Telescópio Caseiro: Luneta com Lente de Óculos v2.0
 

Telescópio Caseiro: Luneta com Lente de Óculos v2.0
Como fazer um telescópio com lentes comuns

Os telescópios refratores (lunetas) funcionam basicamente assim:
Você pega DUAS lentes, uma bem fraca e uma bem forte. A DIFERENÇA entre as duas lentes é que dará o aumento do telescópio. Ou seja, quanto maior for a diferença entre a distância focal entre as duas lentes, maior será o aumento do telescópio. A imagem será maior, porém de cabeça para baixo.
Em cima dessa idéia básica, são feitos aperfeiçoamentos para melhorar diversos aspectos no telescópio, como endireitar imagens invertidas, aumentar o campo de visão e diminuir aberrações cromáticas e esféricas inerentes do sistema ótico.

Esse projeto é muito básico, já que vamos usar apenas 3 lentes: A objetiva (lente muito fraca), Ocular (lente muito forte) e inversora (lente forte). A lente inversora fará com que as imagens desse telescópio fiquem orientadas de maneira correta, já que o telescópio produz imagens invertidas.

As duas lentes fortes são lupas usadas por relojoeiros e geólogos. A lente fraca é a lente usada em óculos para leitura, também conhecida como óculos para vista cansada. As duas lupas podem idênticas ou diferentes entre si. Caso use lupas diferentes, escolha a mais forte (menor distância focal) para usar como ocular. Use a outra como inversora. Se as duas lupas forem idênticas, tanto faz! :-)

Lista de materiais:
- 1 lente de óculos para leitura de 1º até 2º;
- 2 lupas de relojoeiro;
- 2 tubos de aproximadamente 30 mm de diâmetro. Eu recomendo usar aqueles tubos de vêem envolvidos em papel alumínio. Compre os rolos de papel alumínio de marcas diferentes, para que os tubos tenham diâmetros levemente diferentes. É importante que um tubo deslize DENTRO do outro, para que possa fazer o foco do telescópio;
- Fita adesiva, fita crepe e fita dupla face;
- Cola quente;
- Tesoura e faca;
- Papel camurça preto. Recomendo revestir o interior dos tubos com o papel camurça preto para aumentar o contraste das imagens. Quanto mais escuro for o interior do tubo, melhor;
- Um retalho de papel cartão ou qualquer papel mais grosso.


Formulário:

Esse formulário é essencial para se construir essa luneta. Para utilizá-lo, basta colocar as três distâncias focais das três lentes que você irá usar na luneta.
Descobrir a distância focal de uma lente e muito fácil. Basta usar a lente para projetar uma imagem de um objeto distante. Esse objeto precisa estar à pelo menos 100 metros de distância de você. Idealmente você pode usar a Lua cheia ou o Sol para isso. Caso não seja possível, use a luz de um poste de iluminação da sua rua. A distância da lente até a imagem projetada é a sua distância focal.
Clique em cada foto para abrir ampliado em outra aba!

Os valores precisam estar em milímetros.
Lembre-se que 1 metro = 100 centímetros = 1000 milímetros.

0,5 graus = 2000 milímetros de distância focal
0,75 graus = 1333 milímetros de distância focal
1,0 graus = 1000 milímetros de distância focal
1,25 graus = 800 milímetros de distância focal
1,5 graus = 666 milímetros de distância focal
1,75 graus = 571 milímetros de distância focal
2,0 graus = 500 milímetros de distância focal

Lentes acima de 2 graus não servem para esse projeto. Essas possuem uma distância focal muito curta.
O mesmo vale para aquelas lupas grandes (distância focal muito pequena para usar como objetiva).

Também não são interessantes lentes mais fracas do que meio grau. A luneta ficaria com mais de 2 metros de comprimento.

Após digitar os três valores, clique no botão "Calcular".

Distância Focal da Lente Objetiva: mm. Lente de óculos. O ideal é de 1 grau, ou seja, 1000 mm de Distância focal.

Distância Focal da Lente Inversora: mm. Lupa média. O ideal é 40 a 30 mm de Distância focal.

Distância Focal da Lente Ocular: mm. Lupa mais forte. O ideal é 10 a 25 mm de Distância focal.

Seu tubo mais largo (tubo VERMELHO) precisa ter centímetros de comprimento. O tubo AMARELO deve ter centímetros de comprimento. O tubo VERDE deve ter centímetros de comprimento. Note que o tubo amarelo é muito maior do que precisaria ser. Como o telescópio é bem comprido, é melhor que a parte interna seja maior, para dar maior estabilidade para o tubo, evitando assim flexões. Dessa maneira, o alinhamento das lentes fica mais preciso. Recomendo também revestir o INTERIOR dos tubos com papel camurça preto. Isso aumenta o contraste das imagens. Quanto mais escuro for o INTERIOR do telescópio, melhor será as imagens obtidas com ele.


Isso é tudo que você precisa saber para fazer esse telescópio. Caso queira entender melhor o seu funcionamento, veja abaixo algumas medidas que usei para calcular as informações acima:

Distância da Objetiva até a Inversora = mm.

Distância da Objetiva até a Ocular = mm. Esse é o comprimento total do telescópio pronto.

Aumento do telescópio = x.

Diâmetro máximo da objetiva = mm.

Distância entre as lentes ocular e inversora = mm.

 

Demonstração da Luneta Com Lente de Óculos v2.0:


Imagem tirada com uma câmera sem zoom.
Veja abaixo a ampliação do retângulo vermelho:


Mesmo local anterior, agora com zoom de 5x da câmera.
Veja abaixo a ampliação do retângulo vermelho:


Para essa foto usei um telescópio convencional e uma webcam no foco principal.
Essa foto possui uma ampliação de 20x
Como eu usei o método do foco principal, a imagem cobre toda a extensão da foto.

Veja abaixo 3 comparações entre a luneta com lente de óculos e um telescópio comercial.
À esquerda, vemos a luneta com lente de óculos com um zoom de 60x.
À direita, temos o mesmo local, porém com o telescópio comercial com o mesmo zoom de 60x.

Clique em cada foto para abrir ampliado em outra aba!



Passo a passo (Como Fazer Um Telescópio):

Veja esse video no YouTube.





Avançado:
Caso você consiga 3 lentes com distâncias focais abaixo de 30mm, você poderá fazer uma ocular mais sofisticada, substituindo a única lente ocular.
A lente menos forte (menor distância focal) você irá usar como inversora. As outras 2 lentes vamos usar como ocular.


Se essas 2 lentes possuírem a mesma distância focal, o ideal é construir uma ocular do estilo "Ramsden". A separação das lentes será 70% da distância focal das lentes. Por exemplo: Se cada lupa possui 20 mm de distância focal. Basta colocar as duas lentes separadas por 14 milímetros (20 vezes 0,7). Se cada lente possuir uma das faces retas, então mantenha as faces curvas viradas uma à outra, como na figura acima.

 


Caso as suas duas lentes forem diferentes, o ideal é usar o estilo "Huygens". Nesse caso, a distância entre as duas lentes será 70% da média das duas distâncias focais. Ou seja, a separação das duas lentes será "70% da soma das duas distâncias focais, dividido por dois".
Por exemplo: Suponha que você tenha uma lupa de 20mm e outra de 30mm. As duas lentes devem ser separadas por 17,5mm (0,35 x (20 + 30)). Se apenas uma das lentes possuir uma face reta, essa face deve ser a voltada para o seu olho, conforme visto na figura acima.



Eu recomendo consultar 2 livros em PDF. Ambos estão em inglês:
Evolution of Astronomical Eyepiece
Physics, Chapter 39: Optical Instruments

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