十六英寸卡式望远镜的制造.docx
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十六英寸卡式望远镜的制造
十六吋卡式望远镜的制造
前言
国立清华大学造镜组在去年夏天制成一架德式镜架8吋牛顿式望远镜后,在师长的鼓励、引导与校方的支持下,本着浓厚的兴趣和坚定的信心,利用既得的一点经验迈进一步去着手制造一架叉式镜架16吋卡式望远镜(该镜全套除了16吋主镜外,还有一架8吋卡式寻星镜,请见照片一),此镜可从基本构造原理上具备这些优点:
(一)观测中天时,叉式架可免除德式架要转来转去的缺点。
(二)目镜座置于镜板后面,观星较方便;若要加上照像设备时,也较易平衡。
(三)卡式镜所需筒长较短。
这架16吋镜镜身庞大,不像一般小型望远镜那样的移动方便,于是天文台的建筑与镜身的筹制同时开始,经过不断的努力,全部工程终于去年年底完成,如今清华天文台已矗立于清华物理馆顶(照片二)。
本文要写出关于制造16吋镜镜身的方法;分上下两篇。
上篇是说明镜片部分的磨制过程,下篇是有关镜架部分的设计情形。
上篇 镜片的磨制
卡式望远镜的次镜是一个凸双曲面镜(可参考本刊第三卷第3期丘宏义先生文),它的特征是具有一个焦点(几何焦点)和一个轭焦点。
这种次镜可将几何焦点上的虚像反射到轭焦点。
参看图一,若原镜P的焦点与双曲面S的几何焦点重合,即F点,则远处投射过来的平行光A,B本应成像于F,但因有双曲面次镜S,就聚像于双曲面的轭焦点C,此即卡式望远镜的成像原理。
如图一,原镜直径16吋,令焦比F=4(即焦距PF=64吋)。
若次镜直径为4吋(4吋次镜的面积仅为16吋原镜的1/16,遮住光线不多)。
则次镜的几何焦距SF最大可为16吋,假若成像点C是在原镜后面16吋,则此双曲面的离心率e如图可为40/24=5/3,而次镜的轭焦距与焦距比值为64/16=4(即(e+1)/(e-1)),又整个卡式望远镜的综合焦比便为16(若FC保持固定,则e越趋近于1+,综合焦比越大)。
这时原镜中央的透光洞的直径至少要1吋。
卡式望远镜的镜筒比相同焦比的牛顿式望远镜要短很多,而且因成像于C处,若要加上分光仪等仪器,只需平衡赤纬轴的重量即可。
所以,天文台的大型返光望远镜都喜用卡式,而制卡式望远镜镜片与牛顿式不同的两件工作是:
(1)磨制次镜:
牛顿式需磨出平面,而卡式需磨出双曲面。
(2)原镜中央打洞。
卡式望远镜所得的像亦为倒立,而16吋镜板很重,需用磨镜机磨制。
第一章 磨镜机
本刊前几期登载的丘宏义先生「望远镜自制法」一文中曾提到镜片的手磨法——有长磨、短磨、正心磨、偏心磨、离心磨等,并且在磨一阵子后,工具板与镜板要反向各转一个角度。
设计磨镜机的原则是在模仿手磨的动作,下文介绍的三张照片是清大磨镜机的构造。
B是磨臂,由角铁组成,可调节长度,它的另一端放在磨肩(照片四的H)上,B可将A传递过来的转动,部分地变成前后移动,C是磨手,接受B的推动,并且本身也由G转动。
D是磨腕,由汽车上的万向接头做成,连接C和E。
E是磨掌,下置工具板并将它带动;磨掌直径与工具板同大。
F是木杆,可加重物施压于C乃至工具板,但不施压于B。
G是马达,它使C,D,E及工具板等与镜板逆转,转速为镜板的9/11。
以上是清大磨镜机的概况,读者不一定要依照上述去设计,只需把握住原则即可,要注意的是:
机器上震动得很厉害的位置的螺丝,都要加上弹簧垫圈以防止螺丝帽松动脱落,否则,后果不堪设想。
现在来说明这部磨镜机的工作情形:
(1)正心磨 当偏心轴的偏心度为零时,调节磨臂的长度和磨肩的位置,使磨手或工具板正好在16吋镜板的中央,然后再由偏心轴调节所需磨程(磨程即冲程,等于偏心度的两倍),就成正心磨。
(2)偏心磨 横移磨肩,可造成偏心磨。
(3)长磨和短磨 由偏心轴的偏心度来决定长磨或短磨。
(4)正前磨 调节磨臂的长度比正心磨时为长,便造成正前磨。
此法的效果与偏心磨不同(读者可由磨手的轨迹去想一想)。
其它如正前短磨,偏心短磨等,只是两个动作的联集而已。
这部磨镜机运动时,磨手的轨迹是蛋形。
磨制16吋镜片时,上面的工具板是10吋的船窗玻璃;工具板中心在镜板上的轨迹便如图二所示。
镜板中部磨损较多,又有磨腕的关节装置(万向接头)使工具板和镜板的曲面一直吻合,磨出的结果,镜板便成为凹的均匀球面。
当然,这是因为16吋镜板重达30公斤,推动不易,必需用上小下大的两片玻璃对磨;假若是磨制8吋镜片,仍可上下同大两片对磨(工具板在下),只需换磨掌为8吋即可。
这部磨镜机有缺点吗?
答案是肯定的,症结是在磨手的蛋形轨迹。
这是一种具有离心磨的效果的磨法;而这离心效果乃随着磨程的必需存在而一直存在。
在粗磨和细磨时,可以不考虑这一点离心效果的影响;但在打光过程中,除了松香模面会因离心效果引起轻微变形而需常常冷压外,这蛋形轨迹更构成镜面几何化步骤的威胁。
要改进这个缺点,可将磨臂所受的偏心轴转动推动,改为单向度推动——装一个单向度滑槽,并且另外再装一个产生横向推移的单向度滑槽,以供必要时的离心位移即可。
当然,这样的设计较复杂,在此提出只是供读者参考之用。
第二章 磨境计划
清大的16吋卡氏望远镜(包括8吋卡氏寻星镜)共要磨制两个(16吋和8吋)中央有洞的抛物面原镜,和两个(4吋和2吋)凸双曲面次镜。
除了2吋次镜外,其余三个都使用磨镜机。
本章要谈16吋境片的磨制步骤,至于8吋原镜,除了打洞工作需按照16吋返光镜的打洞计划的相同步骤去进行外,其余各项磨制工作都与丘先生之文所言相同——只是大部分由磨镜机代劳而已,又磨制4吋(或2吋)镜片时只须取底下那片即可获得凸面。
而4吋(或2吋)凸面镜的打光工作与几何化步骤,也将在本章内作简要的说明。
底下是关于16吋主镜(不包含寻星镜)的制造过程:
(一)先将4吋次镜磨成,并打亮镜面后,收存备用。
静待16吋原镜抛物面化完成后才取出来双曲面化。
(二)粗磨16吋镜片,先用60号砂后用80号砂磨一段时间,磨出所需曲率(此时镜面曲率半径要比预定值稍大)。
(三)16吋镜初次打洞。
(四)继续自80号砂磨起,然后细磨,至800号砂止(都用磨镜机正心磨)。
(五)16吋镜面打光(打光包括球面化和抛物面化两阶段)。
(六)第二次打洞。
(七)16吋原镜镀铝。
(八)4吋次镜双曲面化。
(九)4吋次镜镀铝。
(十)筹制目镜(此步骤可提前进行)。
作者将几个重要的过程详细说明于以下各节。
第一节 打洞
(一)初步打洞
在初步打洞时,不能完全打穿此洞(参看图三)。
若此时打穿此洞,则细磨时,此洞将成「深渊」而损失大量磨砂;而且打光模的压制也将是一大难题。
为何此时要将透光洞打进一部分呢(这也是为何镜面需先挖圆槽深1/4吋的理由)?
假如我们在细磨或打光后才打洞,则打洞器(见图四)与镜板对磨时,在磨出的圆形槽沟边缘(镜面)会有一些小玻璃碎片被带出,如此显得镜面内缘不整齐。
此时先打洞的用意便是希望细磨时能将这些细碎的小痕迹消除。
镜面的圆槽深度以1/4吋最适当。
因若太深,则换砂时清洗镜面很麻烦。
此圆槽在制打光模及打光时可用石腊或蜂腊封平(细磨时不宜封住因若封住,则换砂时还是要全部掏出来清洗)。
打洞以由正面和反面对打最安全,这项工作最要紧的是对正中心轴。
对中心轴的方法很多,图五所示是简便而实用的方法之一。
假若镜板中心与转轴轴心重合,则镜板转动时,试心计尖端A与镜板外缘距离都是相同。
然后将试心计置于镜板或托板上跟着旋转,同前理可用来测定打洞器的中心轴是否与转轴重合。
打洞所用的是60号砂,又我们在打洞时,可从磨镜机调换减速皮带轮而获得较大的转速,使打洞工作进行得快些。
(二)第二次打洞
此步骤是在镜片抛物面化工作完成后进行,并且因透光洞完全打穿后,想再次细磨或打光都很麻烦,所以要注意镜面不可在此时被60号砂留下刮痕;需用蜂腊封住全部镜面以保护光面,封腊之前要先将镜面吹干才可上腊(特别留意初步打洞所留下的中央圆槽内是否已干),因若有水分残留其上,则腊与镜面无法粘紧而产生间隙,进行打洞工作时,会有磨砂渗入伤害镜面。
为了避免打洞器正好打穿此洞时产生挤压玻璃边缘引起不良后果,这次打洞要从正面去打。
又这次打洞所化的时间要尽可能减少,力求避免其它意外事件的发生,所以在初步打洞时才从反面先打入二吋半深(参看图三)。
洞打穿后,镜面的蜂腊可先用热水冲泡,然后依次用松节油和肥皂水洗净。
(可用干净纱布擦拭)
第二节 16吋原镜的抛物面化
在此过程中,造镜组用12吋打光模(若用10吋工具板来做也可以)。
仍是老方法——先打成球面然后再行抛物面化。
16吋口径F=4的原镜的抛物面化需到何种程度呢?
假如将镜面打成像图六的抛物面。
OR为镜面中心的曲率半径,而DE=AE为此抛物面的最大曲率半径。
RE即此理想镜面的所有曲率中心间的最大差距a.OC是镜面自平面磨成抛物面的纵深。
此拋物线在A点的斜率为R/r,而EA斜率为【浏览原件1】,两斜率乘积应为(-1),由此,我们可得这个很重要的关系式:
OC=r2/(2R)=RE≡a
(1)
以F=4的16吋(r=8吋)原境而言,必需磨深1/4吋(=a)。
又当我们将镜面打成球面R后,需磨掉多少才能打成抛物面AOB?
我们可以得到这个值(这是镜片外缘所需的磨损程度):
【浏览原件】
以r=R/16=8吋代入得约2.44×10-4吋,大约12个波长,又若是从镜片内部打起,我们可以求【浏览原件】结果可说相同,但因一旦要修正镜面(譬如修磨平边,双曲面等),是修内部比修边缘要容易(磨平边最头痛),所以抛物面化打法应以中程正心窄W形磨法自中部打起最妥善。
镜面如与理想曲面相差一个波长,那么a值会改变多少?
我们可联立
(1)式与
(2)式消去r得此式
a2=2Rb+b2
若以Δa与Δb代表变量,则
【浏览原件】
以Δb=1波长=5×10-5厘米代入可得Δa≈0.26毫米。
注意以上所谈的R和E都指某一镜区的曲率中心。
假若我们置点光源于R,则【浏览原件】入射光将要反射到Q点(图六),适合∠RAE=∠QAE的反射定律。
我们也可以求出这个结果
【浏览原件】
用
(1)式或(3)式去试镜?
那要看佛科试镜计的设计如何而定(佛科试镜计的设计请参考丘文),假如刀口作前后移动时,点光源也同时跟着移动,便要用
(1)式。
如果试镜计的点光源不动而固定于R点,只移动刀片去测试,那就要用(3)式。
若用(3)式,则镜面差1个波长影响到d的误差可用此式计算:
【浏览原件】
以Δb≈5×10-4毫米代入可得Δd≈0.514毫米(R=128吋)
清大此次设计的试镜计(见照片六)必须利用(3)式。
并且我们将镜面分成六个圆域(环)来分别测试(见图七)(这六区是任意取,而在此处六区的面积大约相等)。
每个圆域与镜片中心的距离是取平均值计算,譬如第一区自r0=1.5吋至r1=3.54吋,取平均值得r1'=2.52吋如此,我们有六个圆域半径:
第一区 r1'=2.52吋
第二区 r2'=4.16吋
第三区 r3'=5.26吋
第四区 r4'=6.17吋
第五区 r5'=6.96吋
第六区 r6'=7.67吋
代入【浏览原件】去求对应的d值(在此需用这面16吋镜片的实际曲率半径119.5吋,亦即后来此镜细磨结果是F=3.75)便得:
【浏览原件】
这五个d值就是此片16吋原镜抛物面化工作的目标,而若要达到1/4波长的精确度,Δd不得有0.13毫米以上的误差。
第三节 镀铝
清大有一个口径18吋的真空系统,正好容得下16吋镜片,因镀铝时要将镜片抬高(镜面朝下)而将电极和铝丝放在下面,所以造镜组设计了一个镀镜支架,如图八所示。
洗净镜面是最麻烦但又不能疏忽的工作(请见本刊第二卷第11期),这件事总是包括洗无机物(用强酸溶液)和洗有机物如油脂等(用丙酮,若用乙醚效果更佳,但使用时勿吸入太多),并用肥皂水和清水等交替使用。
要重复很多次,最后并需用蒸馏水或去离子水冲洗多次。
通常在真空系统中进行蒸镀工作时,被镀物的曲率中心要大约在铝丝(或电极)处才能镀出很均匀的铝面,现在镜面R=119.5吋,而此真空室所能容许高度(镜面至电极距离)只有一呎多,当然不会镀出完全均匀的铝面;但这种情形只是非常轻微。
而且如果尽可能减少铝丝蒸发量,又能减轻这种不匀程度。
次镜在双曲面化完成后也要镀铝,这时也需镜面朝下而尽量拉长镜面与电极的距离,以减轻凸面所引起的不均匀;至于洗净镜面的工作仍是老方法。
第四节 次镜的双曲面化
持刀片锋口自图一C处切过,可遮住次镜反射过来的像,于是次镜上由亮变暗。
此法可用以测试次镜,这个过程需先解决的两项工作是:
决定光源和量曲率。
(一)决定平行光源
天体望远镜最标准的光源便是星星;比用透镜或其它方法得到的平行光都要简单妥善。
因此,要将佛科试镜计的刀片座(需能移动两个向度而不必有光源)安置在镜架的目镜座处,这时最关心的便是天候,总希望有个好天气提供一等星(天狼星负1.6等最佳。
若是夏天,可选择织女星。
又行星中的木星和土星也还可用),用这方法的条件是:
镜架要具有跟星系统,假如没有跟星系统,可用以下二法:
(1)将整套试境计置于图一C处,光源与刀片口分置C之两侧,并在AB位置竖立一光学平面,则点光源的像可成于刀片口附近,这个方法需考虑两件事:
第一,点光源不能太小,否则因次镜未镀铝面,反射率仅约百分之四,光度很弱,但也不能太大,否则经过几次反射的结果,纵使次镜已是双曲面﹐也不会成为完美的点像。
第二,反射光学平面要选用上品,并且大小最好有16吋,这两件事若未适当解决,都将造成不准度,使修正镜面时,不易决定下手的方针。
同时,此法因反射次数较多,试镜也较困难。
(2)用大凸透镜造平行光,而图一C处只置刀片座,用点光源放在透镜的焦点处可获得平行光,但因有像差现象并且难以极为正确地置点光源于透镜焦点,所以必须尽量拉长凸透镜与原镜的距离。
无论使用何法去测试次镜的双曲面,都要调节次镜的光轴与原镜光轴重合,调整方法请参考本篇第四章安置镜片。
(二)求次镜的正确曲率
细磨后的次镜(凸)曲率可由工具板(凹)获知其近似值。
而在次镜打亮后,镜面中部的曲率半径或焦距可藉下列方法来求得。
图九所示是将凸面镜置于白纸上(需设法使白纸高度正好在镜面中央位置):
(a)立大头针A于镜前,在A与其镜中之像的联机上再立大头针A',则【浏览原件】必经过曲率中心O。
同法再得【浏览原件】,延长相交即可求出曲率半径。
此法对于任何凸球面镜均适用。
但一般凸面镜不一定为良好球面,需分区求之。
譬如求中央部分时,则设法使A'与B'靠近中线。
(b)欲得一般大凸面镜中央部分的成像焦距(物理成像焦距不一定是数学上的焦距)可用此法:
置大头针S于镜前,在镜中线两侧置大头针P和Q,于镜内S之像S'与P之延在线置P';同理得Q'。
延长【浏览原件】与【浏览原件】即得S'。
量出物距和像距代入牛顿成像公式可算出成像焦距,重复做两三次然后求平均值,便不会有太大的误差了。
求出次镜焦距才能安排次镜与原镜的相关位置,使得两镜焦点重合(或至少很接近),然后才能安装镜片试镜。
假如要把一个凹球面镜打成双曲面将会比抛物面化困难。
图十绘出相同顶点,相同焦点的双曲线和拋物线的相关图形(一个焦距只能代表一条拋物线;但一个焦距可因不同离心率而有不同双曲线)。
如图所示,相同横轴所对应的双曲线纵轴比拋物线纵轴为大(请读者自己证明)。
若再画出参考圆P便知球面要磨掉较抛物面为多才会成为双曲面。
如果用前面图六相似的方法去估计磨量(参考图十一),则镜片中央曲率(圆P半径)为
R0=(e+1)f
上式e为离心率,f为几何焦距。
镜面半径r处之曲率半径为
【浏览原件】
假若我们用长打法去化它为双曲面,则圆P可视为原始球面;也就是说一个曲率半径为R0的球面镜用长打法将镜边的A'和B'分别磨推到A和B,而镜面中部很少变化,这时PQ值为
【浏览原件】
其中ST为镜面深度,而镜边磨量为
【浏览原件】
假若【浏览原件】,则
【浏览原件】
以r=8吋,R0=128吋,e=5/3代入得Δ约为35波长。
当然,离心率e愈大,所需磨量也愈多。
以上所讨论系针对凹镜(用长打法),现因次镜为凸面,打法不同。
图十二表示两种方法,假设此凸形面镜的曲率半径为R,而镜面半径为r:
(a)系以原始球面Q当作最外圈球面而画出的一个双曲面。
此双曲线的顶与圆Q相距l.我们另绘一个等圆Q'使得Q'Q=l。
如图所示,只需用偏磨或宽幅形W磨法便可打成双曲面。
(b)系将原始曲率半径R当做某一双曲面的中心曲率半径。
亦做等圆P'使得P'P=n,则只需用正心磨法打下n厚即成双曲面。
上述二法各有利弊,磨出的双曲面的离心率(b)比(a)大;而(a)的磨法较易有差错,可能造成磨平边或磨低边(若从凹的一面的方向看,是「高」起来),尤其打光时,偏磨是最不妥善的磨法,更不宜轻用(必要时,可用宽幅W形磨法)。
相反地,(b)的正心磨却很稳当。
但(b)法也有应注意处:
即磨程不能太短,否则将造成扁球面。
此次清大的4吋和2吋次镜都使用(b)法。
又上述的次镜离心率不能过大,也不必太小,需视望远镜的设计而定。
譬如图一中,假设FC不变,因FS需小于16吋,故e大约略小于5/3时,成像情形最适当。
如果e太大,则次镜双曲面化工作费时费力,且要当心FS>16吋时,这个16吋口径的原镜就显得浪费了。
又如果e太小,则此时不必用到4吋口径的次镜了。
当然,假若无法控制e的大小,宁可磨成较小一点的e,也不能造成FS>16吋的事实。
如何在打光过程中测试镜面与双曲面的差异?
图十三是表示实际镜面与双曲面的成像位置。
若次镜为双曲面,则自原镜投射过来的光线A和B和C的成像点为M。
假若镜面曲率较双曲面为大,则成像点N会较M更离开镜面(注意∠ASH>∠ATG,并需符合反射定律)。
譬如球面次镜即有这种结果(见图十三的a.b.c)。
这时要继续正心磨(这里所使用的打光模直径与次镜同大)。
次镜的磨平边现象(图十四)也可藉试镜计测出(图十五)。
这种磨平边可以用短程正心倒磨(上凸下凹)修正(但要注意勿矫枉过正变成扁球面)。
如果次镜有磨低边现象(图十三a'及图十四)而不太严重时,可用中程窄W形离心磨法修正(不可倒磨);假如磨低边范围很大,只好重新自300号甚至200号砂磨起,次镜若有扁球面现象(图十六)则系因打光运动太短,要用较长冲程W形离心打法。
通常要自球面打成双曲面时,只要多试镜便不致磨成扁球面,如图十三中,球面与双曲面的差异越小,则N越接近M,只要不造成磨低边,双曲面化的工作便不会有太大困难。
N与M重合时,便是次镜双曲面化步骤大功告成之时。
又修磨平边,磨低边及扁球面时,打光模都要常冷压。
.照片一:
这是国内最大的望远镜之一。
A是16吋卡式主镜,B是8吋卡式寻星镜,C是2吋折射式寻星镜。
照片二:
这座天文台拥有两架自制天体望远镜——一架16吋卡式及一架8吋牛顿式——夕阳西下时分,面对此景,令人勾起了许多回忆。
照片三:
A是偏心轴,由两片圆板调节偏心的程度。
.照片四:
H是磨肩,由两滑轮构成,可在角铁架上调节其横向位置,它的高度是使磨臂正好与桌面来行,磨肩是使磨臂在滑轮槽上前后移动,I是镜板,固定于16吋圆形托板上,由照片五的N转动它。
.照片五:
P是1/4马力感应马达,是磨镜机的动力部分,J是蜗轮式齿轮,可带动K和N,K是转轴,使偏心轴A转动,L是减速皮带;平时,使N每分钟转6到7转,M是减速皮带轮,可调节N的转速,N带动镜板I,使I转动。
照片六:
清大佛科试镜计。
A是点光源,固定不动。
B是刀片口。
C是切刀片的横切测微计。
D是使刀片口前后移动的测微计。
图一:
卡式望远镜的次镜是凸双曲面镜,可将成像点自F移至C。
图示一综合焦比为16的卡式望远镜镜片关系位置,P为原镜,S为次镜。
图二:
(a)磨手(或工具板中心)的轨迹是蛋形,(b)因镜板在不停地转动,所以磨手在镜板上的磨迹为(b)所示。
(此图为正心磨法所得)。
图三:
初步打洞要留下约半吋不打穿。
图四:
(a)3吋打洞器正面图。
用钢管刻出锯齿做成。
(b)打洞时,将打洞器固定在镜片正中央上面(需加重十公斤),并旋转镜片即可,所使用的是60号砂。
图五:
试中心轴的方法。
图六:
AC=CB=r是镜面半径。
拋物线的方程式是y2=2Rx,焦点为P
(R=RO=2PO)。
圆R的方程式为(x-R)2+y2=R2
圆E的方程式是
(x-R-a)2+y2=〔R+a-r2/(2R)〕2+r2=R2+r2
图七:
r1=3.54" r2=4.78" r3=5.75"
r4=6.59" r5=7.33"
r6=8"斜线部分为洞区( r0=1.5")。
图八:
A为底座,B为支柱,C为镜片,D为直径1/2吋的洞。
B的长度需视真空室高度而定。
其上端切成半圆柱。
.图九:
(a)求球面镜曲率中心的方法。
(b)求凸面镜中部成像焦距的方法。
图十:
A为双曲线x2/a2-y2/(c2-a2)=1,其准线为y轴。
B为拋物线y2=4(c-a)(x-a),其准线为L,圆P为参考圆。
图十一:
双曲线方程式为x2/a2-y2/(c2-a2)=1﹐离心率e=c/a。
圆P为(x-R0-a)2+y2=R02。
圆Q为(x-a-R0-d)2+y2=[1+(er/R0)2]3R02
图十二:
(a)偏磨或宽W磨打双曲面,要打下m厚。
(b)中程正中心磨打法,要打n厚。
(ST为圆P之弦,ST=2r,与镜片外缘相距n)
图十三:
测试次镜镜面的磨低边或球面边现象示图。
F为双曲面焦点,M为轭焦点,P为双曲面上S和L处的曲率中心,Q为镜面T处之曲率中心。
结果光线A与B成像于N﹒若镜面为球面,则持试镜刀片在a.b.c处自右切入所看到的镜面分别为a.b.c三图。
若镜面虽是双曲面,但外缘有一点磨低边,则刀片在a处自右切入,看到的是a'。
图十四:
凸球面镜上的磨低边与磨平边。
凸球面镜的曲率中心为A,曲率半径R,磨低边有较大的曲率(R'较小),B为其曲率中心,C为磨平边
图十五:
镜面有磨平边现象的成像图。
F为双曲面焦点,M为轭焦点。
光线A1与A2在L及L'处反射成像于M。
B1与B2因镜面有磨平边,在T与T'反射成像于N。
Q为镜面上LL'的曲率中心,P为双曲面上SS'的曲率中心,持刀片在d,e,f处自右切入,看到的图形各为d,e,f。
.图十六:
扁球面镜面与双曲面次镜成像比较图。
F为双曲面焦点,M为轭焦点,光线A1与A2在镜面外缘L与L'反射成像于M。
而B1与B2成像于N,P为LL'的曲率中心,R为双曲面上SS'的曲率中心,Q为扁球面上TT'的曲率中心,持刀片口在g,h,i处自右切入,看到的镜面分别为g,h,i图形。
第三章 磨镜回忆录
初次制镜便能不遭遇任何困难而顺利完成的人,可说是天之骄子了。
清华造镜组同学磨制8吋牛顿式望远镜时便因磨平边而带来很大的困扰。
后来使用磨镜机去尝诫磨制16吋卡式返光镜时也受到更大难题的挑战。
现在虽已磨制完成了,但回想当时每位同学不屈不挠、努力不懈的精神,至今还觉得这是造镜过程中相当艰苦,且是非常精彩而光荣的一「役」。
作者在本章要将磨制16吋镜片打光过程中的实际经验写出。
第三节并附有修镜方法及其使用后的成果,这是一批实际数据,可说是「实验结果」──作者在此要郑重声明,这批资料是清华造镜组全体同学费了不少力气,化了不少时间,流了不少汗水所得的心血结晶。
这份荣誉应属于造镜组全体,作者不敢独享。
读者中若有「有心人」将来制镜时,能由这些资料获得裨益,请向清华造镜组致敬。
第一节 陈氏手磨法
陈氏磨镜(手磨)法是清大准博士陈文典先生提出,对修正镜边很有效,现介绍于下(请参看图十七)(此法实验结果见第三节)﹕
(1)陈氏一号法
如图十七
(1),双手按住镜面两边,以左手为中心,右手用力顺着箭头方向作来回运动。
用此法的目的,是要将右手
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- 十六 英寸 卡式 望远镜 制造
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