычным образом и находим : No t = =-2, No 2=+1, No 3=0. Значит стекло No 1 вогнутое в две полосы, стекло No 2 выпуклое в одну полосу, а стекло No 3 точ но плос ко е. Нет необходимост:и довQди1ъ до зако нченн·а.rо состоян11я вес три стек.r~ а , а можно ограни~rиться л ншь ОДJНiим; два другие, х оп~ бы 11 1-I e ;i.o !<Юнца отп ол ир О'ван н ые, сос.пужили аво ю службу п ·ри l!ОЛ ЫТа!НИИ. Сама фнrуризация, иJш изменение формы поверхностн в н уж н ую сторону и устр анение меСl'н ы х неп.равильностей, ма.10 отл ича ется от той , которая на м уже з·на-кома ·ПО изго11ов.r~ ению вогнутого зер·кала. Нужно лишь еще р аз отметить одну 'Суще­ стненную особенн ость плоских п овер хностей. Она состоит в их край ней неустой'Чи.вости по сравнению с п оверхность ю сфериче­ ской, к·оторая может ·сохр анит ь·ся неи зме нной .в продолжен ие м ногочасовой обработки. Плоск ая ПО1Верхность, ста рого ~rоворя, меняет.ся ·при пол и р·о вк е еж еi\1'Инут но , становя сь то :вогнуто й, то выпуI<лой . Зада ча , следовательно, состоит здес ь в том, чтобы •по ймать мом·ен т, когда rповерх ност ь 1етанет .плоокой , и нс дават 1, З(
е~ сильно от.клощпься в ту или другую ст·орону. На вре.'Мя пе- . рерыва в 'ра1боте очень 1Полезно на·кладывать на полировальник самое плоское 1из стекол; ,это лредохранит смоляную 1rювР.0>х.ность от деформации. Нужно ~помнить и о <Iшиянии температуры. Небольшие коле· бан:ия темлературы очень сильнQ коробят ,маленькое стеклышко; в этом лег.ко убедитыся, дохнув на сложенные для испытания стекла или пр:илоЖJив 1Палец к ~верхнему стеклу. Не.скоVIько замечаний о самой технике ис.пыга~ния. Прежде .всего, стекла, прикладываемые одно к другому, должны быть очень чисты, мал·ейшая соринка не дает им сложиться достаточно пло11но и может, крО1ме того, сделать ·uара.пи:ны. Ни 1в коем случае нельзя пооволять стеклам ерзать однаму по другому, и•наче ца­ рапины неизбеЖJНы. Очень ва~о пра1вилыное оавещение. Строго говоря, нужен м,он оХ:роматичесюий овет (например желтый свет натриевого 1Пла1мени), 1но можно обойт.ись и обыкно~венной лам-· по й; необходимо лишь -поместить лампу как можно ~выше над· голо.вой , чт1<Jбы можно было раосма11ривать стекла, по .возмож­ ности, •вертикально аверху. Чтобы овет был рассеянный, надО: за1веситъ ла1м.пу тонкой бумагой или тка1нью. Придерж и,вая сь этих кратких указаний, можно изготов-ить очень хорошее ~плоское зер·кальце. НедQстатком его будет однако, , что оно круглое, а не эллиптическое и, след овательно, ею проек~ ция н а главном зе ркале будет вызывать дополнителыное э~кра­ нирование, вп·рочем, весьма незна"Чительное, ·с которым МQЖНО будет п·оэтому и не считаться. СЕРЕБРЕНИЕ ЗЕРКАЛ Люlбитель непрем енно должен ум•еть сам серебрить свои зер­ кала так ~ка к сереб~ря:ный слой п1риходи'1'1Ся возо6навлять не реже раза .в год, а в большинст~ве случаев -тораздо чаще. Овладеть ЭТIИМ искусс'Dвом может, конеЧ~Но, ~всякий, .Н{) для rго~го чтобы дей­ ствительно хорошо посеребрить зеркало, нужен опыт и большая тщаrгельность ,в paбorre. Осномюе услови-е успеха - образцовая чисrота •в о ~всем, начи­ ная с са1мого зеркала 1и ~конча я посудой. Все 'В'ещесгва, .приме­ няющиеся для ееребрения, долж~ны быть химически чисты ми; !Воду можно 'У'ПО11реблять толь.ко дестилл,ирова.НJНую (ее можно достать в аптеке) . Суть IП'РОцесса серебрения, каюим бы 1рЕщептом 'МЫ •НИ 1Восполь­ зовались, оостоит ,в том . что из ·раоовора соли серебра посред- 3* 35
ством доба1в.ления ,восста·на1Влива ющих •Веще.с11в ~выделяется ме­ таллическое серебро, ~оторое отла~rается ~в <Биде зеркальной пленки на полирова1Н:Ном стекле. Хотя этот химический процесс очень сл,ожен и даже до ко.нца ,еще не 'Изучен. прак11ика серебре­ ния раЗ1работана настолько хорошо, что лри соблюдени~И !Всех пра1вил успех обоопечен. 1. Материалы. 1) Аз·о-гнокислое серебро (ляпис); 2) едкое кали (или натр), х:имически чистое; 3) чи стый нашатыр1ный с пи·рт (~водный рас'!'вор аммиака) ; 4) сахар-рафи1Над ; 5) азоТRая кис­ лота (крепкая, Х'И'Мически чистая); 6) ,винный опи1рт (ректифи­ кат); 7) дестилли,ро~ва1н:ная ~вода; 8) •гигроскопичоокая вата; 9) фильтровальная бумага; 10) хорошая, 'ПЛСУГная бумага; 11) .парафин или 'Воск; 12) .ку сок з амши ил и МЯ'rкой бума­ зеи; 13) .бече.вка тонкая; 14) резиrЕювые перчатки ИЛ·И на1пальч­ ники. 2. Посуда. Для серебрения 1150-м•иллиметровоrо в еркала нужна следующая посуда 1) ·банка, -емкост ью в 400 -'500 см3 ; 2) 3-4 склянки, емкостью от 0,25 до 1 л; 3) д1ве мензурки (одна на 100-200 с.м3 , д•ругая на 10-25 с.мз); 4) колба или 'Чlистая э ма ­ лирuванная кастрюля , емкостью в 0,5-1 л; 5) капеJ1ьница. 3. Приготовление растворов. 1) Р ас11вор аз·отнок:ислоrо сереб­ ра: азотнокислого ооребра - 10 г, дес11иллИ1р0tва.нной воды - ~00 см3 ; 2) восстанавливаюIЩiй ра ств ор: сахара-рафина1д а - 70 г , дестиллированной воды -250 слt3 . По растворени1и сахара нужно добавить 3,5 смз крепкой азотной кислоты и кипятить на легком огне до .понвления лимон.но-желтой окраоки; .по остывании до ба­ вить 50 см3 спи~рта-ректификата 1и дол1ить дестиллирова1Н rной воды до 1000 см3 • Восста1На·ВJJJИ1Вающий рас'!'вор должен ·перед )llП от реб­ лением постоять неоколько дней; ~ранить его можно неотра,ни ­ ченно долго. Остальные ра ОТ1в-оры !Надо ттригото.вить ли шь непо· оредствен1Нn пере.п V·потреблением. Вся посуда должна быть перед упlQ'Гlреблением тщател~,,но вь. мыта крепкой азотной кислотой, кр·еп.ким ,ра·створом ·е;t<кой ще­ лочи , тщательно .промыта водой из-1под крана и ополоснута д€Стилли~рован.ной водой. Выт,ирать поауду нельзя, а надо высу­ шив ать. Запаоные реакти~вы и чистую :посуду ~надо 1ГщателЬ1Но за­ щищать от пыли. Едкая щелочь должна быть закупорена осо­ бенно плотно для :предохранения от влаги и угл-екислоты !Воздуха (пробку зал·ить шr·рафином). 4. Чистка, зеркала. Поверх'Ность. :подлежащая серебрению, должна быть хим ически очищена; качество серебрен ия в первую очередь зависит от того, 1наоколы1ю тщателыно оч ищена •поверх ­ ность ~11ере.д серебрением. Удалиrв ручку (как мы уже упоминалrи, это дела'е'J'С·я резким уда.ром по ней сбоку), надо соокоблить смолу с задней поверх­ ности зеркала и :вычистить ее кер·ооином ил~и бензином . К!рай зеркала, на .котором 1J1осле 1J1олировки остался 111ло11ный кра сный 36
налет крокуса, также надо обмыть ке р осином или бензином. За­ тем все зеркало тщателЬ110 мое'ГСя с мылом, обсушивается и про­ мывается азО'Гной ·кислотой (если она ·была концентрирован­ ная , то разведе нной . вдвое водой) при помощи ваты. Понятноr ч то голыми рукам·и этого делать нельзя, а либо 1в рези.но1вых пер · чатках, либо держа .вату двумя лучинками или •Навертев ее на палочку (.в·ообще с азотной кислотой надо обращаться осторож­ но!). Мьiть азогной кислоrой надо со •всех оторон и очень пuа­ тельно. пока не будет скрипеть ~везде при трении ватой с кисло ­ той. После азотной ки слоты зеркал о .надо обмыть ·водой и тщатель но протереть ваrой с крепким рас-гвором едкой щелочИ' (со щелочью нужна не меньшая осторожность!). На.конец, зер­ кало обмывают большим количеством воды, 01полас.1ш·вают дес­ тиллироваНJНой •водой ( если 'Поверхность очищена хорошо, то вода· нигде н е должна сбегать .с нее, а оста1ваться тонкой, р ав н омерноЙ' пленкой) •и быстро завертывают в несколько слоев чи·стой фильт­ ров альной бумаги для обсушки и защиты от 'ПЫЛJ'!. Ни .в коем случае нельзя ни во в1ремя чистки, ни после нее· ·касаться •паль цами лицевой поверхности зеркала ·во . избежание· вагрязне.ния ее жиром . Жирные пяТlна не по1кроются серебром. На до избегать обли<вать зеркало холодмой водой; на холодное стекло серебряный слой осаждается хуже, а от слишком резко го· охлаждентия зеркало .может даже тр еснуть. 5. Приготовление серебряного раствора. В ба1Нку вливают столько азо тнокислого серебра, чтобы на каждые 100 см2 пов ерх­ ности зеркала п1ришлось 3-4 г азотнокиолоrо серебра (для 150- миллиметрового зе ркала - 100-130 см3 ), и начинают приба'В ­ лять к нем у .по ка1пля1м .из капельницы нашатырный спирт, все· время взбалтывая. Раствор.сразу помутнеет от выделения корич ­ невой окиси ·сере1бра . По мере дальнейшею прибавлr;;ния наша­ тырного -с.пи.рта осадок начнет ~переходи ть в раст.вор, и жидкость· буде'!' снова светле ть. Н ашатырного спирта надо прибавлmь столЬ'ко, чтобы осадка осталось чуть-чуть; если же жидкость ·станет совершенно прозрачной, это з начит, что нашатырного спи:рта доба:влено слишком много, и тогда сер ебрение будет неудачно. В тако м ~случае нужно по каплям добавить столько· раствора а зотнокислого серебра, чтобы раст.вор снова чуть-чуть. пожелтел и за мутился. Затем в другую банку отмеривается отолько же раство.ра ще­ лочи, сколыко было ·взято ра створа азотнокислого серебра, и вли­ вается при сильном 'ВЗбалтываlНИИ 'В раL11вор ав•О'ГНОЮИСЛОГО> серебра с нашатырным спиртом; получается снова темнокорич­ невый осадок. Этот осадок опять расТ1Воряют, добавляя нашатыр­ ный опирт :по каплям. При этом 1Нуж~но остерегаться избытка, как вначале . ПолучИ'Вшийся расТiВор должен 'быть слегка мутнооат ;: если же он прозрачен, как вода, то это опять-таки указывает н а избыток нашатырного ·спирта. В таком случае надо снова доба- 37'
вить столько раствора азотнокислого сере бра, чтобы раствор чуть-чуть замутился. Теперь отмери1м вдвое меньшее кол1ичест,во 11юсста~навливаю­ щей смеси, чем было взято раствора азотнокислого серебра (т. е. ·от 50 до 65 с.м3), и у tНас все будет готоrво для серебрения; доста­ rоч~но влить .во1.::ста на•вли1вающий раст.вор 'В сере6ря·ный рас11вор, чтобы тотчас же началось выделение серебра. . 6. Серебрение. Для того чтобы налить серебряный раствор н::~ зеркал о, · ·нужно сделать бортик из пар а финированной бумаги. Возьмем полоску хоро шей бумаги шириной примерно .в 2/ 3 поп е­ речника веркала и дл·и~ной в 1,25-1 ,5 -его окружности (т. е. около 100 мм шириной и 60-70 см длиной для 150-миллиметрового зеркала). Раз•вернем в•еркаJю и положим его вогнутой поверх­ но стью вниз на nодста'Вочку, обернутую фильтровальной бума­ гой; высота этой подставки должна быть примерно на толщину зеркала меньше поперечника зеркала. Растопив на сковороде парафин, пропитаем им бумажную ~полоску, протягивая ее туда и сюда , и, еще теплую, обернем во1<руг зеркала так, чтобы ниж­ ний край полосы стал на стол; убедившись, что между бумагой и ~<раем зеркнла нет щели , крепко обвяжем вокруг бечевкой, сре­ жем лезвием бритвы 'Выдающийся над задней стороной зеркала ·из быто-к бумаги и тщательно смажем и шов , и край горячим па­ рафином . Теперь борт ч:1округ зеркала •готов. Осw•рож~н-о ·перевернем зеркало, очисти.в край '6умаж'Ного борта от •парафина, могущего стечь (остерегаться уронить кусо­ ·чек на лицевую сторО1Ну зеркала!). Надо заметить, чrо рас11вор серебра с нашатырным с.пирrом ни в коем 1СЛучае нельзя оставлять -сrоять .надолго. Помимо того, ч·ю он от стояния пор-гится, в не~м может образоваться при стоя ­ нии сильно ·взрЬ!lвчатое гремучее серебро, не раз бывшее причи­ ·НОЙ ~несчас1ий. Поэтому нельзя заrоговлять его rnпрок, а лишь 'Непосредстве~нно illepeд -серебрением. Т•еперь прнступа•ем к самому серебрению. Быс1ро ~вливаем от­ меренный ~восста~навливающий 1paC'J)BOp в серебряный ·раст~вор, ·взбалrгываем и тотчаа же выл1и'!Заем смесь на зеркало. Чуть жел­ товатая вначале, смесь через 2-3 секунды краснеет, а немного снустя ч·ернее1, и начинается образование ·серебря~ного слоя. С самого пер•воrо момента и до конца серебрения надо nоддер­ Ж·Й•вать сереб рящую смесь ·В непрерывном д1вижении, энергично д:вигая зеркало, иначе осаждение сер ебряного слоя будет идти неравном е рно, а выделяющие ся хл о пья осадка вызовут образо­ ва~Ние nятен и дырок ~на слое серебра. Для того чтобы ·избежать приюшания хлопьев осадка к <ееребрЯ'ному слою, .п оступают сле­ дующим образом. Как только ПО'верхносrь зерка .тrа заблестела от обр азо'Вавшегося на ней металлического слоя н стали заметны осевш ие на нем хлСJIПья осадка, •в жидкость 'бро.сают оди.н за дру­ гим кусочки ваты ·равме.ром с ·nрецкИй орех (~вату на:до нащиriать ·:зs
вара нее); ерзая во JВсе стороны 1вместе с жиДJ<остыо, кусrш ваты будут сметать об р азующийся осадок со слоя. В это :время осо­ бенно важно поддерживать жид-кость в энергичном движении; так как одному трудно спра1виться с работой, очень жела-гелЬ1но заручиться помощником, 1<оторый бросал бы 1<усочки ваты в жидкость, поддерживаемую в возможно более быстром, лучше всего - вращательном, движении. Постепенно жидкость оветлеет, пока не станет почти ·прозрач­ ной. На ее поверхности ·появляются сероватометал.1ические плен­ ки. К этому времени (от 3 до 10 мин. после .начала се ребрения) серебрени е можно считать законченны м. Р аствор вместе с выде­ лившимся осадком излишнего серебра быстро сл1ивают, бумаж­ ный бортик удаJiяют и зеркало обиJiьно обмывают водой, осто­ рожно обтирают без всякого нажима под Сi'руей 1воды клоком rигроакопичес·кой •ваты и ополаск·ивают дестиллиро·ванной водой. Только что осаждеН1ный слой серебра доJ1жен бьl'Гь зеркалыно блестя щ и и меть ли шь ле г1шй желтоватый оттенок , исчезающ ий при высыхании. Сушка должна происходить как можно быстрее; лучше всего обсушить слой 1при п омощи фильтровальной бумаги. Чтобы не повред ить при этом неж'Н ую пленку серебр а , накла­ дывают несколько слоев фильтровальной ·бумаги на сереб ряный слой, и, .креn ко при жав бума·гу к краю зеркала лев·ой р укой, реб­ ром правой ладони несколь·ко раз ~проводят по бумаге слева н а­ прав о, осторожно удал яют бум агу (не стаскива ть вбок, а под­ нимать прямо кверху!) и ставят зеркало на ребро для оконча­ тельной просушки. Высохший слой дол жен быть еовершенно 1рав•ном ерным, без пятен и подтеков и 1 при раос ма11ривании на ,п:рос1вет почти .н епро­ з рачным. Лишь самые яркие источник и с1вета (на·пример •волоаок лам1поч·ки) могут .проuвечиJВать сквозь серебряный слой толубым оветом. Проверять плотность сл·оя надо 1немедлеН1но по СЛ'Ива нии серебрящего раL11вора; если слой окажется тооюк, то можно п ов­ торить серебрен ие. Н о перед ~п овтор н ым се ребрением зеркалу нельзя да.вать 1п о~сыхать, а н уж1но нал:ить на .него дестиллиро­ ва нной воды, к которой добавлено н ес-колько ка п ель нашатыр­ ного спирта. Хороший серебря ный слой почти не нуждается .в полировке, настолько он чист и блестящ. Но далеко не всегда, о собенно у начинающих, сереб рение проходит так удач но. Обычно зеркало получается мут~новатым, как бы покрыт ым белым налетом. Этот налет может быть удален полировкой серебряного сJюя. Пол.и­ ро•вааъ мож1:ю лишь ао!вер ш енно •в1>1сохший слой, лучше не ра·нее чем на следующий де нь после серебрения. Оначала нужно тща­ тельно смахнуть пьи1ь клочком чнстоij •ваты без малейшего нажа­ тия, ~и 'ЮЛько тогда можно начать -о·сторожно тереть сер ебряный слой другим, совершенно чистым комком ваты, описывая им !<ру•ли и эллипсы и чуть-чуть нажимая . Через !Несколько минут 39
уже orr это й обработки серебряный слой начнет как ,бы яанеть , а беловатая муть схо~ить с не•го. Тогда можно взять на ту же вату немного сухого крокуса (пр едварительно растертого в мок­ ром виде между двумя тонко пришлифованными стеклами), от­ ряхнуть, что,бы от крокуса на ·вате остались ·б уквально следы . и продолжать полиров1<у. Остатки дымки обычно сходят быстро, и •поверхность ·получает прекрасный блеск. Если же полирО1вка местам.и идет плохо и остается неровная муть, что знач·ИТ, чт0> ловерхность стекла была плохо ~в ы м ыта перед серебре нием. В та­ ком ~случае не 'Помогает даже и продолжительное полирование, и остается только за~ново посеребр'Ить зеркало. Серебрение - д·а1юльно деЛ'и1ка11ный и не сразу да ющийс я процесс. Не следу1ет одна1ко смущаться неудачами. Причины этих н еудач чаще всего тако1Вы. 1. Нечи стая поверхность зеркала. Надо иметь :в виду, что зеркаJiо должно быть чисто 1со всех сторон, а 1Не только на вог­ нутой поверхности, так ·как грязь может быть незаметно занесена на вогнутую пове~рхность, особенно с боков зеркала. Ни •в коем случае нельзя ~п рикасаться (ос<)'бенно пальцами) .к 1по1верХ1Н'ос11и зеркала после чистки; заметим здесь, что вообще не следует тро ­ гать рукам•и оптиче ские .поверхно сти . 2. Нечи стая посуда. Все, в:ключая бутЫ\Т!'КИ для растворов, дол­ Ж'НО быть ~вымыто с11оль же тщаrгель но, как и само зеркало. 3. Нечистые хил~икалии. Примеси •В азотно-кислом серебре , едкой щелочи, :в !Воде .неизбежно вызовут муть 1в серебря1но·м слое. Особе нно вреден хлор, •который содержится в водопроводной воде и в нечистой едкой щелочи. Щелочь надо тщательно защи­ щать от воздуха, откуда она легко поглощает угл екислый газ превращаясь в углекислую соль, примесь которой также ~вредна . 4. Слиtиком высокая или низкая температура. Лучше всего серебрить :при температуре ,около 20°. Ч ем теплее раствор. тем меньше ну)!ШО восстана1вливающего раствора. Са1мо зер.кало ни н коем случае 1не должн10 быть холоднее раствора. 5. Избыток нашатырного спирта. Если его слиш1юм много. серебро 'Вообще может совершенно не 'Выделиться . Малое зеркалыце серебрить гора здо легче, чем большое . Его после чистки и промыв·ки можно просто положить на дно nосу­ динюи подходящего ~размера 1и залить серебрящей смесью. Со­ верш ен:но rгак же, ка1к и пр·и серебрении большого зеркала, обра­ зующийся •оса~ок удаляют ~клочком 'Ваты: здесь мож~но просто осторожно двигать .по ~пО1верхности зеркаль ца ~ватку , держа ее на стеклянной палочке или лучинке, разумеется, на весу, без вс якого нажима. Серебряный слой очень нежен 1и легко повреждается. Поэтому с зеркалом надо обращаться осторожно. Пр ежде осего, нельзя прикасаться к нему пальцами: жир ~вызывает пятна и О'l'Ста'вание серебра. Запотевание (при внесении холодного зеркала в теплое 40
nомещение или ·при наблюдениях ·В холодную ночь без соответ­ ствующих предосторожностей проти·в ос€дания 1роаы) также мо­ жет вызвать порчу и О'fста·вание серебряного слоя. На.к·онец, от сероводорода и нек01'орых других газов серебро тем1Неет; ПQЭ'Гому нужно стараться защищаrrь зеркало от напрасного сопри.косно ­ .вения с !Воздухом, закрывая его крышкой или стеклом. Хорошо посеребренное зеркало может служить год и более , но продол­ жительность службы силыно за1ви~сит от места: 'В фабриЧiНЫХ го­ родах или на берегу моря се.ребряный слой иногда совершенно темнеет через 2-3 :м€сяца. ПРОСТАЯ УСТАНОВКА РЕФЛЕКТОРА Им ея гла'Вное вогнутое зеркало и вспомогательное плоское веркал ьце, можно пrроиз1водить наблюдения вовсе без трубы и штати1ва, устроив .примитивную уста1Но1вку из хорошей доски, ши­ риной на 2-3 слt больше диаметра зеркала, длиной немного более фокусного расстояния и тмщиной в 2-2,5 см (рис. 6). К од,ному Рис. 6. «Чи кинская доска» для предварительной мо11тировю1. Описанное в тексте устройство окулярной части доски не­ сколько упрощено по сравнеипю с показанным на рнсунк~ из ·концов доски крепко п1ри1винчивается перпендикулярная квад­ ратная доска, немного большая, чем зеркало. Для iflрочности ее надо ук•репить косяками из пла11юк. Три 1пробки или тр.и шурупа, обтянутые резино1вой трубкой, будут служить для удержания зеркала. СК'возь эту доску с задней сrороны надо пропустить три шурупа так, чтобы зеркало могло лечь на их концы тремя точкамrи ов0€Й задней поверхности; этими шурупами можно бу­ дет регулировать положение зеркала при юстировке нашего «телескопа». · Установив зеркало ·на доске, на•правим его на Солнце или Луну и поймаем .и зображение на кусочек белого картона; ото­ двиrан и придвигая картон, найдем положение, при котором ~1
изображение будет всего резче 11 в котором, ::.r~едовател ьно , бу ­ дет находиться главный фокус. Отметим его на доске. Отмерl!:\L затем от точки фокуса по направлению к зер~<алу расстояние , равное половине диаметра зеркала+толщина доск11+5 см. Пр о­ пи Jшм в этом месте по средней л 11н11и досю1 отверс1 не ширин о ii. в ·1 с.м и длиной немногиr.1 бo.riee этого. Протав этого отверстня. нужно теперь приладить плоское зеркальце. Согнем довольно толстую (3 мм) проволоку в виде буквы Г и наденем на ее корот­ кое п лечо толстую пробку, наружный конец 1<оторой срезан на­ искось под углоы в 45°. К косой поверхности пробю1 прикле111\~ твердой смолой наше плоское зеркал ьце, а свободный конеu проволоки пропустим в ск возную дырку в доск е, высверленную около отвер·с'Гия та1<, чтобы зеркальце приходилось как раз. против его середины. Конец этот должен быть надежно закр е п­ лен; лучше всего, пожалуй, сделать на нем нарезку, при помощ и: I<оторой он плотно ввинчивался бы в отверстие в доске. Это· одновременно дает возможность поворачивать проволочн ую• стсйку вокруг своей оси, что r.южет понадобиться нля регу.r~ировки. Длина проволоки должна быть такова, чтобы центр зерк альца бы л как раз пр отив центра главного зеркала , т. е. на расс тоян ии полу диаметра последнего от поверхности досi<и . П ри наклеивании зеркальца на пробку надо иметь в виду, что оно может изогнуrrься. Для избежания этого следует ~восп<Jль ­ зоваться текучестью смолы, ксrгорая ,поз'волит стеклу через ·неко­ торое время после наклейки 1при•нять овою первоначалыную фор­ му. Для этого лучше на поверхностн пробки нарезать сеть перпен­ дикулярн ых канавок на которую уже нанести разогретую смолу . Н а,ведем зеркало на светлое небо или на ос,вещенную стену ,. потолок и т. п. и, глядя сквозь отверстие н а ма.r10е зе ркальц е (1ю1,орое, ,конечно, ~поставлено лицевой стороной к от.верстию), добьемся rого, чтобы 011ражен.ие гла•вного зеркала было 1вид:но в малом зеркальце; дл я этого .последнее придется повернуть в ту или другую сторону , а есл1и пона добится, то и 1нем11-юго пог.нуть. проволоку. Затем обратим внимание на ·в идимо е в r лавном зер­ кале отра жени е малого зеркальца (оно должно быть точн о в се ­ редине гла0вного зер·кала, в противном с.пучае главное зеркало наклонено) и, за·винчивая или вьnвинчи•вая три шурупа, на кото ­ рых лежит главное зеркало, установим его так, чтобы глядя чер ез 011ве~рстие 'В малое зер.кальце, мы виделн ОТ>р ажение последнего как раз в середине тл авного зе~ркала. Когда это дост и гнуто, наш инсrгрумент 011ретули1ро1ва~н (т. е. центри1рован и юсrrирова•н: це1пр малого зеркальца находится точно на оптической оси главного зеркала). Если •бы это 1не •бьшо сделано, изображение наблюдае­ r.юго лредмета было бы далеко от оси, и .возникли бы вредные аберрации, о которых мы го11юрил1и, описывая испыта1ние глав·ноrо зе ркала. При наших умеренных относительных отверстиях (1: 8- 1: 10) такой цен трировки оказывается достаточно. 42
Остаетсн нриладит1, окуляр. Возьмем дощечку 7Х7 см, rгол­ щ1rной в 4 см. Просверлим в ней отверстие примерно н а 6- 7 .1tм шире окуляра, тщательно выровняем его круглым на­ пи.1ьнико.\1 и оклеим барх атом или бумазеей. Склеим из бумаги пло-гную трубку в 8 см дл иной и та1юrо 1в,нутреннего диаметра, чтобы окуJJяр входил .в нее довольно .п.1о'ГНО. Наружный диаметр­ трубки должен быть такой, чтобы она плотно 'Входила ·в 01<леен­ ное бархатом отверстие в дощечке и .\10гла двигаться в нем с не­ кото рым rгрением, 1но .плавно. Просверлим в дощечке rпо углам дырки и n.ри1винтим ее к доске снаружи так, чтобы оwерстие п.р11- шлось в середине отверстия доски ·прямо против малого зеркаль­ uа. Для точности лучше приладить к окулярной трубке колпачок. с чаленькой дыр·очкой 1в центре; глядя в эту дырочку, мы будем· всегда держать глаз .в центре 11рубки, rна ее оси. Проверим еще rраз реrули ров·ку rвсей системы, смотря 'В оку­ .1ярное отверстие и постепенно отодвигая голову от него; отраже­ н11е малого зеркальца в главном зеркале должно при этом все время оставаться видимым, ес.rн1 глаз остается на перпендику­ .пяре к доске, проведенном от центра малого зеркал ьца через . цент р окулярной трубки. Если оно отходит в сторону, нужно- 11с~1р а ви ть по ложение малого зер1,ал ьца, повернуть его ил.и изо­ г нув проволоку. Мы еще ·ничего не говорию1 об '<Жуляре. Возможности люби­ ·1t:JIЯ, конечно, о•чень оrран:ичены . и ему придется пользоватьс5r тем, что окажется доступным. В крайнем СJ1учае годится и обык­ новенная лупа и даже п ростая линза (лучше плоско -выпуклая r повернутая выпуклой стороной к глазу). Рефлектор, вообще го­ воря, лучше выдерживает увеличение, чем р ефрактор; десятик рат­ ная лу па (f=25 лtм) может ~служит ь слабым окуляром, а двад­ цатикратная (f= 12,5 л1м) - сильным. Это еще далеко не пре­ дельное увелич·ение, но при та.ком увеличении пра1<тичесю1 мож­ но будет видеть все, что способно дать хо рошее зеркало. Для начала лу чше наблюдать Луну, яркие планеты IQпите!} и Сату1р1Н, а из з1везд- Полярную , которая .наибоJJее удобна из-за. ов<Jей малой подвижности. Здесь нет места для подробного изложения вопроса об испы­ тании телескопа ·по небе<Jным светилам. Скажем только, что хо­ рошее зеркало диаметром в 15•0 мл.~ должно разделять Поляр ­ ную, е и ~ Лиры, е Волопаса, ~ Волопаса, :n: Лебедя, ~ Большой· Медв едиц ы, Ри1rель. Наблюдать при помощи описанного устройства, конечно, неудо·бно. но на пеР'вых порах •вполне в<Jзмож1но. Вместо шта11иrва• можно пользоrваться просто стулом или вы сокой скамьей, опирая окулярный конец доски на с.пинку. Самое трудное ·вначале - это rпоймать оветило в поле зрения нашего примитивного телескопа. Делать это надо так. Нацеливши сь сначала доской, как ружьем, rг. е. глядя •вдол ь ее юрая, перейдем к ~переднему концу доски 43,
и постараемся поймат ь главом Q'Граженне светила, глядя спереди на зер.кало; голову надо держать примерно 1на раостоян и и 25- 30 слt от ·конца доски . Для этого может понадобиться взобраться на что -~нибудь повыше. Если оветила нигде поблизости от малого зеркал ьца пе ~видно, ~медленно подвигаем доску в стороны, .пока не увидим св етило; rгогда приведем доску в такое положение, чтобы изображение свети.па, малое зеркальце, центр главного зеркала и наш глаз оказались на одной тт•рямой (т. е. чтобы с.ве- 1~ило скрылось за малым зе~ркальцем, проектирующимся около центра главного зеркала), и перейдем к окулярному отверстию. Загляну.в туда (не слишком ~приближая глаз , а держа его •На .рас­ стоянии 25 см), увидим светило и при1ведем его .в середину 011вер­ стия под!в ин ув, как надо, доаку . Вста'Вим тогда окуляр, и светило окажется в поле зрения . Н авод1<у н а фокус п роизведем легко, вд'Вигая и ~выдвигая бумажную трубку с окуляром (двигать надо, вращая ее, .как бы в•винчивая и вь11винчи.вая, тогда движ·ение бу­ дет плавнЫlм). · Небольшое уп~раж1нение позволит скоро оовоиться с этой «тех­ никой», котора я могла показаться читаrелю 1110 предыдущему описанию сложной и утомительной. Перв ы е наблюдения, разумеется, цеJiиком уйдут на испыта­ ние телескопа и на у•пражнения ~в пользова1нии им. Нужен, конеч­ но, ~некоторый опыт, для того чтобы ~научиться следить за свети­ .лом, устана•вл'Ивать на фокус, научиться разбираться в качест'Ве нзображениi\, на которые сильно влияет состояние атмосферы, Jюлебания тем.пературы, временно изменяющие форму зеркала, ит.п. Как ни примитнвна описан1ная здесь установка, .п~ри ее ттомо­ щи ·не толыю можно и оп ытать изго·ювленное зеркало, но и про­ яЗ1Вест11 наблюдения, могу щие иметь научное з1Начение 'Или, во всяком случае, ~нс слишком уступающие тем, которые делаются дорогими инструментами такого же диаметра. Для ~примера при­ всщим фотографию Луны, сделанную одним из московских лю­ бителей астронамии при ·помощн такой установки и самодель- ных зеркал (рис. 7). \ Конечно любитель будет все гда ст ремиться 1< более совер­ шенной установке, одна1ю многое зависит здесь уже от· матери­ [JЛЬных возможностей. Но возмож н о достигнуть гораздо боль­ шего; каждый может устроить себе штатив, вполне пригодный для серьезных наблюдений и достаточно удоб ный. Любителю, имеюще:v1у желание и возможности для постройки хорошего шт а- 1 ива, l\IЫ рекомендуем познакомиться со статьями А. С. Фоми­ на, которые приведены в списке литературы (стр. 50). На рис. 8 показан снимок повер хности Луны , полученный А. С. Фоминым с его рефлектором. . Разме р ы этой Иlнструкции .не позвоJ1 яют под;ро'бнее :изложить !Вопрос об уст.ройатве шта11ива для телеско па, так же ка1к и во·прос 44
об изгО'ГОвлении овоими силами окул яр ов (котор ое в полне во з­ мож•но). Од:на 1ко сообщить са1мые краткие ука з ания о постройке· Ш'Гатива мы все же счита ем необходимым. Не с.педует думат ь, Ч'ГО надо стремиться 1н епременно к соору­ жению штатива наиболее совершенной системы, т. е. настояще1'i параллактичеоl<ой устано1в1ш. П а1ралла1к11ическая установка толы<о· тогда 011вечает св оему назначению, когда она очень хорошо вы­ нол нена. А э то требует •возможност€й, которыми мaJio кто 11з люб ител ей .распола ·гает. Плох·о Сrрабо'Ганная параллактичес1<ая установка !Вр яд л и принесет больше •пользы, чем оrписан1ная доока. Самая 1большая тр удность, с которой приходится ст алкивать~ся лри сооружении уста~н·ов1ки - дости жени е утойчи.вост и . Дрожа­ ние шта'f'ива д:мает ·на·блюдения невозможным и, 1в ч ем на cв<Jel\! опыте у беждает ся каждый, обладающий «·настоящим» штати~в о м " Рис. 7. Фотография Л ун ы о коло первой четверти, полу ­ ченная С. Чувахиным пр•и помощи 1 15 -ми~_лиметровоrо зеркала, монтирова н ного на чик и нскои доске.
Рис. 8. Фотография части лунного д иска бл из кратера ](оп ерник . полу­ ченная около последней четверти в кассеrреновском фокусе 320-м н ллн­ метровоrо рефлектора. постро ен ~;ого А. С. Фоминым. Поп е речн и к .' Jy111toro диска на неrатнве око.по 45 дtAt.
но не очень хорошо ~выполненным. Описанная выше предваритель ­ ная «установка» на доске (ее с полным правом можно называть «чикинской», так как она впе\р·вые предложена А. А. Чикиным) Рис. 9. Схема простого штатива , описанного в тексте 00 - тр уба т елескопа , уста 11 оnле1111ая на вилке ВС. Вилка може·r вращаться около верти кал ьной осн, вместе с трубой, враща ю щеl!ся в вер · тикальноJ1 плоскости около С. Подпорка ОА, соединен ная с трубой под окуляром 11 с основанием штатива в точке А при помощи шаровых головок. может р аздви гаться; она состоит из трубки, внутр ь котороtl входит стер · жень. Закрепляясь в любом по." ожении, этот стержень может н е много вы · двигаться и nдви rапся прн помощи винтовой муфточки D, для 11ебо.оьших перемещ ен иl! по еысоте во время наблюдения. 01' - 01< ул яр, сохраняющиli всегда гор11зонт а 11 ьное 1ю.оожен11е при ~всей овоей п·ри мити~в:ности обладает одним громад~ным преи­ муществом: 1она н е под:вержена дрожанию, f!'ак как опирается обоим и овоими к·онца.ми (одним прямо на з.емлю, другим о сп ин ­ ку стула , или что-либо и1Ное) . В прежни е времена, 1югда механи­ ка находилась на очень примитивной стадии разв ития, этот прин­ цип опоры ,конца, н есущего окуля1р, широко прим енялся выдаю­ щимися ·конс1'рукторами и давал блестящие ~результаты. Мы, н е 47
колеблясь, со1ветуе"м начи нающему любителю сперва отказатыс я: от «·насrгоящего»> шта'Ги.ва, а ус11роить С·ебе установку, использую­ щую rприш"$1п ·под.порки" Ее можно .построить та·ким образом, чтобы светило удерживалось в поле зрения •путем поворачива­ ния телес·копа лишь вокруг одной 'Вертикальной оси. Принцип устройс11ва установки таков (рис. 9). Труба теле­ скопа"к отору ю можно изготовит ь из дере1ва, придав ей для про­ стоты К'Вад·ратн·ое сечение, мооти~рована на .вилке, поз.воляющей ей поворачиваться на 180°. Вилка, в свою очередь, м ожет вра­ щаться ·вокруг вертикалыной оси. В точке А .пр·ик1реплена при по­ мощи шарооой головки •к оонQванию .всей уста:но1вки разд1вижная подпорка. соединеН11ая с 'Грубой близ окуляра такой же шаровой головк.ой. Точка А раоположена так, чтобы угол САВ бы\11 равен ширО1Ге ~места наблюдения. Линия. АС должна совпадать с мери- - дианом. При таком у<:'Гройстве, будучи за,~репле.на в точке С ОfJ\носителЫ10 :под1порки ОА (та·к как под,по1рка ОА уде.ржи·вает точку О тру.бы вс егда на одном и том же расстоянии от точки А), т.ру ба сможет вращаться лишь .вокруг прямой АС; а эта пря­ мая па1раллелЬ1На оси ми1ра" Поэтому, раз у·становленная на какое­ либо· све11Ило, :после зак1репления раз.дJвижн1ой под~порки, 'Груба •пойдет з а этим свет илом при по:ворачивании вокруг одной лиш ь вертикаль.ной оон. Недостат.ком установки является лишь то, что поле зрени я будет вращаться, как 1во всяком азимутальном шта­ тив·е (xorn наш штатив и действует в. оснО1в.ном как параллакти­ ческий, он остается аэимутальным). Дл я наблюдений это н е имеет никакого зна че н ия и мож ет оказаться в_редно л ишь при фотографировании с долгими выдержка!'v!И. Другой недоста­ ток описанной устано'Вки - н епр игодность ее для наблюд ений в северной стороне неба; верне е, там ее придется прим еня ть , как простую азимутальную установку. Это тоже не столь страшно, так ·как большинств о на·блюдений производитс я в· южной сторон е неба. Достоинства такой установки вели1ш. Прежде всего - :но уже отмеченная устойчивость, ради которо ;'.i стоит пожертвов ать. вс ем остальным; закрепленная у окуляра труба не дрожит даже­ при сильном ветре. Далее, установка может быть сделана и з любого материала (до дерева вr<лючительно), за искточение~·' немногих частей, которые желательно сделать металлическими. Наконец, передвижения трубы во всех отношениях чрезвычайн о удобны . Т ак как до вертикальной оси можно легко достат ь рук ой, глядя в о куля р, то достаточно короткого 1<люча, соеди­ нен ного с простым устройством (например, обтянутым резиноii валикоы, цепляющимся посредством трения за втулку верти­ кальной оси), чтобы во время наблюдений вращать трубу для удержании светила в поле зрен ия. Т очно также чрезвычайно· удобно делать малые перемещения по высоте при помощи на­ резной муфточки, сдвигающей 11 раздвигаю щей подпорку ОА, 48
Наблюдать с такой установкой чрезвычайно приятно. Если -сделать ее доста-гочно масоив.ной, 1'О ее устойчивость совершенно исключительна. При желании можно приладить ·к ней и часовой меха низм, который даже и при малой точност.и •ведения оовободит nравую руку, за ня тую ~поворачиванием инструмента за светилом. Большим удобс-г.вом является также .и то, что окуляр при всех положениях •остается горизонтальным, а не •меняет овой наклон, как при наотоящей па1раллактической монтировке (к ·востоку от меридиана окуляр наклонен кверху, а когда светило находится к западу, rnриходится заходить с другой с-гороны, а то :и в очень неудобном tПоложении ~нагибаться над трубой). У настоящих па­ раллактически монтированных рефлекторов приходится устраи­ вать ·ос-обое приспособление для устра·нения этого неудобстsа: либо вся труба делается поворачивающейся ·вокруг своей опти­ ческой оси, либо может поворачиваться ее окулярная часть. Рефлектор с зеркалом •в 150 .лtлt 'Принадлежит к сравнительно -с ильным инструментам; с его помощью можно не только своими глазами ·видеть 'Все, о чем сообщают популярные ~книги ,по астро­ номии, но и сделать много !Наблюдений, имеющих научное з нач е­ ние. Пр:иобрести ·готовый инст,румент такой силы для любителя практически невозмоЖ1но. П оэтому мы, не колеблясь, рекоменду­ ем по.пытаться своими с илами создать его. При !Настой чивости и на.стоящем желании у спех гарантирован. Сооружение -гелескопа своими силами 1не теряет при11Зле к а- 1-ельности и в·начения даже .и цри 1Возможности приобрете ния готового инструмента . Но наблюдения всегда будут иметь осо­ бую прелесть, если инструмент самодельный. Для любителя мно­ го значит создат1, такой тончайший прибор, как телескоп, своим.и собственными руками из бесформенных кусков материала и на своем опыте понять .каждую деталь его действия. А понять по­ на ·стоящему можно лишь после работы над постройкой телескопа. Б еокоры~стный т,руд, соединен1Ный с громадным энтуз·иазмом, всегда от.11:ичавшим любителей аС'Dрон омии, ·не может остаться бес.плод~ным: недаром ·все крупн ейшие тедескопостроители •начи­ нали с любительсТ1ва. Любителем был и оонователь астрономи­ чео1юй оптики в ~ашей ст;ра1Не А. А. Чикин, 1в качес11ве любителя начал и выдающийся наш опециа л ист по астрономической о птик е Д . Д. Максутов. В нашей стра·не , тде творческой инициати.ве ,п.ре ­ доставл ены т аки е ·ис.ключитель·ные !1юзможности, незаметный вначале труд энтузиа стов-одиночек может легко ~выл ит ься .в кол­ .11 екти ·&ное н а чинание, ~которое окажет решительное 13лия ни е на развитие техники телескопостроения, 1в которой СССР да·в.но за­ нимает почетное место, и уже недалек тот день, ко гда наша страна и в этой области станет ведущей . 4 1\\ С. Навашин 49
ЛИТЕРАТУРА 1. А . А. Ч и/\ ин. Отражательные телескопы (Изготовление рефлекторо в доступными для любителей средства~и1.) Петроград, Изд. Русского 06-na любителей мироведения, 1915. 2. Д. Д. Мак с у то в. Теневые методы испытания оптических систе м . онти, 1934. З . Д. Д. Мак с у то в. Астрономическая оптика. Гостехиздат, 1946. 4. Г. Димитров 11 Д . Б эк эр. Телескопы 11 принадлежности к ним. Гос­ техиздат, ,1947. 5. Д. д. М а к с у то в. Изготовление и исследование астрономической оптики. Гостехиздат, 1948. 6. М. С. На в а шин. Самодельный телескоп- рефлектор. Гостехиздат, 1953. 7. А. С . Ф ом 11 н. Некоторые вопросы изготовлен11я небольших рефлекторов. Бюлл. ВАГО No 18(25), 1956. 8. А. С.Фомин. Самодель ны й 320-миллиметр овый рефлектор. Бюлл . ВАГО No29(36) , 1961.
СО ДЕРЖАНИЕ Введение Изготовление глав ного зер к ала 1. Материалы и nрисnособлення 2. Шлиф о вка 3. Полировка и фигуризаци я Изготовление вспомогательного nлоского зеркальца С еребрение зеркала Простая установка рефлектора Литература 3 5 5 () 13 26 35 41 50
Михаил Сергеевич Навашин Инструкция к изготовлению самодельно го телескопа -рефлектора Утверждено к 11ечат1t Центральным советоJ1t Всесоюзного астронолю-геодезического общества Акаделши наук СССР Редактор В. А. Бронштэйн РИСО АН СССР No 94-218. Сдано n набор 30/IX 1961 r. Подписано к печати 12/1 1962 r. Формат 60Х901/". Печ..1 . 31/ 4 • Уч.-нэдзт. л. 3.1 Цена 21 коn. Издательство Академ1111 ll З}'K СССР Москва, Б-62, Подсосснсю1 i! п е р " 21 2-я типограф ия Издател ьстоа Москва, Г-99, Шубинскнii пер" 10