Как самостоятельно собрать жидкостную линзу с настраиваемым фокусным расстоянием / Хабр

Эта инструкция расскажет вам, как создать свой собственный объектив с регулируемым фокусным расстоянием, используя простые компоненты. Эта линза сможет изменять форму и, следовательно, фокусное расстояние, в зависимости от количества жидкости внутри нее. У него также будет мягкая поверхность, на которую мы можем надавить, чтобы исказить все, что мы видим через линзу!
Предупреждение: мне потребовалось несколько попыток сделать линзу, которая не протекала. Я надеюсь, что это руководство сработает с первого раза, но если нет, в комментариях! Кроме того, фотографии в этом руководстве сделаны в течение нескольких разных попыток, поэтому могут не совсем точно соответствовать тому, что получится у вас. Наконец, в этом руководстве используется лазерная резка и сварка акриловым растворителем, поэтому всегда соблюдайте соответствующие меры безопасности при работе с опасными или неизвестными веществами и инструментами!

Линза из льда

Если вы находитесь в холодной местности, а бутылки и подручных материалов нет под рукой, можно сделать простую оптическую линзу с помощью льда. Для этого наберите в пакет воды и поставьте его в холодное место (желательно – в морозильную камеру). По мере застывания придайте линзе приплюснутую форму. После того как вода в пакете превратится в лед, линзой можно будет пользоваться.

Если вы хотите сделать 3D-очки своими руками, читайте об этом в статье Как сделать 3D-очки.

Источники:

tetyamotya.ru
www.kakprosto.ru
elhow.ru

Изготовление

Изготовьте из бумаги лекало вашей линзы. Для этого нарисуйте на лиcте бумаги круг нужного диаметра и вырежьте его.
Нарисуйте на верхней выпуклой части бутылки два круга и их тоже вырежьте.
Склейте две половинки между собой пластилином или глиной так, чтобы края плотно прилегали друг к другу.
Заполните водой полость линзы таким образом, чтобы вода была без пузырьков. Для этого вставьте в соединительный элемент (глину, пластилин) трубочки с двух сторон. Одну трубочку погрузите в воду, а другую выведите наружу для извлечения воздуха из полости линзы.
После того как вся линза будет заполнена водой, удалите трубочки и заизолируйте отверстия. Теперь линза готова к использованию по своему назначению.

Также вместо трубочек можно использовать обыкновенный шприц и с его помощью наполнить линзу водой. В таком случае с одной стороны вставьте иголку шприца и постепенно наполняйте линзу водой, а с противоположной стороны необходимо сделать отверстие для воздуха.

[custom_ads_shortcode1]

Линза из льда

Линзы для очков неплохой материал для качественного телескопа. Прежде чем покупать хороший телескоп, можно сделать его самому из недорогих и доступных средств. Если вы или ваш ребенок захотели увлечься астрономическими наблюдениями, то постройка самодельного телескопа поможет изучить и теорию оптических устройств, и практику наблюдений. Не смотря на то что, построенный телескоп-рефрактор из очковых стекол не покажет вам многого на небе, но приобретенный опыт и знания будут бесценны. После, если вас увлечет телескопостроение, можно построить более совершенный телескоп-рефлектор, например системы Ньютона (см. другие разделы нашего сайта).

Существует три вида оптических телескопов: рефракторы (в качестве объектива система линз), рефлекторы (объектив – зеркало), и катадиоптрические (зеркально-линзовые). Все современные самые большие телескопы – рефлекторы, их преимущество в отсутствии хроматизма и возможных больших размерах объектива, ведь чем больше диаметр объектива (его апертура), тем выше его разрешающая способность, и больше собирается света, а следовательно тем более слабые астрономические объекты видны в телескоп, тем выше их контрастность, и тем большие можно применить увеличения. Рефракторы применяются там, где необходима высокая точность и контрастность или в небольших телескопах. А сейчас про самый простой рефрактор, с увеличением до 50 раз, в который вы сможете увидеть: крупнейшие кратеры и горы Луны, Сатурн с его кольцами (как шарик с кольцом, а не “пельмень”!), яркие спутники и диск Юпитера, некоторые звёзды невидимые невооруженным глазом.

Любой телескоп состоит из объектива и окуляра, объектив строит увеличенное изображение объекта, которое рассматривается, затем через окуляр. Расстояние между объективом и окуляром равно сумме их фокусных расстояний (F), а увеличение телескопа равно Fоб./Fок. В моём случае оно составляет примерно 1000/23=43 раз, т. е. 1,72D при диафрагме 25 мм. 1 – окуляр; 2 – основная труба; 3 – фокусировочная труба; 4 – диафрагма; 5 – скотч, которым крепится линза к третей трубе, которую можно легко извлекать, например для замены диафрагмы; 6 – линза. В качестве объектива возьмём заготовку линзы для очков (можно купить в любой “Оптике”) с силой 1 диоптрия, что соответствует фокусному расстоянию 1 м. Окуляр – я использовал ту же ахроматическую просветлённую склейку, что и для микроскопа, считаю для такого простого устройства – это неплохой вариант. В качестве корпуса я использовал три трубы из плотной бумаги, первая около метра, вторая ~20 см. Короткая вставляется в длинную.

Линза – объектив крепится к третей трубе выпуклой стороной к наружу, сразу за ней устанавливается диск – диафрагма с отверстием по центру диаметром 25-30 мм – это необходимо, т. к. одиночная линза, да ещё и мениск, очень плохой объектив и для получения сносного качества приходится жертвовать её диаметром. Окуляр – в первой трубе. Фокусировка производится изменением расстояния между объективом и окуляром, вдвигая или выдвигая вторую трубу, фокусировать удобно по Луне. Объектив и окуляр должны быть параллельны друг другу и их центры должны находиться строго на одной линии, диаметр трубы можно взять например на 10 мм больше диаметра отверстия диафрагмы. В общем, при изготовлении корпуса, каждый волен поступать как хочет. Несколько замечаний: – не устанавливайте ещё одну линзу после первой в объективе, как советуют на некоторых сайтах – это принесёт только светопотери и ухудшение качества; – не устанавливайте также диафрагму глубоко в трубе – в этом нет необходимости; – стоит поэкспериментировать с диаметром отверстия диафрагмы и подобрать оптимальный;

– можно также взять линзу на 0,5 диоптрии (фокусное расстояние 2 м) – это позволит увеличить отверстие диафрагмы и повысить увеличение, но длина трубы станет равной 2 метра, что может быть неудобно. Для объектива подойдет одиночная линза, фокусное расстояние которой равно F=0.5-1 м (1-2 диоптрии). Достать ее несложно; она продается в магазине оптики, где есть линзы для очков. Такая линза имеет целый букет аберраций: хроматизм, сферическая аберрация. Уменьшить их влияние можно, применив диафрагмирование объектива, то есть уменьшить входное отверстие до 20 мм. Как проще это сделать? Вырезаете из картона колечко, равное диаметру трубы и внутри прорезаете то самое входное отверстие (20 мм), а затем ставите его перед объективом почти вплотную к линзе.

Можно даже из двух линз собрать объектив, в котором частично будет исправлена хроматическая аберрация, появляющаяся в результате дисперсии света. Чтобы ее устранить, берете 2 линзы разной формы и материала – собирательную и рассеивающую – с разным коэффициентом дисперсии. Простой вариант: купить 2 очковые линзы из поликарбоната и стекла. В стеклянной линзе коэффициент дисперсии будет 58-59, а в поликарбонате – 32-42. соотношение примерно 2:3, тогда и фокусные расстояния линз берем с этим же соотношением, допустим +3 и -2 диоптрии. Складываем эти значения, получим объектив с фокусным расстоянием +1 диоптрия. Линзы складываем вплотную; собирательная должна быть первой к объективу. Если одиночная линза, то она должна быть выпуклой стороной к объекту. Как сделать телескоп без окуляра?! Окуляр – это вторая важная деталь телескопа, без нее мы никуда. Его делают из лупы с расстоянием фокуса 4 см. Хотя для окуляра лучше использовать 2 плосковыпуклые линзы (окуляр Рамсдена), установив их на расстоянии 0.7f. Идеальный вариант – достать окуляр от готовых приборов (микроскоп, бинокль). Как определить размер увеличения телескопа? Делите фокусное расстояние объектива (например, F=100см) на фокусное расстояние окуляра (например, f=5см), получаете 20 крат – увеличение телескопа. Затем нам нужны 2 трубки. В одну вставим объектив, в другую – окуляр; далее первую трубку вставляем во вторую. Какие трубки использовать? Их можно сделать самим. Берете лист ватмана или обоев, но обязательно плотный лист. Сворачиваете трубку по диаметру объектива. Затем другой лист плотной бумаги сворачиваете, и помещаете в нее окуляр (!)плотно. Потом эти трубки плотно вводите одна в другую. Если появился зазор, то внутреннюю трубку оборачиваете в несколько слоев бумаги, пока зазор не исчезнет. Вот ваш телескоп готов. А как сделать телескоп для астрономических наблюдений? Вы просто зачерняете внутреннюю полость каждой трубы. Раз мы делаем телескоп первый раз, то способ зачернения возьмем простой. Всего лишь покрасьте черной краской внутреннюю полость труб. Эффект от первого созданного самостоятельно телескопа будет ошеломляющим. Удивите родных своими конструкторскими способностями! Часто геометрический центр линзы не совпадает с оптическим, поэтому если есть возможность обточить линзу у мастера не пренебрегайте ею. Но в любом случае подойдет и необточенная заготовка очковой линзы. Диаметр линзы – объектива большого значения для нашего телескопа не имеет. Т.к. очковые линзы сильно подвержены различным обберациям, особенно края линзы, то мы будем диафрагментировать линзу диафрагмой диаметром около 30 мм. Но для наблюдения разных объектов на небе, диаметр диафрагмы подбирается эмпирически и может варьироваться от 10 мм до 30мм. Следующее, что нужно рассмотреть, это процессы производства контактных линз. В современном мире, существует три основных метода по изготовлению данных незамысловатых приспособлений.

Наиболее старым, из применяемых ныне методом, является центробежное формирование. В крутящуюся на высоких оборотах форму, впрыскивается жидкий полимер, где мгновенно подвергается ультрафиолетовому излучению и высокой температуры, в результате чего происходит достаточно быстрое отвердевание материала. Далее, подготовленная контактная линза, извлекается из формы, подвергается насыщению водой, этот этап также называют гидратацией. После полируется, тонируется и тщательным образом, проходит химическое очищение.

Также существует, такой способ изготовления линз , как точение – его применяют при изготовлении мягких и твердых, чаще называемых жесткими, контактных линз. Для этого используют заготовки из заранее полимеризованного вещества, после чего они обрабатываются на токарном аппарате. Затем эти линзы, тщательно полируются, насыщаются водой, проходят химическую очистку ото всех посторонних примесей, производят тонирование. Завершающим этапом процесса, является стерилизация, где линзу нагревают до 121°-124° С. После чего контактные линзы следует упаковать и нанести маркировку.

Еще один популярный метод производства контактных линз – это литье. Он менее трудоемкий, из вышеперечисленных способов. Всё, что потребуется, металлическая форма-матрица, следует учесть, что для каждого вида линз, с определенными параметрами – она индивидуальна. По этой матрице отливаются тысячи пластиковых копий. Нижнюю часть каждой формы, заливает жидкий полимер, сверху вставляют верхнюю часть формы, это выступает своеобразным прессом. В промежутке между двумя половинами формы, и получается наша линза. Далее контактная линза подвергается насыщению водой, после этого, полированию, очищению, тонировке, стерилизации, упаковке, как и во всех рассмотренных ранее случаях.

Следует отметить, что существуют и комбинированные технологии изготовления, которые нередко используют в производстве линз. Наиболее распространенным примером комбинированного метода, можно назвать Реверсивный процесс III. Его суть основана на том, что заднюю часть линзы образовывают токарной обработкой, а переднюю, получают методом центробежного формования.

Подобных техник, существует не мало. Каждый производитель ориентируется на экономичность, быстроту и удобство изготовления, и в праве выбирать любую из перечисленных технологий, внося свои тонкости и пожелания, изобретая новые и новые методы. Прогресс не стоит на месте, мы можем быть абсолютно уверенны, что уже в ближайшие сроки, производство контактных линз выйдет на новый уровень, делая наше зрение идеальным, взгляд естественным и прекрасным, а нас – успешнее и увереннее в себе.

Вам понадобится.

– оконное стекло;
– трубчатое сверло;
– грубный абразив;
– лист металла;
– пластилин;
– бальзамин.

ИнструкцияПоложите лист стекла на ровную доску и зафиксируйте тремя деревянными планками так, чтобы они образовали равносторонний треугольникКонцы планок прибейте к столу. Вставьте в образованный треугольник трубчатое сверлоПросверлите стекло, используя крупный наждачный порошок. Обильно смачивайте место сверления водой, чтобы абразив постепенно проваливался в углубление.

Чтобы при выходе сверла из стекла не образовывались сколы, к тыльной стороне стекла горячей смолой приклеивают лист металла в 3 мм толщиной. Чтобы вода не растекалась по стеклу, сделайте невысокий пластилиновый бортик. При вырезании интенсивно вращайте сверло из стороны в сторону.

Из бронзы, латуни или другого металла выточите ступенчатый шлифовальник. Линзу шлифуйте на поворотном столе, предварительно закрепив заготовку в специальную оправку. Выпуклую линзу предварительно обдерите на наждачном круге. Начните шлифовку микропорошком М40.

Сгладив неровности после обдирки, поменяйте порошок на М20, спустя 20 минут – на М10. После шлифовки отполируйте изделие. Из самой твердой смолы сформируйте полировальник. Во время полировки через каждые 3 минуты дайте смоле остыть и сформуйте полировальник на линзе, чтобы отполировать ее плоскую сторону.

Ахроматические линзы склейте канадским бальзамом или бальзамином. Кусочки бальзама положите в пробирку, поставьте ее в металлическую кружку с водой. Когда вода закипит, бальзам готов к употреблению.

На конфорку, включенную на минимум, положите дощечку с толщиной в несколько милиметров. На нее положите линзы и нагрейте их до 70˚С. На вогнутую поверхность одной линзы капните бальзама, уложите ее на вторую линзу и сильно сожмите их.

Когда бальзам растечется по склеиваемой поверхности, дайте линзам остыть. Излишки бальзама удалите ножом, протрите линзу скипидаром, помойте мылом и протрите спиртом. До высыхания спирта сполосните ее водой. Готовую линзу установите в оправе.

Обратите вниманиеПосле полировки возможно несовпадение оптической и геометрической осей линзы. Потому необходимо сделать ее округление. Для этого на вертикальном шпинделе установите оправку, на нее смолой наклейте линзу и поверните шпиндель, наблюдая при этом за отражениями лампы на ее поверхностях. Если оси линзы не совпадают, то блики при повороте будут смещаться по отношению друг к другу. Смещайте линзу в разных направлениях поперек оси и наблюдайте за бликами. Линза отцентрируется, когда блики станут неподвижными. После этого отшлифуйте получившийся асимметричный выступ.

Полезный советТрубчатое сверло должно быть минимальной массы с толщиной стенок 2 мм. Высота сверла должна быть на 3 миллиметра больше толщины стекла, а диаметр хвостовика максимальным для данного патрона станка. Если хруст стекла при сверлении становится тише, это обозначает, что надо подлить воды и подсыпать абразива.

Источники:

Как сделать линзы для окуляра или линзу Барлоу
как самому сделать телескоп

Как сделать линзу?

Если в нужный момент у вас под рукой не оказалось линзы, не стоит расстраиваться, так как ее можно сделать своими руками очень быстро. Для этого необходимо изучить рекомендации того, как сделать линзу своими руками.

[custom_ads_shortcode2]

Применение Линзы Френеля

На сегодняшний день Линза Френеля нашла широкое применение во многих областях.

Например, их используют в больших маяках, проекционных телевизорах, навигационных огнях, железнодорожных линзовых светофорах и семафорных фонарях. А благодаря своему малому весу, Линза Френеля используется также в осветительных устройствах, которые необходимо в процессе эксплуатации передвигать.

А будучи помещенной на заднее стекло автомобиля в виде тонкой пленки, она значительно уменьшает «мертвую» зону позади автомобиля, наблюдаемую в зеркало заднего вида. На основе Линзы Френеля создана сверхплоская легкая лупа. Именно к ее помощи прибегают люди с пониженным зрением при чтении текстов, набранных мелким шрифтом.

Кроме того, подобные линзы применяются в инфракрасных датчиках движения и в линзовых антеннах.

Есть еще пара перспективных направлений, в которых возможно применение Линзы Френеля. Ее использование предположительно возможно при построении космических телескопов гигантских диаметров. Также вероятно ее применение в качестве концентратора солнечной энергии для солнечных батарей.

Источники: Как сделать линзу?

[custom_ads_shortcode2]