百元望遠鏡

百元望遠鏡

游大立 2015/07/5；2015/11/05更新

『百元望遠鏡』的目的在於用便宜的成本製作科學教具。拙作的摺紙光譜儀，就是其中一個作品。

本次發表『百元望遠鏡』做法，在去年第一之試做和幾次課程實施經驗中，可以在每支望遠鏡花費1百多元最多不超過1千元的前提下，完成製作折射式望遠鏡。當然我相信這決對不是最便宜的做法，也不是最佳光學品質的做法，但我想將這個階段的做法公開，希望能有拋磚引玉的效果。

當然鏡筒的材質不一定要用水管，使用硬紙筒也是一種方法，用厚紙板捲起來也是一種方法。台北市立天文館的張桂蘭小姐也提供類似的經驗，使用塑膠製的放大鏡組合而成，真的可以做出成本不到新台幣100元的望遠鏡。

我接下來要介紹的以水管來製作百元望遠鏡，除非使用回收水管，才可能將製作成本控制在新台幣100多元。若是整班教學製作（40～50人），每人的材料費大約在200～400元之間。當然玻璃鏡片用好一點的，成本會再往上加。仍能將成本控制在少於新台幣1000元，還是可以號稱『百元望遠鏡』。

望遠鏡本體材料：

材料名稱及規格	數量	用途	備註
10公分（4"）口徑 2.5倍的放大鏡	一支	物鏡，焦距約30公分
4公分（1.5"）口徑3倍的放大鏡	一支	目鏡，焦距約10公分
異徑接頭3"x1.5"	1個	連接目鏡筒的水管零件
1.5"水管，裁切5公分長 (E41，外徑48mm、內徑41mm)	1段	目鏡筒
1.25"水管，裁切1公分長 (B35，外徑42mm、內徑35mm)	2段	目鏡固定環
異徑接頭3.5"x3"	1個	物鏡筒，物鏡的水管零件
3.5"水管，裁切1公分長 (A90，外徑100mm、內徑41mm)	2 段	物鏡固定環
3"水管(A80) ，	1段	鏡筒 裁切29~31公分長（南亞異徑接頭）。 裁切24.5公分長（CJS異徑接頭）

請留意水電材料行的每一管徑的水管，都是以4公尺為單位來賣。每段的其中一端會有大約10公分是口徑擴大不能使用在課程的部份。另外以砂輪機切割水管，每切割一次會損耗3~4mm。請備料時要特別考慮到。

組裝工具：

1. 水管強力膠些許（黏著水管零件用），棉花棒一支（塗抹強力膠用）

工具：

1. 裁管器（切割小口徑水管）
2. 砂輪機（切割大口徑水管）
3. 300號砂紙

組裝步驟：

1. 將2段目鏡固定環剪開，剪掉1mm~2mm寬度，使能壓縮塞入目鏡筒內。
   剪掉的兩端切口要能互相咬合。要先確認能輕地鬆將目鏡固定環塞入目鏡筒。
2. 目鏡筒若以裁管器切開，則兩端會略為膨脹，先用300號砂紙將兩端磨平。研磨訣竅在於手握砂紙，水管前端以大約45度角接觸砂紙，緩慢旋水管研磨，則能將水管兩端均勻磨平。
3. 先將其中1段目鏡固定環塞入目鏡筒1mm~2mm深度，以棉花棒塗抹水管強力膠在固定環外側，將目鏡筒往桌面輕輕垂直平壓，使固定環均勻塞入目鏡筒，並且能與目鏡筒貼平。桌面記得先墊一張回收紙，以免強力膠沾黏在桌面。
4. 放入4公分放大鏡於目鏡筒內，再以棉花棒塗抹水管強力膠於鏡面上方1公分範圍，將第2段目鏡固定環塞入目鏡筒，朝向另1段固定環方向壓緊固定，使能將鏡片固定
   以上完成目鏡的組裝。
5. 物鏡固定環先試試能否輕鬆放入異徑接頭3.5"x3" （物鏡筒）的3.5"端。若您使用的是南亞的異徑接頭，一定要將固定環剪開。我使用的是其他廠的固定環剪開，可以輕鬆將物鏡固定環放入，因此不用剪開。若須要剪開，請執行下個步驟。若不用剪開，請跳過下個步驟。
6. 將2段物鏡固定環剪開，剪掉1mm~2mm寬度，使能壓縮塞入物鏡筒內。
   剪掉的兩端切口要能互相咬合。要先確認能輕地鬆將物鏡固定環塞入物鏡筒。
7. 先將其中1段物鏡固定環塞入物鏡筒3cm~4cm深度，以棉花棒塗抹水管強力膠在物鏡筒內側，使固定環均勻塞入物鏡筒，並且能與物鏡筒外沿等距貼平。可以預先用鉛筆描繪貼齊的位置線，若趁強力膠還沒固化前，以直尺沿著物鏡筒內緣繞一圈量測固定環的黏著位置，確認與外沿等距。這個步驟是讓物鏡的鏡片能垂直於鏡筒。
8. 放入10公分放大鏡於物鏡筒內，再以棉花棒塗抹水管強力膠於鏡面上方1公分範圍，將第2段物鏡固定環塞入物鏡筒，朝向另1段固定環方向壓緊固定，使能將鏡片固定。以上完成物鏡的組裝。
9. 將目鏡筒塞入異徑接頭3"x1.5"，再塞入裁切好的28.5公分長3"水管(鏡筒)。鏡筒另一端再與物鏡筒接好，就完成百元望遠鏡的組裝工作。
10. 透過望遠鏡，若只能看清楚近的景物時，遠方景物模糊時，代表物鏡與目鏡的距離過長，可以試著將水管壓緊，縮短間距。如果問題仍然沒有解決，則將鏡筒以砂輪機再切掉1公分。

結構圖：

這個結構圖是我最近使用的CJS異徑接頭所推算的長度數據。鏡筒所須要的長度為24.5公分。若您使用南亞的異徑接頭，則鏡筒長度為29~31公分。

鏡筒長度L的測量方法：

1. 先測量A80水管分別與異徑接頭的重疊長度So、Se。
2. 測量物鏡鏡片中心到異徑接頭的3"開口的長度Do。
3. 測量目鏡鏡片中心到異徑接頭的3"開口的長度De。
4. 計算公式：
   物鏡焦距＋目鏡焦距＝Do＋（L－So－Se）＋De以我們這次使用的鏡片組來說，物鏡焦距＝300mm、目鏡焦距＝100mm，So＝40mm、Se＝15mm，Do＝85mm、De＝125mm。
   300＋100＝85＋（L－40－125）＋15， 代入方程式求得L＝245mm