澳門磨製天文望遠鏡活動

各地教育工作、公眾推廣活動等,教育工作者及愛好者的交流合作空間

澳門磨製天文望遠鏡活動

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社長 » 2010-05-18, 01:32

本人於06年起獲澳門一所中學邀請推行一連串天文教育計劃,包括兩年制高中天文選修課、興趣班、組建天文台,部份項目獲澳門科技基金會資助。

而剛於週末開始,推行當地較少機會進行的磨製天文望遠鏡課程,主要讓高中天文選修課的廿多位學生參與,嘗試製作自己的150mm口徑、焦距1200mm的牛頓式反射鏡,課程亦有兩位老師參與製作個人望遠鏡。經過兩天工作,所有學生已完作80號粗磨成形及吻合工序,並接近完成下一級即400號幼磨工序。

正如本人於課程開始時介紹,這個年代磨製望遠鏡已經不是為了節省金錢而動手,更重要是趁年輕在學尚有機會集中精神去研習一樣事情時,動手去完作一台可工作的望遠鏡,那種體驗,是不能用金錢去衡量的。他日望遠鏡組裝起來,鏡下的月球表面、土星光環,不管影響質量如何,都比世界上任何一台望遠鏡更動人 - 因為鏡片是自己親手研磨出來的。

我曾對校方表達個人對目前推行計劃的遠景:現時澳門科學館(及天文館)是禮聘前香港科學館總館長葉賜權先生前往開創的,就長遠推行專材本地化而言,日後的澳門科學館長,很可能就在這群作為澳門首批接受正規天文教育的孩子中出現,那或許不是什麼偉大成就,但肯定十分有意義,亦會深遠影響再下一代澳門的科學教育發展。因此我不會看輕目前這一小步,因為播種人不會知道那顆種籽會發芽成長,但前題是要在合適的土壤上播足夠種籽。而這個望遠鏡製作班、每一次把立體星象館運往澳門教學、每一次教學及天象實習活動,都是灌溉。

分享一下當日照片,在此感謝Ricky連續數日破曉時份趕船前往澳門推行活動,也在課程前期作了周詳籌備,讓活動得以順利推行,也分擔了我不少壓力:

講解反射望遠鏡的完理及製作工序
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針製底板
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示範磨鏡手法
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參與的都是中四學生(高一),全部十分投入,亦很能吃苦
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以球徑計測試鏡片,全部誤差在0.01mm以內,即所有鏡片焦距控制在25mm範圍內。
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以磨刀石修鏡面斜邊
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助教Ricky也動手磨製個人300mm短焦反射鏡
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Re: 澳門磨製天文望遠鏡活動

文章Nebulas » 2010-05-19, 12:25

社长去西藏晒得黝黑了好多。

器物不少啊。千分尺都有,简单粗略测试R的值应该问题不大。

嘿嘿,记得当年我们用 德国电子球径仪——那东西价钱够吓人的。
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Re: 澳門磨製天文望遠鏡活動

文章社長 » 2010-05-19, 14:18

其實球徑計的精度是1/100mm,足夠有餘,因為通常我們磨砂會分三號,即80號金鋼砂為粗磨、400號及2000號為幼磨,而在粗磨階段,就算主鏡及工具如何吻合,在不同鏡區也會有可能2/100、3/100mm的深度差異,而到幼磨階段,這個差距就會收窄到球徑計的最細精度範圍以內,那看來球徑計是無能為力了,但剛好在這時間,例如2000號砂的幼磨階段,其實佛科試鏡器或室內反光法已開始奏效,所以我們是有能加把整班學生的主鏡控制到在要求的焦距水平範圍內的,當然有些時間我們也不想花太多時間在這點上,反正鏡筒是可以改短的。
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Re: 澳門磨製天文望遠鏡活動

文章Nebulas » 2010-05-19, 15:12

初磨通常多留 1/10-3/10 mm的深度给冷加工,具体看光学材质了,很多晶体硬度大,无需留太多——费时费力。 当时我们都是用铁模具来磨,时间上会比较节省。
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Re: 澳門磨製天文望遠鏡活動

文章社長 » 2010-05-29, 21:23

活動於這兩週繼續,上週六日完成了400號及2000號砂幼磨,然後倒製瀝青模準備拋光。

今天早上開始光工序,經過數小時後鏡片已逐漸拋光,可以進行刀口測試了。

為集中精力造鏡,後期的鏡筒部份採用信達的150/1200牛反鏡筒。

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Re: 澳門磨製天文望遠鏡活動

文章社長 » 2010-05-29, 21:42

當鏡面半拋光後,便可以用刀口儀測試鏡面型態,在磨砂拋光時學生那些粗心大意,不依方法造成的問題,都一一在刀口儀下現形。

當這在圖像一一展現在他們眼前時,全部神色有異,回到工作枱繼續拋光時,都顯一改作風謹慎起來了。再一次證明,在教育工作中,讓學生知道後果是一個層次,要讓他們相信後果才把工夫做得到位 :lol:

當然,磨製一台望遠鏡只是一個教育過程,無論如何差勁的鏡面,只要沒有摔破,也可以用時間補救,最後得出完美鏡片,所以只要稍加鼓勵,讓他們知道最壞的一片鏡片也只是跟最好的一片相差三兩小時工作,大家又放下心頭大石繼續努力了。

我個人推行磨鏡班有兩個層次的目標:

1. 希望大部份能完成拋光,鏡面無嚴重散光及花痕等問題,在低倍觀測上已讓人滿意。畢竟這個世界上不是所有人都追求完美的,我個人甚至懷疑完美主義是否一種健康心態,而少部份人甚至不準備花時間完成工作。所以若有大部份參加者能完成拋光,已乎合人性定律,君不見數十年來會考都只有6成合格率?

2. 協助少部份有志把事情做好的參加者,製作達精度的拋物面 (鏡面峰值誤差1/8波長以內)。例如當年David就是花了數十小時把自己的150/750鏡片造好,達至1/10波長精度,最近還拿出來拍月亮,我認為這位教師教了最好的以身作則。

以下是我自己製作的單臂式刀口儀,好處是比刀口光源分置的方法敏感度更高,亮度也大幅提升,不計那個從地攤用200元買回來的微動台,上面的刀口、橡皮膠及LED製作的燈箱,可以用10元造出來,不過手上有一把英國車刀,愛其鋒口夠直,所以實際貴一點。

我個人堅持磨鏡班用刀口儀測試,因為這個是業餘製鏡方法中最全面的測試方法,其他方法很容易會隠沒了不少鏡面問題,就我個人來說,12歲已開始自製刀口儀,並很詳細理解每種鏡面形態的刀口圖原理,所以參加者並不難上手。

以下的鏡面就是經歷了四天工作,粗磨、幼磨、拋光後的首次用刀口測得的鏡面形態,主要都是磨程過長造成雙曲面,或轉動不均勻造成散光,也就是看到這樣的狀況,學生們才開始注重自己的磨鏡手法,在磨鏡班中,學生"犯錯"(若這被認為是犯錯)並無大礙,只要肯多花些時間補救修正,他們領略到的將會更多。實際上他們只要維持現有進度,大概多一天工序便可全部拋光,若要全部修正鏡片,最有效的方法是用十多分鐘加倒一層硬瀝青模面在現有模具上,然後大多數用一兩小時工序便可全部回復至正球面,之後便可以製作拋物面。

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Re: 澳門磨製天文望遠鏡活動

文章社長 » 2010-06-15, 03:33

經歷第5及6天工作,磨鏡班已於前週日完成,所有鏡片都進入拋光最後階段,上述鏡面也形態也大有改善,亦為個別有心學員製作拋物面鏡。正如樓上提到,作為一個課程導師,我主觀希望大部份學生能夠成工作,至於是否付出最後努力追求高精度鏡面,則只能從旁鼓勵,最後還是要尊重其個人意願。以下為一個拋物面化的案例,雖然成品並非最完美平滑的拋物面型態,但成像應會不俗,而且學員也從過程中感受良多,那才是最珍貴的。

綜合過去多年所見,很多天文愛好者都曾學習磨製天文望遠鏡,但能夠完成一台可工作的望遠鏡郤為數不多,成品能長期發揮影響力的更少,所以我們現已安排稍後出動這批學員,以其個人製作天文望遠鏡,在澳門推行路邊天文活動,相信屆時會對市民大眾有一番震撼力。可以想像,當市民大眾透過一台台中學生人手製作的望遠鏡觀賞月面,那一聲聲讚嘆,學員的滿足感是難以比擬的,他們亦會明白每一件事總需要有其實踐過程,在那一刻,我們的教育目標達到了。

經過6天工作,鏡面所有砂眼已經拋光去除,但由於磨程太短,呈現扁球面型態
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進入修正工序,延長拋光行程後,扁球面被移平,但由於行程太快及轉動不均,鏡面呈現不規則狀態
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繼續修正工序,減慢行程,調稀拋光溶液,進一步細緻控制轉動次數及角度後,鏡面也趨向平滑球面
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完成修正工序,開始進入拋物面化階段,動作進一步減慢、行程加長,每一下動作都要細緻及機械化進行
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自製Couder Mask測定拋物面讀數,以100至150口徑反射鏡計,我較喜歡測試四區,即0%、30%、70%、90%區
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完成拋物面化後的0%區型態
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完成拋物面化後的30%區型態
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完成拋物面化後的70%區型態,磨鏡者最想看見的刀口陰影圖 8-)
個人認為這個拋物面不算很高水平,但初學者首次製作,已實屬難得。
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完成拋物面化後的90%區型態
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念大學時以Turbo C寫的計算拋物面精度程式,在DOS環境下運算的,現在重看當年的Source Code已茫然,只記得是透過4區讀數即3個曲率半徑差推算出一條Polynomial,再以牛頓定律找出Best Fit的拋物線,然後算出兩者之間的最大誤差值,即鏡面峰值(peak to peak)及成像波前(wavefront error)誤差,究竟我當年如何寫出來的…. :?
純從4區讀數計算,鏡面峰值誤差為1/10波長、波前誤差約1/5波長,算是合格了。當然鏡面仍不算平滑,但考慮到學員才首次學習磨製望遠鏡,以6天共40小時工序,能磨製出這個水平的鏡面,算是很不俗了。
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Re: 澳門磨製天文望遠鏡活動

文章社長 » 2010-08-02, 18:56

昨晚用這台望遠鏡觀看木星,在Lunt 7-21 Zoom目鏡下表現出色,換上TMB Supermonocentric 6mm,細節進一步提升,到4mm的230x下,對比度有些柔化了。再指向天琴座的Epsilon double double雙雙星,四顆緊密雙星完全分解,之間呈現漆黑天空背景,清晰可見第一衍射環。第一次自製望遠鏡的作品水平如此,絶對理想了。

應學校要求製作教材,初步要樓上這台望遠鏡拍攝的深空及月面照片:

viewtopic.php?f=14&t=393&p=3679#p3679
附加檔案
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Re: 澳門磨製天文望遠鏡活動

文章社長 » 2010-08-02, 22:46

昨晚的拍攝情況
附加檔案
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Re: 澳門磨製天文望遠鏡活動

文章Robin » 2010-12-21, 00:40

看了我都心癢癢。。。不知社長教材製作進度如何 :mrgreen:
My blog: Astronomy Notes -- restoration in progress. :)
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Re: 澳門磨製天文望遠鏡活動

文章社長 » 2010-12-21, 00:49

Robin 寫:看了我都心癢癢。。。不知社長教材製作進度如何 :mrgreen:


進度? 零! :oops:
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Re: 澳門磨製天文望遠鏡活動

文章Nebulas » 2014-04-11, 22:47

期待这个魔镜班继续做下去......

最近经常去加工场所,觉得这种场所多呆呆,人也容易偏离 娱乐 生活。
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