望远镜制作/制作光学元件
我们用什么来制作镜子?严格来说,我们需要的只是一个坚硬的、可抛光的材料。我们可以通过简单的机械加工过程,将几乎任何坚硬的、可抛光的物质塑造成所需的形状,以获得我们需要的曲面。
在望远镜制造的最初阶段,首选材料是镜面金属。这是一种由铜、锡和砷组成的合金,它坚硬且几乎呈白色。普通玻璃坚硬且可以抛光,但它不能很好地反射光线;因为它是透明的,所以大部分照射在它上面的光线都会穿过。但不知从何时起,有人想出了一个用反光材料镀玻璃的过程,现代镜面制造时代开始了。我们把一块玻璃抛光成正确的曲面,用反光材料涂覆它,就得到了我们的镜子。(但如果你有一块金属,你认为它会抛光出来,我建议你试试。以前是这样做的;现在你可以试试。)
最初,玻璃是基本的钠钙玻璃,就像我们今天所说的窗玻璃或平板玻璃一样。它比金属更柔软,更容易加工,可以完美抛光。然而,玻璃会随着温度的变化而膨胀和收缩。当望远镜适应寒冷的夜晚空气时,尺寸的改变会导致一个难看的过渡期,在此期间你无法观察星星。玻璃的移动足以破坏镜面的形状——它将所有光线导向一点的能力——你基本上只能等到镜子与环境达到平衡。对于小型镜子,这可能需要一个小时。
在寻找不会以这种方式扭曲的玻璃的过程中,人们尝试过许多不同的玻璃混合物。Pyrex更硬,膨胀率没有钠钙玻璃高。熔融石英和其他奇特的工艺产生了类似玻璃的材料,它更坚硬,可以制造出几乎不会发生变化的镜子。但是,你可以用任何可以承受并保持镜子曲面的材料来制作镜子,而且许多材料都已被使用。你可以用各种岩石来制作镜子:隐晶石英可以起作用。我有一个用一种叫做燧石的岩石制成的镜子。效果很好。火山玻璃或黑曜石也曾被使用过。关键是,如果你能研磨和抛光它,你就可以用它制作镜子。
对于我的第一个望远镜镜子,我将使用一些常见且廉价的东西:无处不在的 Pyrex 派盘。现在,如果你碰巧有一块玻璃或你想使用的其他东西,那就用它吧。如果你在购买派盘时找到了更传统的玻璃,不要觉得有义务去买派盘。用你能买到的、符合你预算的东西。任何一块玻璃都可以:酒杯垫;那些放在装饰蜡烛下面的大玻璃圆盘;玻璃餐盘;一个大玻璃烟灰缸。它们都是玻璃,都是圆形的,它们都可以制造镜子。玻璃的颜色无关紧要。玻璃可以是任何颜色,甚至是彩虹色。我们完成后会在工作表面涂上一层不透明的反射材料,所以谁在乎呢!
有一种玻璃我们必须避免:钢化玻璃。钢化玻璃通常用于汽车窗户、玻璃淋浴门和其他地方,在制造过程中会受到压力。由于这种内置压力,当钢化玻璃破裂时,它会碎成许多小碎片。当它的外表面被刮伤或磨损时,它很可能突然碎裂——例如,当一个想成为望远镜制造者的人开始在上面研磨时!
用偏振太阳镜可以轻松地测试钢化玻璃。偏振“眼镜”价格便宜,也可以借用。戴着眼镜时,将可疑的玻璃片举到灯光下旋转。它会显示出明暗斑点的图案吗?这些斑点表明钢化的内部压力,它随时会碎裂。
不幸的是,我们首选的镜子来源——耐热的烘焙盘——如今有时是用钢化材料制成的。如果该盘已经磨损,并且表面有明显的划痕或磨损,则它很可能没有经过钢化处理(否则它早就碎了)。如果它是新的,而且很光亮,则用偏振眼镜测试它。
现在,记住这一点,以及三个标准,在当地的旧货店里巡视玻璃货架:圆形,底部有一个平滑的曲线,或者平坦且足够厚。如果底部已经有一个曲线,那么玻璃可以比必须在上面研磨曲线时更薄。
曲率有多大?假设你正在看一个派盘。外部底部,也就是我们将在上面工作的地方,应该有一个非常平滑的凹形曲线。把它倒置,让凹形底部抵住一个直架子的前沿。玻璃和架子之间形成的间隙就是我们的矢高!或者说是它的起点。与直架子的边缘相比,玻璃的曲面不应该有任何大的凸起或凹陷。但是,不要担心任何压印的文字或徽标。它们会直接磨掉。
那个曲率有多深?一枚美国一角硬币的厚度为1.3毫米,一枚一分硬币的厚度约为1.5毫米,一枚五分硬币的厚度几乎为2毫米。(是的,美国造币厂使用公制尺寸来衡量它的硬币。)将盘子的底部抵住架子边缘或任何直边。你能将一枚五分硬币滑过底部曲线和直边之间的间隙吗?如果没有,那是一枚一分硬币呢?或者如果是这样,两枚一角硬币呢?你应该能够很好地估计出曲线最深处的深度。假设一枚一分硬币是松动的,但一枚五分硬币不能完全通过。可以说曲率深度为1.9毫米。
现在测量盘子底部的直径。标称“十英寸”的 Pyrex 派盘(底部可能写着 25 厘米)的底部直径几乎正好是 8 英寸。标称“九英寸”的盘子,底部直径约为 7 英寸。这将是镜子的直径。你已经有了矢高公式的两个部分,那么那个派盘底部的焦距是多少呢?
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假设我们的矢高约为 1.9 毫米。平底盘/镜子的直径约为 8 英寸,即(这里我们快速参考大多数计算机内置的公制转换工具)203 毫米。一半是镜子的半径,r。203 的一半是 101.5;我们可以将这些值代入公式
101.5 x 101.5 = 10,302.25。4 x 1.9 是 7.6;10,302.25/7.6 = 1,355.6 我们的焦距是 1.355 米,或者(再次参考我们的公制转换器)约 53 英寸。
上面的计算中有很多“大约”,因为我们在测量曲线的深度时比较随意。它比一个便士多,但不是一个镍币,或者不是两个便士。硬币可能已经磨损了。中间可能有一个凸起。猜想不断出现,但实际上,这并不值得担心。大多数玻璃馅饼盘底部都有一个光滑的规则曲线,会产生一个直径为 7 或 8 英寸的镜子,焦距在 36 到 48 英寸之间。但现在我们正在获取我们的镜面材料,我们应该继续前进。
也许你看到一个大约 6 英寸宽的大烟灰缸,底部有一个大体光滑的曲线。使用硬币和直尺测试,你发现一个便士可以正好从架子边缘和玻璃之间滑过。矢高?1.5 毫米。直径约为 6 英寸,因此半径约为 3 英寸,或 76 毫米。因此r2 为 5,776,除以(4 x 1.5 = 6)为 962 毫米。
所以那个烟灰缸会产生一个直径约为 6 英寸的镜子,焦距约为 38 英寸。
为了确保我知道自己在说什么,我花了好几个小时在各种旧货店里闲逛,做着这里提到的那些事。是的,人们会奇怪地看你。嗯,记住,爱因斯坦曾经也被认为是一个奇怪的老人。
我找到了五块奇怪的玻璃,平均每块 1.99 美元买下。两块玻璃盘子每块 2.99 美元,但它们会产生九块九分之一英寸的镜子。
我得到了三个馅饼盘、两个玻璃盘子和一个底部 8 英寸、深度为 1/8 英寸的白玻璃盘子。那个白盘子的焦距是多少?
我还发现了一个 7 英寸的玻璃盘子,厚度略小于 1 英寸。我不知道它是用来做什么的。它看起来像是某种花哨的三脚架或可能是烛台底座。它是平的,所以我必须先磨出曲线,然后才能把它磨平。没关系,它足够厚,可以形成曲线。
当你出去购物时,至少买一个额外的馅饼盘,我们需要它来制作工具——我们用来研磨的表面。在这里选择便宜的,我们要把它打碎成碎片,所以越便宜越好。现在去寻找你的镜子。
望远镜还有其他部件,您在寻找主镜时也应该寻找这些部件。您将需要一块副镜,如上所述。您将需要一个支架来固定主镜和副镜。您需要一个望远镜管;一个调焦器组件;一个目镜;最后,一个望远镜架,以便您可以把它指向您想要的地方。当您开始认真使用望远镜时,还会有其他东西(比如用于瞄准的寻星镜,或者望远镜盖)很方便,但上面列出的部件是必不可少的。为了真正研磨镜子,您将需要一个工具和一些砂粒,以及一些抛光剂。
副镜通常是椭圆形,但也可能是矩形。比副镜形状更重要的是它的表面的平整度。
我们的两个镜子都是第一表面镜子;也就是说,它们从顶面反射光。您用来欣赏您漂亮面孔的典型镜子不是第一表面镜子。它的反射层涂在玻璃片的背面,反射光穿过玻璃的厚度两次。这对于浴室或化妆盒中的镜子来说是实用的,因为精致的反射涂层受到玻璃的保护。但在望远镜中,我们无法容忍光在玻璃中来回反弹。
副镜必须是第一表面镜子,并且具有光学平整度,而且确实是高度平整。您可以将副镜抛光成平整的,我将在后面介绍如何做到这一点,但是有一些玻璃和镜子来源可以满足您的需要,而无需您自己制作。有很多地方可以收集第一表面镜子。一些旧的宝丽来相机中有第一表面镜子,可以在旧货店以低廉的价格买到。旧的复印机中也有非常平坦的第一表面镜子,以及投影仪、一些幻灯片投影仪和电影投影仪。即使您无法在旧复印机中找到镜子,最上面的平板玻璃——或废弃平板扫描仪最上面的平板玻璃——也是研磨自己的副镜的良好材料来源。
约翰·多布森总是推荐使用旧双筒望远镜的目镜作为望远镜的目镜。(顺便说一下,在那个旧的双筒望远镜内部,至少有四个棱镜,它们都是光学良好的,并且可能足够大,可以充当您的副镜。有时您可以只找到一个旧的双筒望远镜的机身,棱镜仍然在里面。)
学习分享!与同样想制作望远镜的朋友合作,共同购买一些零件。你也可以去当地的跳蚤市场看看。看看你所在地区是否有天文小组。如果你能交到一个老的业余望远镜制造者朋友,他们会有一堆这样的东西闲置。你一旦投入这个爱好,这些东西就会自动出现。一两年后,你不得不把一大堆东西清理出去,否则你就会被这些东西淹没。
互联网上有旧光学零件的来源。我在书的结尾列出了几个,但是寻找二手、报废或剩余的光学零件是一项冒险,而且可以找到很多物美价廉的可用物品。最好的办法是睁大眼睛,随时准备好你的需求清单。
最后,认识一下你当地玻璃店的老板。切断的厚窗玻璃可以磨平,用作副镜。你现在可以从一个简单的矩形镜子开始,并在以后找到一个更好的形状的副镜时升级。在某种程度上,这就像你的第一辆自行车或汽车或其他任何东西。你得到了它,让它运行起来,然后随着时间的推移不断改进它。
我们将从废料和零部件制作镜子的支架以及调焦器组件。留意冰棍棒、积木玩具、大的圆形塑料或木制品,比如桶或桶盖。我们使用小的弹簧,可能一英寸左右长,来隔离主镜。摩托车离合器弹簧非常棒,通常在更换时会被丢弃(向你当地的摩托车经销商询问)。胶水、胶带和纸板:留意各种各样的纸板,从麦片盒到冰箱盒。白色的塑料桶,比如餐厅用来存放散装食品的,或者承包商用来存放油漆和砂浆的。一两个就够了。卫生纸管、纸巾管、用于运送地毯或乙烯基地板的大管。圣诞节包装纸卷管。用于水槽排水管的塑料管道:这些通常内径为 1.5 英寸或 1.25 英寸。1.25 英寸的比较好,但两者都可以用作目镜管。旧的塑料吸尘器管。你可以跳到关于管子设计和调焦器设计的章节,了解一下这些零件是如何使用的;然后留意它们。很多这些东西都被认为是垃圾或可回收物品。我认为,将它们回收成望远镜是最高贵的目的。
砂砾是一种比制作镜子的玻璃更硬的材料。它用于磨镜面的表面,使其成形并使之光学平滑。想想砂纸上的砂砾;那就是我们想要的。(但砂纸本身不是我们使用的砂砾的好来源。)你可以使用细沙或黑沙,但你会用很多。砂砾越硬、越不规则,你使用的就越少,磨削的时间也就越少。
宝石供应商是砂砾和抛光剂的来源。查看你当地的电话簿。一些工业用品商店有喷砂砂砾,这些砂砾也可以使用。我购买或回收了磨损和损坏的磨轮,并将它们压碎,制成用于磨削的砂砾。你需要松散的砂砾,因为它在镜子和工具的表面之间滚动,从而进行切割。老一辈的人使用过铁屑和洗过的沙子。在显微镜下,粗砂砾看起来像小而锋利的圆形岩石。氧化类砂砾是各种金属的锈蚀。它们看起来像小薄片,通过剪切进行切割。
如果你搜索互联网,你会找到砂砾和抛光剂的供应商。我在下面列出了几个来源。你需要一些 120 号,一些 220 号(我把它作为 120/220 的混合物),一些 300 到 400 号砂砾,一些氧化铝或微米级砂砾,以及一些氧化铈用于抛光。120 号和 220 号用于粗磨,以消除馅饼盘底部的凹凸不平。300-400 号和氧化铝用于将其平滑,以便进行抛光。氧化铈用于抛光。你需要一磅或更多粗砂砾,以及每种较细砂砾半磅。8 盎司氧化铈应该足够了。
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- 研磨颗粒尺寸 (英文)
- 小数记数法 (英文)
- 爱因斯坦 (英文)
- 约翰·多布森(业余天文学家) (英文)
为了制作望远镜的镜子,我们要在用于制作镜子的材料上磨出一个光学完美的表面。简单吧?其实做起来真的很简单。镜子和磨削工具之间相互作用的物理原理向我们保证,一个会产生一个孔,而另一个会产生一个凸起。让我们看一下这个过程。
取两个相同尺寸的扁平(或几乎扁平)物体。将其中一个放在另一个上面,在它们之间放置研磨砂砾。现在向下压,将上面的物体磨到下面的物体上。上面的表面将开始凹陷或形成碗状。底部的表面将在边缘磨损,并形成高中心。这是因为它受到行程、行程长度以及我们用双手施加的压力的影响。行程越长,孔越深。行程越短,曲线越平坦。
我们将在后面详细讨论这一点,但现在我想让你注意到,当你磨削镜子——上面的物体变成凹面——你也在磨削工具——下面的物体。磨削的作用使两者都成形,这正是我们想要发生的事情。随着磨削的进行,镜子和工具将完美匹配。这种相互作用会给你一些关于磨削进行情况的指示。磨削的声音,镜子和工具在你的手下的相互作用感觉,它们之间形成的泡沫图案,都是指示器,你将在磨削时学会监控它们。
该工具将成为抛光垫的基座,抛光垫是磨削的最后阶段。你对工具的形状塑造得越好,创建抛光垫就越容易或越困难。
传统上,人们会得到两个相同直径的玻璃盘并进行磨削。上面的一个成为镜子,下面的一个成为工具。馅饼盘行不通:馅饼盘可以做一个很好的镜子,但不能做一个好的工具。幸运的是,工具不必是光学表面;它只需要是一个工具。它的表面必须足够耐用以经受磨削,但必须足够柔软以接受磨削的成形。工具很容易制作,这就是我推荐使用第一个镜子的原因。
制作工具最简单的方法是用某种材料浇铸一个。石膏便宜,可以用来制作工具。你必须确保它密封以防渗水,因为水会使石膏软化,导致其失效。混凝土更耐用,操作起来也像石膏一样容易;瓷砖灌浆混合料也是如此。陶瓷粘土可以成形并烧制,用于制作工具。如果你能将玻璃的曲线匹配得相当接近,你可以使用木材作为工具。
所有这些不同材料都可以使用的原因是,你只使用它们来形成工具的基座。当基座准备好后,我们将一个磨削表面粘到基座上。磨削表面是成形的,它也可以用很多东西制作。
可能是制作磨削表面最容易使用的材料是破碎的玻璃。陶瓷瓦也可以使用,还有垫圈、便士、压扁的弹珠、装饰性石头。它们都会对磨削做出反应,每种都会以特定的方式进行磨削。任何一种都是有效的选择。
我最喜欢的工具是用石膏或混凝土浇铸的,上面粘着碎玻璃,形成磨削表面。这就是我将详细讨论的工具,但这并不是制作工具的唯一方法。
你完成的工具应该与馅饼盘的曲线相当接近,并且应该让你能够连接磨削表面。它应该与馅饼盘底部的大小大致相同,但如果它稍微小一些,这不是问题。如果它比镜子更大,它将形成一个更平坦的曲线,并增加焦距。如果它明显更小,比如说直径的一半,它也能工作,但需要你在磨削时非常警惕。
磨削,正如你将看到的,是一个湿润的过程。如果工具吸水,这可能会干扰最后的阶段,即我们用沥青将其粘合。这就是我使用胶水和玻璃的原因。工具基座和磨削表面之间的胶水提供了一个屏障,防止水分到达沥青粘合区,而玻璃不会吸水。
但是!你不必制作一个工具。环是任何大于环的球体的部分。你可以通过将一个环放在一个更大的球体上证明这一点。罐头的开口,罐子的口,管子的末端,这些都是环。拿一个环,把它放在球上,灯泡上,馅饼盘的内侧。你会发现这个环很容易放在球体上。我之所以提出这一点,是因为你可以在较粗糙的阶段使用环作为你的工具。所以你可以用一个旧的汤罐来完成很多初始的研磨,这是一个非常有效的方法。你仍然需要一个更大的工具来进行后面的操作,但你可以用一个环来开始。
所以!如果你选择了一个馅饼盘来制作镜子,并且你决定现在制作一个工具,那就买两个,然后把其中一个打破,用作工具的玻璃。请务必谨慎,并以安全的方式进行!不要直接拿起锤子敲击盘子,使玻璃散落在车间(甚至可能进入你的眼睛)。用一个坚固的纸袋包裹要牺牲的盘子,然后把它放在一个容器或盒子的底部。**戴上护眼罩和手套**。用一个重物敲击包裹好的盘子。戴着手套,小心地打开袋子。挑选出大约 1 英寸大小(2 厘米及以上)的平坦碎片,并将其放在一边。不规则形状也行。如果有更大或有角度的碎片,把它们包起来,再次敲击。最后,彻底清扫工作区域,并将所有小的碎片、碎屑和不可用的碎片以安全的方式处理掉,避免他人受伤。
你可以使用混凝土、石膏、砂浆混合物或任何坚硬的可铸造介质来铸造工具底座。我使用 2 英寸的胶带制作一个铸造模具,在倒置的馅饼盘底部周围形成一个围堰。
你想要一个至少 1 英寸厚的工具底座。将馅饼盘放在一个坚硬的水平面上,底部朝上,然后用胶带包裹底部,制作模具。在玻璃和胶带的内侧涂抹脱模剂——食用油效果很好——你需要在所有表面涂抹一层厚厚的脱模剂,但不要让它溢出。
现在,将铸造材料混合起来,并将其倒入馅饼盘上胶带环形成的模具中。让铸件硬化,然后剥离胶带。你应该能够用一点压力将铸件从馅饼盘上分离。如果它不想分开,用某种轻型锤子敲击铸件的侧面,一块短木头效果很好,沿着整个外围敲击,并在支撑馅饼盘的同时推动铸件。如果你在玻璃上涂抹了一层厚厚的油,铸件就会脱落。
由于馅饼盘侧面的曲率,铸件的边缘会凸起。你需要去除那个凸起的边缘。你可以用木锉磨掉它,或者直接在路边或人行道上摩擦它。如果你的铸造材料太硬,无法磨掉,可以用锤子敲掉它,但你需要去除那个凸起的边缘,使其留下一个平坦或斜角的边缘。
现在,用一层薄薄的环氧树脂胶水完成和密封工具的顶面,你将在这里粘贴研磨面。
你需要一个铸造或成形的工具底座,雕刻或其他任何东西,以及一些胶水,将研磨面粘贴到底座上。我喜欢使用 5 分钟或 15 分钟的环氧树脂胶水。价格合理,可以将几乎任何东西粘到任何东西上。
准备好你的研磨面材料。如果你使用的是玻璃碎片,请确保它们都在同一个地方,并准备好粘贴。如果你使用的是垫圈或便士,压扁的弹珠或陶瓷瓷砖块,请确保你有足够的材料覆盖工具。研磨材料应该都具有相同的厚度,不要混合明显的厚薄碎片!
如果你使用环来研磨,那么你已经完成了。跳到制作镜子的研磨部分。
工具底座与镜子的基本形状相同,应该与工具相匹配。如果你制作了一个铸造的工具底座,它已经很适合镜子了。如果不是,你可以取一块你要用作工具底座的扁平材料,木板或锅底,甚至那个大的圆形蜡烛底座,然后让它更贴合一些。
取一块塑料薄膜(厚的保鲜膜可以使用,塑料袋也可以),剪一块能够覆盖工具底座,并有一些多余的部分。记住!工具底座的直径应该与馅饼盘底部的直径大致相同。取一管环氧树脂胶水,将其全部挤到底座的中间。充分混合,然后用塑料薄膜覆盖。现在,拿起馅饼盘,将其压到覆盖了塑料的胶水团上。这会导致胶水变平,并被挤压到底座的表面。在塑料上摇晃和滑动馅饼盘,以使胶水在下面蔓延,使其覆盖底座的表面,并呈现出馅饼盘的曲率。我左右摇晃,直到底座被覆盖,然后将馅饼盘居中,并用力向下压,使其形成凸起形状。然后,直接向上提起馅饼盘。
让塑料保持原位,让胶水硬化。一旦胶水硬化,你可以剥掉塑料,你将在工具上有一个与馅饼盘曲率非常接近的凸起部分。
接下来,混合一些环氧树脂胶水,足够涂抹一层薄薄的胶水,覆盖工具的工作面。将研磨面碎片放在胶水里。你可以将碎片之间留出空隙;只需尽可能密集地覆盖工具,并确保它们都牢固地粘贴。将碎片放置,不要有高耸的边缘。
工具已经准备好了。让我们开始研磨吧!
每个人都说要研磨镜子,但很少有人真正去做。研磨需要耐心、奉献精神和对完美的追求。我拥有这三者,但我从未制作过完美的镜子。有些人做到了。Mel Bartels 制作了几面完美的镜子,TrackBall 的 Jerry Oltion 也一样。不要让“完美”吓到你,“普通”效果也很好。
当你从一个馅饼盘开始时,研磨过程中最难的部分,即基本曲率,已经完成了。(我一直强调的那个矢高。)你只需要将玻璃打磨光滑,并将曲率变得规则。拿起馅饼盘,将它的底部对准一盏明亮的灯光,并将光线反射到一个表面上。例如,在阳光明媚的一天将其带到户外,并将太阳光反射到墙壁上。将盘子移动到墙壁附近和远离墙壁,看看你是否能判断出它在哪里最聚焦;它应该位于你之前计算出的焦距附近。你可能会看到一个有点聚焦,但分散的、无定形的灯光斑点。这是因为即使表面是弯曲的,它也是不规则的,并且覆盖着高低区域。你将把高区域磨平,直到它们等于低区域,然后抛光玻璃。这真的非常容易,物理学站在我们这边。当我们完成后,表面将是光学平滑的。
研磨可以用工具在上(TOT)或镜子在上(MOT)的方式进行。镜子的位置和行程的长度会改变玻璃的最终曲率。长行程会加深曲率,短行程会平坦曲率。MOT 更容易加深曲率,而 TOT 往往会平坦曲率。这些只是关于镜子和工具之间相互作用的概括性陈述,但这种相互作用是存在的,你应该意识到这一点。长行程加深;短行程平坦。
维护行程,一种不会真正改变曲面而只是处理玻璃的行程,是一个 1/3 直径,中心对中心行程。中心对中心的意思就是:工具的中心经过镜子的中心,或者非常靠近它。1/3 部分指的是总长度为镜子直径 1/3 的行程。如果你要测量该行程,你应该在中心测量它。在实践中,我们通过工具或镜子底部零件的悬垂程度来衡量行程。由于总行程应为坯料(馅饼盘)直径的 1/3,所以在行程的每端悬垂一半。假设我们的馅饼盘底部约为 7 又 3/8 英寸。其直径的 1/3 约为 2 又 1/2 英寸,因此你将在行程的每端悬垂 1 又 1/4 英寸。向远离你的方向推动,顶部零件停止时应悬垂 1 又 1/4 英寸。向自己拉回,直到你达到相同的悬垂,然后停止。这就是一个行程。
在实践中,行程差异很大,可能只有 1 英寸的悬垂,也可能多达 2 英寸。别担心。这种不规则性会产生非常好的表面,甚至可能是完美的表面。只要保持平均 1 又 1/4 英寸,然后打磨。"少说多做",正如约翰·多布森所说。
- 约翰·多布森(业余天文学家) (英文)
- 杰里·奥尔顿 (英语)
- 梅尔·巴特尔斯 (英语)
- 打磨概述 (英语)
基本的打磨区域是一个放置镜子和工具的表面,一些用于缓冲和清洁的毛巾,水和砂粒。
如果你在室内工作,你应该准备一个水桶来冲洗镜子和工具。如果你在室外,可以用水管喷洗它们。约翰·多布森喜欢在放在两个桶上的木板上工作。他可以坐在一端,在另一端打磨。我喜欢洗衣机的顶部,因为它对我来说高度合适,而且它足够重,在我打磨时不会移动。有些人用长凳或桌子作为表面。主要需要注意的是工作表面必须耐用、易于清洁,并且在你在上面打磨时不会移动或偏移。
它也应该舒适,因为打磨的工作已经足够繁重了,不要再增加身体扭曲。当我使用洗衣机顶部时,我有一个放在机器顶部的木板,工作是在这个木板的顶部。木板是一个好东西,因为它让我可以把整个东西拿起并移动到存放处,当我不用打磨时。我还把两个止动器放在木板上,以防止镜子或工具四处移动(如示意图所示)。
准备你的工具,一些中等粗度的砂粒(120 砂粒很好)和一些水。由于我们要用工具和砂粒来破坏表面,你可以先将馅饼盘放在底部,工具放在顶部。这样可以有效地利用砂粒,并且还有大量的打磨工作来纠正错误。在馅饼盘的曲面中洒一点水,加入适量的砂粒,使其形成大约 1 英寸直径、半英寸高的一个小凸起。你可以将砂粒放在某种类型的摇动器中,这样你就可以像撒盐一样摇动它,或者把它放在一个罐子里,用勺子舀出来。
将工具放在顶部;向远离你的方向推动;拉回。你会听到一种美妙的柔软的沙沙声,你就完成了一个行程!
你要围绕镜子的圆周进行行程。你也要稍微旋转工具。传统的做法是在每次行程后向左迈一步,然后向右旋转工具。
当你将两个表面一起工作时,沙沙声会减弱。当声音非常轻微时,你就完成了 湿磨。湿磨从第一个行程到下一次添加新鲜砂粒为止。将工具推开,然后用一个动作将其从镜子上抬起来。加一点水和一些砂粒;轻轻地放下工具;然后继续打磨。
经过三到四个湿磨,用水冲洗工具和镜子。然后将它们放回木板上,TOT,然后开始再次打磨。
砂粒在切割玻璃时会磨损。当它新鲜时,砂粒是深灰色的,几乎是黑色的,并且闪闪发光。当它磨损时,它会变得非常浅,几乎是白色的,看起来像泥浆。颜色的变化是由于玻璃粉末进入水/砂粒混合物中。如果玻璃上有一层泥浆,砂粒将无法很好地切割,你需要冲洗。
当你切割掉高点时,打磨的玻璃区域会蔓延到整个表面。这是一件好事;它显示了高点和低点在哪里。它还为我们提供了一个现成的打磨量规来检查我们的进度。最初,打磨会很慢,你的工具也会很难推动,在你进行行程时会卡住和抖动。这是因为工具和馅饼盘的玻璃不匹配。当你将两个表面一起打磨时,它们会磨损,行程会变得更加平滑,更加一致。
当你打磨时,透明玻璃会让位于磨砂玻璃。磨砂表面是光滑的,很快你就会把它抛光。在我做过的所有馅饼盘中,总是有两个最终的透明小点,彼此相对,它们似乎永远不会消失。第一个会消失,然后另一个会消失,你会得到一个完美的光滑表面。之所以要花这么长时间,是因为你从整个表面去除玻璃,以达到这两个区域的底部。尽管看起来很深,但它只占玻璃底部的总体厚度的一小部分。
当最后一个透明点的大小大约像一个一角硬币,大约 1/2 英寸直径时,我换成中等砂粒。对我来说,那是 400 或 500 砂粒。我用这种砂粒打磨,直到最后一个透明点消失。现在我准备进行精磨。
保持你的行程为全直径;抵制擦洗一个点的冲动。这样会形成一个洞,需要更多工作才能消除。你不必用力压,只要轻轻地压,或者如果工具足够重,只需利用工具的重量即可。用漂亮的长行程来回推动它,1/3 中心对中心。旋转工具,并将馅饼盘向相反方向旋转,或者绕着它走动,这样你就在不同的直径上。
每秒一个行程就足够快了,每两秒一个行程更好。我们都有天生的节奏,如果你的节奏太快,那就计时。我有时真的会动起来,为了减慢速度,我会念念有词:"一千分之一",当我向远离自己的方向推动时;"二千分之一",当我向自己拉回时。
你的动作不需要精确,只需要一致。你的行程的随机性和持续的旋转会创造一个完美的光学表面。
为了让你了解你的位置和正在做的事情:在你进行中磨的最后,如果你一直很一致,两个表面将匹配到十万分之一英寸以内。这意味着它们将成为一对完美的匹配,误差在 0.0001 英寸以内。非常棒,但当你抛光它时,你的工作精度将达到百万分之一英寸,而在修整(最终的光学校正)中,你将移动光波长的几分之一!
"打磨是原始人的工作。努力工作,吃得好睡得好",约翰·多布森说。
精磨与之前相同,但我们使用不同的磨料。我们将切换到氧化铝。它看起来像面粉或糖粉,但它是一种非常硬、非常细的磨料。如果你找不到氧化铝,三聚磷酸盐也可以,但它的切割速度较慢。氧化铝有多个等级,但对于我们的目的,我们需要 25 微米或 12 微米。如果你使用 25 微米,延长你的湿磨时间,使其更长,并使用大量的水。每隔几分钟加一到两汤匙。如果你使用 12 微米,它会更快磨损,因此你需要更频繁地更换它。
在每次湿磨之间冲洗工具和馅饼盘。氧化铝会在工具边缘形成漂亮的泡沫。行程会非常平滑,几乎无声。保持缓慢,抵制加快速度的冲动。不要用力压工具或馅饼盘,使用轻柔的压力。更大的压力不会带来任何好处,可能会导致以后出现问题。
如果你使用的是全尺寸工具,你可以在每次湿磨交替使用 MOT。如果你使用的是环形工具,请坚持使用 TOT,但你需要开始考虑全尺寸工具,你可以在其上构建抛光盘。
使用氧化铝研磨镜面,直到镜面看起来光滑并呈现出细密的磨砂质感。你应该能够透过玻璃看到报纸上的文字,不仅仅是标题,还有普通的印刷文字。将馅饼盘拿到阳光下或使用非常明亮的光线检查研磨后的表面。从边缘观察,旋转并再次观察。如果你有放大镜,可以用放大镜观察表面。
你要找的是闪光点。如果在磨砂表面上出现大的明亮闪光点,你应该继续研磨。闪光点是微小的凹坑。你可以通过研磨去除它们,但无法通过抛光去除它们。只要需要,就继续研磨以去除闪光点。
细磨的湿磨过程可能持续几分钟,也许长达十分钟,可能包括几百次擦拭。很难说细磨会持续多久,因为它取决于你和你的技术,但我估计至少需要一个小时,也许两个或三个。当镜面变得均匀且没有闪光点时,我们可以开始抛光了。
镜面是使用一种不同的工具抛光的:抛光盘。抛光盘是一种工具,表面覆盖着一层可变形、可塑的材料。一些望远镜制造商声称它是可塑的,因为当你抛光镜面时,表面的变化非常细微,而抛光盘会通过压力相应地发生变化。另一些人则说这不是真的,而是一个抛光盘上覆盖着柔软的材料,用来捕捉研磨剂,并在压力下刮掉玻璃。第三组人说抛光不是因为刮掉了玻璃,而是因为通过压力熔化了玻璃。有些书籍说沥青是抛光盘表面唯一的材料;另一些书籍则说沥青;还有一些书籍声称纸张有效。有些人说软木塞、蜂蜡或石蜡有效。
嗯,抛光盘实际上并没有那么复杂。让我们谈谈抛光过程,然后我会告诉你如何制作一个抛光盘。
抛光是准备镜面的最后一步。镜面被渲染成光学平滑,并且被塑造成将所有光线汇聚到一个焦点。抛光盘和玻璃之间发生的运动是一种摩擦运动。到目前为止,我们一直在让玻璃在工具上移动,并在它们之间加入研磨剂。研磨剂在两个表面之间翻滚,在滚动时剥落玻璃的小块。现在,我们希望研磨剂保持在一个位置,只刮掉高点。为了做到这一点,我们必须捕捉住研磨剂并使其与玻璃保持接触。如果一切平衡,当我们进行抛光擦拭时,两个表面之间会产生持续的摩擦力,而这正是我们想要的。
在关于抛光盘的各种争论中,一个常见的词是“压力”。另一个常见的词是“接触”。压力有助于抛光。良好的接触可以使表面均匀抛光。压力和接触共同产生了“摩擦力”的感觉,这是一种抛光正在进行的指示。因此,抛光盘所用材料应该能够承受压力并保持良好的接触。任何能够做到这一点的材料都可以制成可用的抛光盘。一些材料,如沥青或蜡,比硬材料更耐用,但这并不意味着它们是唯一的选择。沥青可以工作,但你必须采用不同的抛光方法。纸张也可以工作,橡胶或柔软、光滑、细粒的软木塞也可以工作。
最后一点是镜面的最终形状。最能聚焦望远镜镜面光的曲线是抛物线。这条曲线比球面更平坦。现在,如果你在研磨过程中一直保持一致,镜面的形状或多或少都是球形的。有两种方法可以将其改变为抛物线形状。你可以稍微加深玻璃的中心,然后将两个曲线混合,或者你可以通过稍微多抛光边缘来稍微压平现有的曲线。一个刚性不动的抛光盘会先抛光边缘,最后抛光中心。一种更柔软、可塑的材料通常会先抛光中心,最后抛光边缘。因此,抛光盘材料会影响你完成镜面的方式,因为它会影响抛光在玻璃表面上的加工方式。
如果你一直在使用全尺寸工具,你将继续使用该工具作为抛光盘的基础。你将在它的表面上覆盖抛光盘材料。因为它已经被研磨到与镜面非常匹配,所以你可以使用任何抛光盘材料,包括纸张。
如果你一直在使用环来研磨镜面,现在是将该工具放在一边的时候了。你必须制作一个与镜面全径相同的工具背板来支撑抛光盘。它可以是一个平坦的木板圆盘,或者你可以浇铸一个工具(就像我们在[工具]下讨论的那样)。因为这个工具没有被研磨成与镜面完美匹配,所以你不能使用纸抛光盘。你必须使用一种可塑的材料,如沥青。
沥青是软抛光盘的首选材料。如果你有针叶树,你可以自己采集:进入森林,从树上摘下沥青块。或者在线搜索“松香出售”。
要清洁天然沥青,你需要将其融化并过滤。要融化沥青,将其放入金属容器中,然后将其放入水浴中。将一锅冷水放在热源上。在底部放一些东西支撑融化容器,使其远离锅底:金属三脚架,甚至一把干净的碎石。现在将沥青容器放入温水中,让水的热量融化抛光盘材料。开始加热另一个容器的水。当水浴中的水位下降时,用第二个容器中的热水补充。100ºC 的温度足以融化各种沥青。但是,融化材料可能需要一段时间,也许一个小时,所以要有耐心,注意材料。当沥青变得流动时,将其通过过滤器。(你使用的过滤器将永远无法再次使用,所以请考虑一次性过滤器。)
沥青冷却后应该变硬,但不要太硬。沥青的硬度取决于其中挥发性物质的比例。要测试沥青,用你的拇指指甲按压冷却后的沥青表面。如果它需要超过一分钟才能留下印记,或者你无法压凹它,那么沥青太硬了。将其再次加热到沸水的温度,并彻底混合一茶匙松节油。让沥青冷却并再次测试。根据需要重复操作。
如果沥青很容易立即凹陷,它需要变得更硬。再次将其加热到沸水的温度,并搅拌几分钟。你应该能够闻到挥发性化学物质从沥青中散发出来。再次冷却并测试它;它应该更硬了。根据需要重复操作。一个好的沥青需要大约 30 到 40 秒才能在你用拇指指甲按压其表面时凹陷。
沥青粘性很大,会粘附在表面和衣服上。要清洁皮肤上的沥青,可以使用婴儿油和温水。要清洁表面上的沥青,可以使用松节油或指甲油去除剂。
如果你没有沥青,蜂蜡效果非常好。石蜡也可以,但需要更多注意接触。我不会使用封蜡或蜡笔;它们中的颜色会划伤镜面。我之前提到过沥青,但我从未使用过,因此无法就它的使用方法提供建议。可能有一些网络资源关于使用沥青制作抛光盘。不同的材料对热量有不同的反应,但它们不需要起泡、流动得很热。它们只需要粘附在工具背板上,并且要足够柔软,以便用压力来塑形。
要制作抛光盘,你需要你的全尺寸工具或另一个背板来支撑材料。你需要胶水和纸张、一个锅,以及你的沥青或蜡或沥青。你需要 2 个锅来盛水,这样你就可以融化抛光盘材料。你需要一根棍子来搅拌,还有一根棍子用来压入一些抛光盘通道。(油漆店出售的木制搅拌棒很适合。)
取你的工具托架,确保表面清洁干燥。如果你使用的是研磨工具,请清洗、彻底擦干,并用硬毛刷除尘。取一根纸条或一段胶带,将其缠绕在工具托架顶部的周围形成一个堤坝。这样你就可以将研磨材料倒在工具上,它就不会从边缘流出。堤坝的高度应该在 1-2 英寸或 12 毫米左右。如果使用纸张作为堤坝,请用胶带或粘性物质固定末端。一点蛋清或一些液体胶水都可以。确保纸条紧紧地缠绕在工具上。
按照上述方法加热研磨材料。当它变得粘稠且可以倒入(但不要太稀)时,就可以准备倒入研磨材料了。你可以搅拌研磨材料,并用一根干净的棍子检查其稠度。如果在平底托架上制作研磨材料,将少量软化的材料倒在托架的中央,让它固化。它不应该覆盖整个托架,只需要覆盖中间部分即可。这样,在中间位置你会得到更厚的材料,这是你需要的。
在你等待研磨材料软化的时候,准备好你的镜子。它在制作研磨材料中起着重要的作用。把它放在附近,并在镜子的中央滴一滴洗洁精或一茶匙肥皂水。在里面添加少许抛光粉,比如氧化铈、氧化锡或三聚磷酸盐,根据你的选择使用(参见 [Grit]. 现在用你的手指将这种稀薄的糊状物均匀地涂抹在整个镜面。根据需要添加更多水或抛光粉。你应该在整个镜面上得到一层略微泥泞的浆液。
当研磨材料准备好后,将其倒入工具托架上。倒入中间,让它流到边缘。纸张堤坝会阻止它,材料会开始填充工具的表面。当你接近纸张堤坝的顶部时,停止倒入,让材料沉淀。现在等待并测试。用手指在镜面上涂抹抛光浆液,然后触摸研磨材料的表面。你会在材料上留下指纹。你希望材料足够硬,可以形成指纹但不会填满。如果它们被填满了,请等待,在镜面上涂抹抛光浆液,然后再次测试。之所以要不断涂抹抛光浆液,是因为它会在你的手指上形成一层抛光粉和水,这样沥青或蜡就不会粘在它们上面。并且它会让镜子为下一步做好准备。
塑造软研磨材料
[edit | edit source]一旦研磨材料在你用指纹测试时仍然有凹陷,就移除纸张堤坝。快速移除它,它会像撕掉创可贴一样完整地撕下来。现在将镜子放在研磨材料的顶部,然后轻轻地涂抹它。把它在整个研磨材料上推来推去。你正在塑造研磨材料的顶部以匹配玻璃的曲率。动作要快,然后将镜子抬起来。整个塑造步骤最多只需要 30 秒。
用一根棍子按压研磨材料,形成浅沟。用两端夹住棍子,向下压入研磨材料。从中间开始,在研磨材料上制作 3 或 5 条沟槽,中间一条,中间两边各有一条或两条。现在将研磨材料旋转约 90 度,并制作一些交叉沟槽。研磨材料现在应该有一个网格状,一个棋盘状的外观。取镜子,把它按压在研磨材料上,然后在上面涂抹。如果镜子看起来很干,添加更多水和抛光粉,然后按压研磨材料。持续工作,但不要陷入狂热之中,你有时间。尝试用棍子保持沟槽的开放状态,并压迫和摩擦镜子在研磨材料表面来塑造它。
当研磨材料变得坚硬但仍然温暖时,在镜子表面涂抹一层厚厚的抛光粉、水和肥皂,然后将它放在研磨材料的顶部,使其居中。将平底锅装满水,让它静置在那里。镜子里水的重量会将研磨材料塑造成完美的匹配。这是我们将在抛光、压迫和抛光过程中使用的一个技巧,以保持研磨材料的形状。
如果研磨材料很硬,但你没有得到很好的形状,如果有明显的低点,再次加热研磨材料。将半成形的研磨材料和工具放入一个大容器中,倒入温水,使其浸没研磨材料。让它静置几分钟,用你的指甲测试表面。当它很容易凹陷时,将研磨材料取出,用镜子塑造它。根据需要重复操作。在将镜子放在研磨材料上之前,始终要在镜子表面涂抹一层良好的抛光粉和水。
纸研磨材料
[edit | edit source]柔软的可倒入材料会使用上述过程。但是,如果你想使用纸张怎么办?纸张需要一个工具基座,它与镜子完全匹配。如果你使用了一个与镜子尺寸相同的工具来研磨镜子,那么它就拥有这种匹配。此过程用于干抛光。
取一张厚纸,从上面剪出一个与工具大小相同的圆形。你可以使用一个大纸袋或厚重的打印纸。报纸太薄,太容易破损。在工具上涂抹一层薄薄的胶水,蛋清和面糊在这里都很好用,然后将纸张压在上面。从中间开始抚平,将所有气泡压到边缘。确保它从边缘到边缘都被粘住。当胶水干了后,用硬毛刷或非常细的砂纸稍微打磨一下纸张的表面。然后用手指在纸张表面均匀地涂抹一层干抛光粉。
光滑的软木塞的功效相同,但它应该非常薄。橡胶也可以,但是很难获得良好的粘合力,抛光粉并不总是会粘在橡胶上。
抛光时间到!
最后的精细研磨
[edit | edit source]我们正在改变技术。行程是相同的,但因为我们使用的是粉状磨料和表面更软的工具,所以玻璃将被平滑地刨平,而不是我们之前使用的碎屑滚动动作。正因为如此,我们需要更加用力地向下按压,对表面施加更大的压力,才能获得一致的动作。我之前几次提到了阻力,但现在我想更详细地探讨一下这个概念。
当两个表面,即镜子和工具,非常匹配时,两个表面的整个区域都处于良好接触状态。因为它们并不光滑,所以它们之间存在摩擦,这种摩擦会导致两个表面相互移动时产生阻力。压力越大,阻力越强。这转化为对推动或拉动镜子穿过工具表面的一致、平滑的阻力。
如果你接触不良,镜子会跳跃和跳动。一致的阻力将不存在。导致阻力不一致的另一个问题是,你没有对镜子施加一致的压力,抛光动作变得不规则。也许你推的时候更用力,所以你手部支撑的玻璃会比前缘的玻璃做更多的功。这会导致边缘变圆或中间部分凹陷。因此,阻力是抛光动作质量的持续触觉衡量标准。
对于柔性研磨材料,如果接触度下降,你可以按压两个表面,冷压研磨材料,并恢复接触。如果失去接触,纸质研磨材料等硬质研磨材料需要剥离并更换。
我们还有大约一两个小时的精细研磨工作要做,然后才能开始抛光。从现在开始,我们将始终将镜子放在上面。平底锅的玻璃太薄,无法在底部进行这项工作。将镜子放在上面的一个好处是,我们可以用重量填充平底锅,并在我们工作时获得更一致的压力。实际上,你可以直接装载平底锅,并来回移动它,不要向下按压,就可以得到非常好的抛光效果。如果你使用的是沥青类型的研磨材料,在开始行程之前,先将平底锅装满水。如果你使用的是会吸收溢出水的纸质研磨材料,在平底锅里放一个沙袋或其他颗粒状重量。
精细研磨的首选磨料是氧化铝或氧化锡,两者都按尺寸进行区分。为了我们的目的,我们将使用 25 微米的磨料进行精细研磨,并将氧化铈留待以后使用。如果你没有 25 微米的磨料,可以使用氧化铈。精细研磨需要一段时间,但可以完成。
对于抛光,我们使用氧化铈。抛光粉的颗粒是平面的,而不是块状的。对于使用这些平面磨料,干式应用和浆液应用有两种不同的方法。在干式应用中,沥青研磨材料被润湿,磨料被干燥地撒在上面,用手指摩擦直到它吸收水分。现在,镜面被润湿,开始抛光行程。在浆液方法中,一个容器被装满水和磨料,然后搅拌以形成浆液。这种浆液被涂抹在镜子或研磨材料上,然后开始抛光。我个人比较喜欢浆液技术:一步到位,既有水又有磨料。纸质研磨材料是干式装载和干式加工的。只需将磨料撒在上面,并用手指将其涂抹均匀,然后开始抛光。
将研磨材料放在工作台上,并对其进行“装载”,即在上面放一些磨料。将镜子放在上面,然后压住镜子。抛光行程比研磨行程要慢。数节奏。推开“一千零一”。拉回“一千零一”。推开时应该用完整个“一千零一”。拉回时也应该用完整个“一千零一”。记住,在做行程时要稍微旋转一下镜子。推。拉。一次润湿的抛光可能需要整整一小时,直到磨料磨损。阻力如何?它应该感觉一致,平滑,有阻力。如果玻璃滑动了,没有阻力,说明研磨材料或水太多了,或者两者都有。加快速度一段时间,直到阻力增加;然后减速。你应该时不时地旋转一下研磨材料,这将防止镜子的形状出现散光。在研磨材料上工作很辛苦,你会花和研磨一样多的时间来抛光,直到你能够抛光。
当阻力开始减小,或者你累了,将镜子推开并从研磨材料上抬起。如果你使用的是纸质研磨材料,这样做更容易,因为你可以在将镜子抬起之前移除重量。如果使用的是水,你必须将整个东西抬起并倒掉水。冲洗镜子,擦干它,观察表面。它应该明显更光滑,也许有点光亮。此时,精细研磨的目标是将表面研磨得足够光滑,你可以通过磨砂玻璃看到报纸。从一个磨料尺寸过渡到下一个磨料尺寸大约需要一小时的工作量,因此,在切换到抛光之前,请准备好至少花一小时进行最后的精细研磨。
要切换到抛光,您需要清洁所有东西。如果您使用的是纸盘,现在是剥离现有纸张并将新纸张粘贴上去的时候了。记住在您加载它之前将其稍微粗糙一下。一旦您加载了它,尝试一些笔画,阻力如何?如果感觉很好,那就加载重量并开始抛光。如果没有,您可能需要贴上新的纸张。确保您使用与第一次使用的相同的纸张。如果您仍然缺乏接触,请尝试通过在上面涂抹一些石蜡来稍微构建一下抛光盘。然后在蜡上面放一些抛光剂。您应该能够使用这两种技术进行一些工作。如果没有,您可能需要制作一个沥青抛光盘。
使用沥青抛光盘,在温水中用软刷将其彻底擦洗,比热更冷。确保通道处于良好的状态。制作一种浓稠的氧化铈和水的浆液,将其涂抹在抛光盘和镜子上。将镜子放在抛光盘上,并用温水将其填满。至少保持一个小时,偶尔像您制作抛光盘时一样将其移动。您正在一次性强迫接触并加载抛光盘。一个小时后,您可以开始进行抛光笔画。阻力如何?感觉如何?如果接触感觉良好,请继续抛光。如果它滑移、抽搐,让它再压一会儿。
我实在没什么可说的了。就这样抛光。随着您进行抛光,镜子表面会变得更亮,反射率会提高。当您认为它已经抛光完成时,再抛光一个小时,然后用放大镜检查。使用强光以斜角照射,这将使模糊区域立刻显现出来。您希望没有雾蒙蒙,一点都没有。没有小亮点,没有模糊区域。镜子表面应该像馅饼盘的侧面一样清晰干净。您可以在大约 8 个小时内将馅饼盘抛光,尽管您的第一个可能会花费 20 个小时。您正在学习如何抛光,所以您实际上是在同时做两件事,抛光和学习抛光。您不必一次性完成所有工作。每天一个小时,持续两周,就可以抛光那块玻璃,并在两次抛光之间让您喘口气。慢慢来,稳扎稳打,数着节奏,抛光!
“计算”是指在磨制镜子的过程中调整镜子曲率的那段时间,使它收集的所有光线都聚焦在一个紧凑的点上。至少这是目标。用于计算镜子的笔画本质上与您一直在使用的抛光镜子的笔画相同。它们稍微长一些,左右摆动范围更广,但您将以同样的节奏,将镜子在工具上摩擦,就像您一直以来那样。
不同之处在于,当您计算镜子时,您会通过观察表面并测试焦点来监控和测量您的进度,然后确定您将抛光什么来纠正您所看到的错误。这就是为什么计算也被称为“校正”镜子的原因。最初,我们将寻找粗略的校正和粗略的错误。完成这些检查后,您需要决定如何测试和监控校正。该决定将决定您的下一步行动以及您需要构建或借用的设备。让我们进行一些测试。
镜子是否聚焦?即使是抛光后的透明玻璃,您的镜子也会反射光线。抛光的玻璃会反射大约 5% 的照射到它上面的光线。我们可以利用这一点来测试焦点和焦点质量。最简单的测试是在头顶灯下拿着镜子,看着反射。它是一个点吗?反射中是否有细节?您能看到灯泡上的印刷字吗?太阳也适用于此,满月也是如此;您只需要一个目标来将反射聚焦到它上面。另一个反射测试可以在黑暗的走廊里用便携式灯,如手电筒或火炬进行。将某种类型的平面放置在灯旁边。您将用它作为目标。尝试将光反射到目标上。再次查看图像的质量。您能看到多少细节?
更好的测试包括使用黑暗房间内打开的窗户或门的外部视野。您需要将镜子放在稳定的支架上,以便它反射通过开口看到的视野。您将站在镜子和开口之间,寻找反射。尝试将镜子放在大约眼睛高度,因为它将使图像更容易找到。将镜子设置好以反射来自开口的光线后,将自己定位在比镜子更靠近开口的位置。看着镜子,寻找反射。当您接近反射的地方时,镜子会开始发光,然后您会突然看到房间外的景色反射在镜子里。停下来休息一下。欣赏景色,注意尽可能多的细节。当您放松视力时,图像似乎会漂浮在空中。现在,让我们对这个测试进行一些调整。如果您有一个简单的透镜,比如放大镜,您可以朝漂浮的图像移动,并用透镜观察它。您能看到多少细节?这是一个在满月时使用的好测试。您可以看到陨石坑。实际上,您正在使用您的望远镜!
现在,让我们分析您看到的内容。如果图像模糊,这可能是由于缺乏校正造成的;但花点时间检查您的抛光工作。它真的完成了吗?如果您将圆形的光源(如太阳)反射到一个目标上,但图像不是圆形,而是椭圆形,那就是“散光”。如果目标不在镜子和太阳之间的直线上,那么它可能是“位置散光”。光源和反射之间的角度越大,您在反射中看到的散光就越大。然而,如果图像是在一个非常直接的返回线上形成的,那么镜子本身是散光的,您需要回到精细磨削以将其校正。
黑暗房间反射怎么样?我在一个门外的树的房间里进行这个测试。我找到了树叶的漂浮图像。当我用一个小放大镜观察图像时,如果镜子非常好,我通常可以看到叶脉。你看到了什么?现在把它收起来,稍后或明天再做一次测试。您正在教自己如何观察反射并做出一些质量判断。让您的眼睛休息一下,想想您看到的内容。记下您的观察结果,以便您稍后参考,并查看是否有任何变化。如果您是在白天进行的测试,请在晚上使用远处的灯光、星星或月亮再进行一次测试。记下您看到的内容,并比较笔记,然后采取行动。多测试少操作,这就是处理它的方式。
如果应该是一个小光圈的反射总是椭圆形,那么镜子是散光的。这意味着表面有两个曲率,而不仅仅是一个。这通常是因为您在磨削时没有充分旋转镜子,但这也是由玻璃弯曲、过度施压造成的。回到 400/500 目的砂纸级别,继续磨削直到表面变粗糙。磨削时不要施加过大的压力;只需使用一点压力即可。当我第一次开始磨制馅饼盘时,我经常遇到这个问题。然后我开始在馅饼盘里放一点水,然后就在它自身重量的作用下前后推它,再也没有散光了。用镜子在上面进行这种重新研磨,然后重新回到抛光状态。
如果反射看起来很好,但毛茸茸或模糊,这可能是校正不良,但也可能是边缘翻转。如果其他一切都看起来不错,那么我们需要转向更精细的测试。如果一切都看起来不错,没有模糊,细节很好,那么我们只需要看看表面看起来怎么样。
有几种方法可以对镜子表面进行详细测试,每种方法都涉及自己的技术。其中,有两种方法可以用很少的设备来完成,并且结果非常好。一个是星点测试;另一个是罗氏测试。两者都有自己的优点和缺点。罗氏测试将显示整体表面状况。星点测试证明了正确的形状。我两者都做,但您可以选择其中一个,或者甚至选择您在互联网上找到的任何其他测试。这取决于您拥有的工具和材料以及您的环境。在这里,在太平洋西北部,冬天很少有星星。
无论是哪种测试都需要建造一些设备。 要进行星点测试,您需要建造望远镜的其余部分:镜筒、支架、副镜。 无论如何,您都必须建造这些部件,因此这给您提供了更多动力。 建造望远镜,然后测试镜面。
朗奇测试需要朗奇测试仪,但这些仪器非常容易制造。 事实上,您可以将一个简单的朗奇测试仪制造到目镜中,并通过望远镜的调焦器进行测试。 这被称为零测试。 Mark VandeWettering 慷慨地允许我们在本书中发布他关于朗奇测试的网页。 这是一个关于该测试的良好入门指南,我推荐它。 无论哪种方式,您目前都已完成镜面工作。 将其放在安全清洁的地方,然后开始建造测试仪。