Tự làm kính thiên văn đơn giản

Còn sau đây là tóm tắt lại trình tự các bước ở trên:

Phần 1 - Những thứ cần mua, chuẩn bị

1. Kính vật là kính viễn có độ tụ +1 đi ốp, đường kính 65mm (10.000đ)
2. Kính mắt là kính lúp, đường kính khoảng 40mm (nhỏ hơn thì càng tốt) (8.000đ)
3. 1m ống nhựa đường kính 60mm (8.000đ)
4. Cái chuyển bậc 65-60 (3.000đ)
5. Cái chuyển bậc 60-50 (2.500đ)
6. 20cm ống nhựa đường kính 42mm (2.000đ)
7. 1 cuộn băng dính trong loại nhỏ (500đ)
8. Xin 1 ít đất sét hoặc nếu không có thì phải đi mua vậy, cũng rẻ thôi.
9. Chuẩn bị giấy, kéo, thước dây và 1 cái cưa nhỏ để cưa ống nước

Phần 2 - Lắp ráp KTV

10. Ngắm thử kính vật và kính mắt để xác định khoảng cách giữa 2 kính cho ảnh rõ nét
11. Lắp kính vật vào cái chuyển bậc 65-60, dùng đất sét cố định nó lại
12. Tháo kính mắt ra khỏi tay cầm, dùng giấy và băng dính cố định nó vào ống nhựa 20cm
13. Dùng giấy và băng dính độn vào bên trong cái chuyển bậc 60-50 sao cho ống nhựa 20cm nói trên có thể di chuyển được trong nó (đừng chặt quá cũng như đừng lỏng quá)
14. Vẽ phác sơ đồ cấu tạo của kính ra giấy, ước tính thử chiều dài của thân ống nước (chú ý chiều dài này khoảng 80-90cm vì ta còn phải tính thêm chiều dài của ống nhỏ mang kính mắt nữa)
15. Cưa ống nhựa chính theo chiều dài đã tính toán
16. Lắp tất cả 3 bộ phận ở (11), (13) và (15) lại với nhau. Ngắm thử và điều chỉnh lại (cưa hoặc nối các ống nhựa) nếu cần thiết.

* Thêm một vài kinh nghiệm nhỏ nữa của tôi tới các bạn:
+ Đừng quá mong chờ vào kết quả mà bạn mong đợi, hình ảnh nhìn qua kính sẽ không được đẹp như nhìn bằng mắt thường hoặc qua ống nhóm đâu, lí do là vì các thấu kính chúng ta sử dụng đều là loại rẻ tiền nên chịu rất nhiều sai số. Để khắc phục bạn hãy cố gắng sưu tầm hoặc tìm mua các thấu kính chuyên dụng, ví dụ như tháo kính mắt của ống nhòm hoặc 1 số máy quang học ra để dùng chẳng hạn, nhưng như thế sẽ khá đắt, ví dụ kính mắt cũ tiêu cự 1cm có khử 1 số sai số quang học cơ bản khoảng 40.000đ còn mới khoảng 120.000đ...

+ Tìm một kính vật tốt có khử các sai số quang học còn khó hơn, nhưng nếu may mắn bạn vẫn có thể tìm được chúng từ các máy quang học đã qua sử dụng hoặc đã bị hỏng...

+ Có 1 biện pháp đơn giản để tăng chất lượng hình ảnh khi nhìn qua kính là sử dụng những tấm bìa cáctông để chắn bớt ánh sáng đi qua rìa của kính vật. Bởi vì kính vật ta sử dụng làm bằng nguyên liệu thuỷ tinh chất lượng thấp nên càng ở phía rìa kính thì sai số càng nhiều, bạn hãy cắt 1 số hình tròn đường kính 65mm, ở chính giữa có đục các lỗ đường kính 1cm, 2cm,3cm... và dùng thay đổi nhau để đặt vào trước kính vật, che bớt phần ánh sáng đi qua rìa của kính. Như thế hình ảnh sẽ sắc nét hơn nhiều nhưng lại bị tối đi, vì thế bạn nên có khoảng 4 cái để có thể lựa chọn cái tốt nhất cho mình, tuỳ theo từng đối tượng và thời điểm quan sát.

+ Hãy làm 1 bộ sưu tập các thấu kính, cố gắng đi mua, xin... càng nhiều thấu kính (kính lúp) và các bộ phận quang học càng tốt, có thể có những cái bây giờ bạn chưa biết dùng nó vào việc gì nhưng sau này chắc chắn nó sẽ có ích đấy. Cố gắng tìm cách xác định tiêu cự cho từng cái, càng chính xác càng tốt.

+ Chiếc KTV này của bạn có G khoảng 100/7=13 lần, hơi nhỏ nhưng cũng đủ để tầm nhìn của bạn vươn xa hơn bình thường, còn gì thú vị hơn khi tự tay mình đã giúp mở rộng tầm mắt? Hãy tiếp tục nâng cấp khả năng KTV của bạn, chủ yếu bằng cách sử dụng các kính mắt có tiêu cự ngắn hơn, ví dụ nết bạn kiếm được kính vật có tiêu cự 4cm thì G lúc này sẽ là 25 lần rồi.

+ Khi đi mua ống nhựa, có lẽ người bán hàng sẽ khuyên bạn nên mua các loại ống nhựa cứng, bền và đắt tiền... nhưng hãy nhớ là ống của chúng ta dùng để đựng ánh sáng chứ không phải là đựng nước nên hãy chọn những loại nhựa càng mềm càng tốt, hơn nữa chúng lại có giá rẻ hơn và dễ cưa hơn.

+ Quan sát qua KTV cần 1 yếu tố rất quan trọng nữa là tính ổn định của ống kính, nếu có thể bạn hãy tự làm cho mình 1 cái giá đỡ cho ống kính sao cho khi quan sát không cần phải dùng tay để giữ, như thế sẽ thoải mái hơn rất nhiều. Nếu có điều kiện tôi sẽ trình bày thêm về cách làm giá đỡ trong bài sau.

+ Bên cạnh việc chính là chế tạo KTV, bạn còn có thể dùng các thấu kính, ống nhựa, đất sét còn thừa để làm 1 số dụng cụ quang học đơn giản khác nữa. Như thế sẽ giúp bạn bớt nhàm chán hơn nhiều, khi nào có điều kiện, tôi sẽ giới thiệu với các bạn cách làm kính hiển vi đơn giản, thiết bị phóng đại giúp tự nhìn mắt mình, kính tiềm vọng... hoàn toàn rất dễ làm, thậm chí còn dễ làm hơn cả KTV nói ở trên nữa kia.

+ Những công việc trên bạn hoàn toàn có thể tự làm 1 mình được, nhưng tại sao không rủ thêm vài người bạn của mình tới làm cùng nhỉ, như thế sẽ vui hơn rất nhiều và ai cũng có quyết tâm hơn. Và một điểm quan trọng nữa là bạn bè sẽ giúp đỡ ta rất nhiều trong công việc, bản thân tôi khi mới bắt đầu cũng vậy, cứ tự mày mò một mình rất mệt, sau này cũng được 1 số bạn cùng sở thích giúp đỡ nhiều nên cũng gọi là có 1 chút kiến thức.

+ Bây giờ điều kiện dùng Internet rất dễ dàng, bạn hãy tranh thủ vào các trang web mà tìm đọc các thông tin có liên quan, tốt nhất hãy vào search các từ sau: space exploration spacecraft shuttle NASA ESA Hubble ISS...
hoặc vào 1 số trang như www.cnn.com (chọn phần Space), 

+ Các phần mềm, từ điển BKTT trợ giúp nghiên cứu TVH trên máy tính cũng có rất nhiều như chương trình SkyGlobe, Orbits 3... với các hình ảnh và mô hình trực quan sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về những thứ bên ngoài Trái đất thân yêu của chúng ta (Có một câu nói của Xiôncốpxki - nhà bác học nổi tiếng về tên lửa đẩy của LX mà tôi rất thích: "Trái Đất là cái nôi nuôi dưỡng con người từ thửa nhỏ. Nhưng sẽ đến lúc con người tự mình rời khỏi chiếc nôi nhỏ bé này để bước đi chinh phục vũ trụ!").

*** Và lời cuối cùng tôi muốn nhắn tới các bạn: Chúng các bạn thành công và yêu thích môn Thiên văn học này!

P/S: Chắc chắn trên forum của chúng ta còn có rất nhiều bạn có hiểu biết sâu về TVH, và bài viết của tôi cũng không thể tránh khỏi có thiếu sót, mong các bạn nhiệt tình đóng góp ý kiến và tranh luận vì mục tiêu chung của chúng ta - môn TVH!
Tôi còn 1 ý kiến nữa này, chắc cũng có nhiều bạn đã tự mình làm được KTV rồi phải không, thế thì tại sao chúng ta lại không tổ chức một ngày hội KTV nhỉ? Có lẽ nên chọn 1 ngày hè rồi tất cả chúng ta cùng mang KTV đến 1 địa điểm rộng rãi nào đấy, vừa gặp mặt nhau và có thể trao đổi nhiều kiến thức với nhau nữa, như thế chắc sẽ rất vui và kích thích được ảnh hưởng của môn TVH này đến giới HS-SV nhiều hơn?

I.Nguyên lý hoạt động của KTV khúc xạ:

1. Cấu tạo và nguyên lý:
Bạn có thể tìm thấy (và có khi từng được học) nguyên lý hoạt động của KTV trong SGK Vật Lý 11 nhưng xem ra chừng nào còn chưa tận tay làm 1 cái thì có lẽ khó mà hiểu và nhớ được  Nói chung là không cần phải vẽ hình lằng nhằng hay tính toán cao siêu gì đâu
Sau đây chúng ta sẽ làm 1 chiếc KTV khúc xạ kiểu Kepler. Cấu tạo của nó rất đơn giản chỉ gồm 1 thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (vật kính-thấu kính hướng về phía vật quan sát) và 1 thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (thị kính-nơi đặt mắt vào). 2 kính được lắp đồng trục ở 2 đầu của 1 ống hình trụ. Khoảng cách giữa chúng có thể thay đồi được.

Vật kính O1 có tác dụng tạo 1 ảnh thật ngược chiều của vật (“chụp lại 1 bản sao”). Tiêu cự f1 của vật kính càng lớn thì kích thước của ảnh thật càng lớn. Tuy nhiên khi nhìn trực tiếp ảnh thật này bằng mắt ta sẽ thấy ảnh rất nhoè (vì mắt không điều tiết được) và ảnh “bị giới hạn” bên trong vật kính, cái này thử thì biết
Vì vậy để có thể quan sát ảnh thật này một cách rõ nét và “đầy tầm mắt”, ta sẽ sử dụng thị kính O2 như một kính lúp để “đẩy” ảnh này ra xa vô cực cho mắt có thể nhìn rõ, đồng thời khi đặt sát mắt vào thị kính ta sẽ thấy ảnh “đầy tầm mắt” chứ không bị bó hẹp. Tiêu cự f2 của thị kính càng ngắn thì mắt càng có thể đặt gần sát ảnh thật ở trên mà vẫn nhìn rõ.
=>Tóm lại, f1 càng lớn (ảnh thật của vật càng lớn) và f2 càng ngắn (mắt càng đặt sát ảnh thật) thì độ bội giác (phóng to) của KTV càng lớn.

2. Một số công thức đơn giản cần biết:

-Công thức tính độ bội giác G của KTV:


-Chiều dài l của kính = khoảng cách giữa vật kính và thị kính:


Đây là chiều dài của kính lúc bạn ngắm trăng hay các vật thể ở rất xa (vô cực). Nếu bạn dùng KTV để quan sát ở gần (khoảng cách d< 100 m) thì chiều dài của kính lúc này là:


Ngoài ra bạn cần biết:
-Thấu kính được bán ngoài tiệm kính mắt thường được cho thông số dưới dạng độ tụ D
( “độ” hay điốp-dp). Công thức quy đổi giữa độ tụ và tiêu cự là:


-Thị kính và kính lúp thường được cho thông số dưới dạng độ bộ giác G ( VD: 5x). Công thức quy đổi giữa độ bội giác của kính lúp và tiêu cự là:



VD:
Bạn có 1 vật kính là kính viễn +1dp, thị kính là kính lúp 5x.
-Tiêu cự vật kính là:


-Tiêu cự thị kính là:


-Độ bội giác của kính là:


-Chiều dài của kính là:


-Khi dùng để quan sát vật ở khoảng cách d=20m=2000cm thì chiều dài của kính là:


=>Khi quan sát ở gần thì chiều dài của kính luôn lớn hơn chiều dài của kính lúc ngắm trăng hay các vật ở xa vô cực.

Xong rồi nhé, chúng ta bắt tay vào làm thôi

II.Nguyên vật liệu:

1. 1 mắt kính viễn +1dp D=65mm
Bạn mua tại các tiệm kính thuốc với giá khoảng 20k. Chú ý người bán hàng sẽ ko biết các thuật ngữ "thấu kính hội tụ" hay "tiêu cự" là gì mà chỉ biết kính "cận/viễn", mấy "độ" Vì thế bạn hãy hỏi mua "1 chiếc kính viễn 1 độ" là họ sẽ lấy cho bạn đúng loại thấu kính cần thiết!

2. 1 kính lúp có tiêu cự ngắn (độ phóng đại lớn)
Bạn có thể tận dụng từ thị kính của kính hiển vi cũ hay ống kính máy ảnh cũ lượm lặt ngoài chợ giời (xem thêm tại đây) hoặc nếu có điều kiện thì mua hẳn thị kính chuyên dụng của KTV (liên hệ sếp Khánh). Nếu ko có điều kiện thì bạn có thể dùng tạm kính lúp China mua ngoài hiệu sách nhưng tiêu cự của nó khá dài ≈ 7 cm nên độ phóng đại của KTV sẽ ko lớn lắm

3. 1 đoạn ống PVC Φ60 dài khoảng 1m
4. 1 đầu nối thẳng Φ60
5. 1 đoạn ống PVC Φ34 dài khoảng 30cm
Ở đây tuỳ theo kích cỡ của thị kính mà bạn chọn loại ống có Φ phù hợp nhất. Các Φ ống PVC sẵn có tính theo mm: 60-48-42-34-27-21

6. 1 đầu nối chuyển bậc 60-42
Bạn nên lựa chọn đầu nối chuyển bậc từ Φ60 xuống cỡ ống lớn hơn đoạn ống ở mục 5. một bậc.

=>Tổng chi phí cho ống PVC khoảng 50k

7. 2 đai sắt
Bạn mua ngoài cửa hàng kim khí, giá khoảng 6k x 2 =12k. Nhớ lấy loại vừa với ống PVC Φ60.

8. Băng dính xốp, băng dính 2 mặt và các loại băng dính khác
Băng dính xốp bạn cũng có thể mua ngoài cửa hàng kim khí, giá khoảng (ai biết thì add vào đây nhé)

9. 1 vỏ lon bia hay nước ngọt
10. 1 tripod máy ảnh (để làm chân đế-mount cho KTV)
Bạn có thể tự chế 1 chiếc chân đế bằng ống nhựa nhưng theo kinh nghiệm của mình bạn nên mua 1 chiếc giá rẻ khoảng 178k loại dành cho máy ảnh du lịch tại đây. Như vậy bạn vừa có 1 chiếc chân máy ảnh dùng cho chụp ảnh thiên văn vừa có 1 chiếc mount "pro" cho KTV

III.Lắp ráp:

1.Vật kính:

-Cắt vỏ lon bia ra như trong ảnh.
-Sau đó quấn thêm băng dính, giấy bìa vào ống nối thẳng Φ60 sao cho vừa khít với vỏ lon bia.

-Đặt mắt kính viễn lên ống nối thẳng rồi lắp vỏ lon bia vào để giữ chặt vật kính. Chú ý lon bia phải chặt khít với ống nối thẳng đề phòng vật kính bị rơi ra trong lúc sử dụng. Đây là thành phẩm:

2.Bộ phận lấy nét-Focuser:
Focuser là bộ phận giúp điều chỉnh khoảng cách giữa vật kính và thị kính nhằm lấy nét ảnh. Tùy theo khoảng cách giữa đối tượng quan sát và bạn: từ xa vô cùng như mặt trăng và các hành tinh đến các vật trên mặt đất mà bạn phải điều chỉnh focuser sao cho ảnh rõ nét nhất. Để làm focuser ta cần dùng băng dính xốp, giấy bìa… để làm 1 vòng đệm chèn vào giữa ống Φ34 và đầu nối chuyển bậc sao cho đoạn ống Φ34 có thể tịnh tiến dễ dàng bên trong vòng đệm này.

-Đầu tiên nên dùng băng dính xốp để ướm thử xem cần bao nhiêu lớp để chèn vào giữa ống Φ34 và đầu nối chuyển bậc:

-Sau đó dùng thêm băng dính xốp, giấy bìa… cắt ra rồi dán lại với nhau để hoàn chỉnh miếng đệm. Chú ý trong lòng miếng đệm cần dán thêm băng dính trơn hoặc băng dính xanh nếu cần để có đủ ma sát giúp ống Φ34 có thể tịnh tiến dễ dàng nhưng không quá lỏng:

-Dán miếng đệm vào bên trong lòng phần Φ42 của đầu nối chuyển bậc:


-Lắp ống Φ34 vào ta có sản phẩm:


-Cuối cùng lắp thị kính vào ống Φ34, dùng băng dính xốp để chèn nếu cần:

3.Thân kính:

-Đầu tiên bạn hãy lắp vật kính và focuser vào ống Φ60 rồi đo chiều dài tối đa và tối thiểu của toàn bộ kính. Sau đó áp dụng công thức ở mục I để tính toán xem nên cưa bớt ống Φ60 đi bao nhiêu là hợp lý. Giữ lại phần ống đã cưa bớt để dùng cho bước tiếp theo.
-Ta sẽ làm miếng đệm có ren để gắn KTV vào tripod. Cưa đôi đoạn ống PVC Φ60 vừa cắt bớt ở trên theo chiều dọc rồi khoan 1 lỗ D=6 mm ở chính giữa. Đây chính là lỗ để ta gắn tripod vào KTV:

-Lắp miếng đệm vào tripod.


-Đặt thân kính lên miếng đệm rồi dùng 2 đai sắt siết chặt miếng đệm với thân kính. Chú ý tính toán vị trí của miếng đệm so với thân kính sao cho cân bằng.

=>Chúc mừng bạn, bạn vừa hoàn thành xong 1 chiếc kính thiên văn khúc xạ đơn giản

 -Đầu tiên bạn nên tập tháo lắp kính và sử dụng tripod cho thành thạo. Việc này giúp bạn cơ động hơn mỗi lần sử dụng kính để quan sát, nhất là những lúc phải đi xa “thực địa” không thể quan sát ngay tại nhà!
Chú ý là khi tháo kính khỏi tripod bạn cứ để nguyên đai sắt và miếng đệm mà không cần phải tháo rời từng thứ ra. Khi lắp kính vào tripod bạn cững có thể lắp trực tiếp luôn mà không phải lắp từng thứ một như khi ta chế tạo kính nữa!

-Lưu ý đầu tiên dành cho các bạn trước khi bắt đầu quan sát là do tính chất quang học của kính mà ảnh sẽ bị lộn ngược trên xuống dưới. Đối với các thiên thể trên bầu trời như mặt trăng thì đây là chuyện nhỏ :P Tuy nhiên nếu bạn dùng kính để quan sát “đất đối đất” thì hơi bất tiện một chút nhưng lâu dần cũng quen thôi mà!
-Bạn hãy chọn 1 mục tiêu nào đó khá xa dễ nhận thấy trên mặt đất để tập quan sát nhé:
+Bước đầu hãy định vị mục tiêu đưa vào bên trong ống kính. Do ảnh bị lộn ngược cộng thêm với việc độ phóng đại lớn nên việc định vị mới đầu có thể hơi khó khăn Cứ luyện tập đi bạn sẽ quen ngay thôi mà
+Sau khi đã định vị được mục tiêu, bạn hãy cố định kính bằng các núm điều chỉnh của tripod. Tiếp đến đẩy focuser ngắn lại vào trong rồi từ từ kéo ra cho đến khi ảnh rõ nét nhất. Lúc này bạn có thể thử nhìn mục tiêu bằng cả 2 mắt: 1 mắt nhìn qua kiín và 1 mắt nhìn bên ngoài để so sánh coi ảnh được phóng đại cỡ nào :d
-Òy, cuối cùng là phần đáng mong đợi nhất đây Hãy chọn một buổi tối trăng thanh gió mát nào đó, kiếm một chỗ ít ánh đèn và vắng người qua lại rồi dẫn “tình iu” của mình ra đó mà “thao tác” nhé =)) Good luck and clear sky

Hình phía dưới trông có giống ảnh nhìn qua KTV khúc xạ tự chế của bạn không nào?

Đó chính là hiện tượng sắc sai. Chiết suất của thấu kính đối với mỗi ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau => tiêu cự f của thấu kính cũng vậy:
Các tia sáng đơn sắc khác nhau không hội tụ tại cùng 1 tiêu điểm . Tia nào có bước sóng càng ngắn thì tiêu cự f đối với tia đó càng ngắn. Tia tím có tiêu cự ng���n nhất và tia đỏ có tiêu cự dài nhất. Kết quả là ảnh khi nhận được sẽ nhoè như cầu vồng với đỏ trong tím ngoài.
Vậy làm sao để khắc phục được hiện tượng này? Rất đơn giản, bạn chỉ cần che bớt được kính của vật kính lại là hiện tượng sắc sai sẽ giảm đáng kể
-Dùng giấy bìa cắt thành hình tròn rồi khoét 1 lỗ tròn ở giữa để che bớt vật kính lại. Phương pháp này làm giảm sắc sai nhưng đồng thời cũng làm tối ảnh. Việc che bớt vật kính đi bao nhiêu là vừa còn tuỳ thuộc vào các thấu kính của KTV (tiêu cự, chất lượng, đường kính…) Vì vậy hãy thử nghiệm để chọn ra phương án tối ưu nhất nhé

Tái chế vỏ chai nhựa thành đồ trang trí
Cách tái chế quần jean cũ để không bị đụng hàng
Cách tái chế quần áo cũ không đụng hàng
Sản phẩm làm từ rác thải cực ngộ nghĩnh
Sáng tạo với quần bò cũ thành quần short cực cá tính
'Tái chế' váy maxi cũ thành bikini sexy

(ST)