تلسکوپ بازتابی – جلسه دوم

اهداف: آشنایی با دلایل انتخاب تلسکوپ بازتابی – آشنایی با کلیات روند ساخت تلسکوپ بازتابی – آشنایی با مقدمات تراش آینه تلسکوپ و وسایل مورد نیاز آن

وسایل مورد نیاز: دو عدد شیشه ی دایره‌ای شکل به قطر 14 سانتی متر و ضخامت حدود 20 میلی متر – پودر سمباده – سنگ سمباده - میز کار – ثابت کننده ی شیشه

2-1 انتخاب تلسکوپ بازتابی
بعد از آشنایی با انواع تلسکوپ، نحوه‌ی عملکرد هر کدام و تفاوت آنها با یکدیگر، به علت انتخاب تلسکوپ بازتابی می پردازیم. سال ‌هاست از عمر اختراع تلسکوپ می‌گذرد و تا کنون انواع مختلفی از آن ساخته شده است اما تغییر چندانی در نحوه ساخت تلسکوپ ها صورت نگرفته است. به علت معایبی که تلسکوپ های شکستی دارند بیشتر منجمان نوع بازتابی را برای ساختن انتخاب می کنند. مهم‌ترین عیب تلسکوپ های شکستی خطای رنگی در آنها است، برای رفع این مشکل از عدسی های چند لایه استفاده می کنند که ساخت این عدسی‌ها بسیار دشوار است.

همچنین می دانیم عدسی دو سطح دارد که برای استفاده در تلسکوپ های شکستی باید هر دو سطح آن تراش داده شود، كه این امر متحمل صرف وقت و هزینه بسیار است. در ضمن در تلسكوپ های شكستی برای به دست آوردن بزرگنمایی بیشتر از عدسی های بزرگ استفاده می شود، اما وزن عدسی‌های بزرگ در دراز مدت باعث ایجاد تغییر شکل آن می شود. تلسکوپ های بازتابی نیز معایبی دارند که در مقابل انواع دیگر ناچیز است و ساخت آن هزینه کم‌تری در بر دارد، بنابراین تلسکوپ بازتابی را برای ساخت انتخاب می‌کنیم.

تلسكوپ بازتابی

2-3 کلیات روند ساخت تلسکوپ بازتابی
در این پروژه قصد داریم ابتدا آینه تلسکوپ را با پودر‌های سمباده که در ادامه معرفی خواهند شد تراش دهیم که این کار نیاز به پشتکار فراوان دارد، بعد از تراش آینه میزان گودشدگی آن بررسی می شود و پس از آن شیشه را صیقل می‌دهیم یا به اصطلاح مرحله‌ی "پرداخت آینه" را پشت سر می‌گذاریم.

پس از تعیین دقیق فاصله کانونی و انجام تست كرویت، آینه را نقره اندود می‌کنیم. تا این مرحله نیمی از کار به انجام رسیده است. بعد از تهیه‌ی آینه تخت و عدسی چشمی تلسکوپ، اجزای یا به بدنه نصب می‌کنیم و در نهایت تلسکوپ را هم محور می‌کنیم، به این معنی که اجزای اپتیکی تلسکوپ را چنان تنظیم کنیم که نور منعکس شده از آینه مقعر توسط آینه ثانویه مستقیماً به طرف چشمی منعکس شود و از آنجا به چشم برسد. بعد از اتمام کار، تلسکوپ را به پایه ی مورد نظر متصل می‌کنیم، در پایان، در یک شب پر ستاره تلسکوپ خود را برفراز آسمان نشانه می‌گیریم و اجرام آسمانی را به شکلی دیگر نظاره می‌كنیم و می‌آموزیم چگونه عکس‌های نجومی بگیریم.

2-4 مقدمات تراش آینه
به طور کلی تلسکوپ بازتابی، از سه بخش اصلی و یک بخش فرعی تشکیل می‌شود. بخش‌های اصلی عبارتند از آینه‌‌ی مقعر، لوله و عدسی چشمی. بخش فرعی، آینه‌‌ی تخت است که کار انحراف نور برگشتی از آینه‌ی مقعر و رساندن آن به عدسی چشمی را بر عهده دارد. آینه مقعر مهم‌ترین قسمت تلسکوپ است و ساخت آن به دقت و پشتکار فراوان نیاز دارد. آینه یک تکه شیشه گرد و نسبتاً ضخیم است که یک طرف آن باید تراش داده شود. این سطح پس از آنکه کاملاً صیقل خورد، نقره اندود یا آلومینیوم اندود می شود. چون سطح نقره ای یا آلومینیومی نور را منعکس می‌کند لازم نیست که شیشه انتخاب شده از نوع شیشه های بی رنگ و شفاف باشد.

2-5 وسایل مورد نیاز برای تراش آینه

2-5- 1 شیشه‌های دایره ای شکل
برای شروع ساخت آینه، از دو عدد شیشه دایره ای شکل به قطر 14 سانتی متر و ضخامت حدود 20 میلی متر (می‌توانید از شیشه هایی با قطر10 یا 15 سانتی‌متر نیز بهره ببرید) استفاده می‌کنیم. ضخامت شیشه ها باید حدقل 10 میلی متر باشد تا بر اثر فشار هنگام سایش و تنش های حرارتی و مکانیکی حین مونتاژ، نشکند.

هر چه ضخامت شیشه ها بیشتر باشد کار راحت تر انجام می شود. از سنگ سمباده برای رفع تیزی لبه های شیشه استفاده می شود تا به دست صدمه وارد نکند. یکی از شیشه ها که بر روی میز ثابت می شود و به عنوان پایه ی کار است، ابزار نام دارد و شیشه دیگر که برای سایش روی ابزار قرار می‌گیرد تبدیل به آینه خواهد شد.

کار تراش آینه به این شکل است که شیشه ابزار ثابت می شود، سپس بین ابزار و آینه مقداری پودر سمباده و آب قرار می‌گیرد و این دو قرص شیشه به نحوی خاص که در ادامه بیان می شود، روی هم می لغزند. با این عمل به تدریج شیشه پائینی یعنی ابزار، محدب و شیشه بالایی (آینه) گود و مقعر می شود.

شیشه ابزار

شیشه آینه به قطر 20 میلی متر

برای تهیه‌ی شیشه‌های دایره ای شکل می‌توانید به کارخانه های شیشه بری، شیشه فروشی ها و کارخانه ساخت عدسی مراجعه نمایید. ساکنین تهران می توانند به کارگاه دیدگانی مناظر به آدرس و تلفن زیر مراجعه نمایند. 

2-5-2 پودر سمباده
دیگر ابزار مورد نیاز برای تراش آینه پودر های چهارگانه سمباده است. درشتی این پودر ها با شماره مشخص می‌شود. مثلاً پودر۶۰ پودری نسبتاً درشت و پودر ۱۰۰۰ پودری بسیار نرم و ریز است. شماره پودرها و مقدار مورد نیاز آن برای شیشه ای به قطر 10 تا 15 سانتی متر در جدول زیر شرح داده شده است.

همان طور که در جدول بالا مشاهده می‌کنید، پودر شماره 1 درشت ترین پودر و پودر شماره 4 ریزترین پودر مشخص شده است. علاوه بر پودرهای اشاره شده، پودر دیگری به نام اکسید آهن یا پودر فابریک ذكر شده است. در قدیم برای پرداخت آینه از اكسید آهن استفاده می شد، ولی به دلیل پائین بودن سرعت پرداخت در این نوع پودر‌ها، امروزه از اكسید سریم استفاده می‌شود كه سرعت پرداخت بسیار بالاتری دارد و بهتر در بازار یافت می‌شود. این پودر تقریباً سفید رنگ است و نرم تر از پودر شماره 4 بوده و استفاده از آن، زمان مورد نیاز برای پرداخت آینه را کاهش می‌دهد. البته قیمت بیشتری نسبت به پودرهای دیگر دارد.

نکته: بعد از تهیه پودر‌ها دقت نمایید به هیچ وجه دانه‌های پودر باهم مخلوط نشوند. هنگام تراش آینه ابتدا از پودر شماره 1 برای سایش بیشتر، استفاده می شود و به ترتیب از درشتی پودر‌ها کاسته می شود تا سطح گود شده آینه صیقلی شود. اگر در مراحل پایانی حتی یک دانه از پودر شماره 1 وارد کار شود، آینه را خراش داده و باید مراحل قبلی را تکرار کرد. برای جلوگیری از این اتفاق توصیه می شود ابتدا بسته‌ی پودر شماره 1 باز شود و تا اتمام کار با آن، بسته های دیگر باز نشود. همچنین می توان هر پودر را داخل یک نمکدان ریخت تا با هم مخلوط نشوند. البته باید توجه داشت سوراخ های دهانه نمکدان متناسب با اندازه ذرات هر پودر باشد.

جدا کردن پودرهای سمباده

پودر سمباده را می‌توانید از کارگاه های عدسی تراشی یا فروشگاه های ابزارآلات صنعتی تهیه نمایید. انواع پودر های سمباده بجز اکسید سریم را می‌توانید از فروشگاه شهر ابزار واقع در تهران، میدان امام خمینی، خیابان سپه، خیابان کشاورزی، فروشگاه شهرابزار، تهیه نمایید.

2-5-3 میز و ثابت کننده شیشه ابزار
قبل از تراش آینه باید یک میز کوچک و نسبتاً بلند تهیه کرد به شکلی که بتوان بر روی آن آینه را به راحتی تراش داد. میز مورد نظر نباید هنگام کار لرزش یا حرکت داشته باشد.
برای ثابت کردن شیشه ابزار از یک تخته چوبی مربع شکل به اضلاع حدود 30 سانتی متر و ضخامت حدود 2 تا 2.5 سانتی متر به همراه سه یا چهار تکه چوب کوچک که ضخامت آنها کم‌تر از ضخامت شیشه ابزار است استفاده می شود. قبل از آماده کردن ثابت کننده، بر روی تخته چوبی تهیه شده 3 دایره هم مرکز که به ترتیب به شعاع 14 سانتی متر، دایره کوچک تر به شعاع 9.5 سانتی متر و کوچک ترین دایره به شعاع 7 سانتی متر می‌کشیم.

برای ترسیم و نوشتن بر روی چوب بهتر است از ماژیک یا هر وسیله دیگر که هنگام شستشو از بین نرود استفاده شود. سپس دایره را به 12 قسمت مساوی تقسیم می‌کنیم و مانند اعداد ساعت شماره گذاری می‌کنیم مطابق شکل زیر. به این دایره اصطلاحاً دایره ساعت می گوییم. این تصویر هنگام تراش آینه استفاده می شود.

دایره ساعت

شکل کوچک ترین دایره، محل قرار گرفتن ابزار بر روی تخته چوبی را نشان می‌دهد. در سه یا چهار طرف خط دایره کوچک تکه های چوب را با میخ به تخته چوبی محکم می‌کنیم. دقت شود چوب ها با فاصله ای قرار گیرند که شیشه ابزار هم بتواند بین تکه چوب ها قرار گیرد و هم خیلی در جایش نلغزد. برای محکم تر شدن ابزار می توان طرفی از تکه چوب ها که به سمت ابزار قرار می گیرد مانند انحنای ابزار بریده شود تا شیشه در جایش کاملاً محکم شود. ضخامت تکه چوب ها باید کمتر از ابزار باشد به دلیل این که شیشه آینه باید بر روی ابزار بلغزد و حرکت کند.

كشیدن دایره ساعت بر روی تخته چوبی

برای ثابت کردن شیشه ابزار می توان به صورت های دیگر عمل کرد، مثلاً استفاده از چسب قوی و ضد آب که آن را پشت شیشه ابزار می زنند و بر روی تخته چوبی محکم می‌کنند. ولی توصیه می شود شیشه را به نحوی ثابت کنید که بتوان آن را برای شستشو بلند کرد و همچنین بتوان از تخته چوبی مجدداً در آینده استفاده کرد.

ثابت كننده ابزار

تخته و تکه چوب ها را می‌توانید از کارگاه ها یا مغازه‌های چوب بری تهیه کنید.

تکلیف 1: برای ثابت کردن شیشه ابزار چه راه های دیگری پیشنهاد می‌کنید؟ پاسخ های خود را برای ما ارسال نمایید.

تکلیف 2: ثابت کننده ابزار خود را خلاقانه بسازید و عکس‌های آن را برای ما ارسال نمایید.

محل بازدید/ اردو/ خرید: برای این جلسه می‌توایند از آسمان نمای تهران بازدید نمایید تا علاوه بر آشنایی با آسمان شب، در نمایشگاه ادوات نقشه برداری و ابزارهای نجومی، با وسایل قدیمی كه در نقشه برداری و نجوم مورد استفاده قرار می‌گرفته اند آشنا شوید.

منابع مطالعه: برای مطالعه بیشتر در زمینه تلسکوپ‌ها و نحوه تراش آینه به منابع زیر مراجعه نمایید.
_فصل تلسكوپ و كاربردهای آن از کتاب نجوم به زبان ساده/ مترجم محمدرضا خواجه پور/ انتشارات گیتاشناسی
_كتاب انگلیسی زبان All about telescopes اطلاعات بسیار جامع و کاملی در زمینه طراحی و ساخت انواع تلسکوپ‌ها در اختیار شما قرار می‌دهد.
_ فایل موجود بخش ابتدایی از مقاله تلسكوپ بسازیم است كه در سال 79 در مجله نجوم به چاپ رسید.

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان

تهیه: الهام گارسچی - تنظیم: داودی

تلسکوپ بازتابی - جلسه اول

تلسکوپ بازتابی - جلسه دوم

تلسکوپ بازتابی - جلسه سوم

تلسکوپ بازتابی - جلسه چهارم

تلسکوپ بازتابی - جلسه پنجم

تلسکوپ بازتابی - جلسه ششم

تلسکوپ بازتابی - جلسه هفتم

تلسکوپ بازتابی - جلسه هشتم