ケプラー式の屈折望遠鏡を作ってみる実験

17世紀のヨーロッパでは望遠鏡が発明され、その後の天文学の発展に大きく貢献しました。

17世紀の望遠鏡の歴史についてはこちらの記事をご覧ください。

「フェルメールの「天文学者」と望遠鏡の歴史とガリレオ・ガリレイ」

今回はその、望遠鏡を身近なものを使って作ってみます。

参考にしたのはこちらのサイトです。

キヤノンサイエンスラボ・キッズ「リアル望遠鏡を作ろう」

ケプラー式望遠鏡とは

望遠鏡の仕組みはとても簡単で、2枚のレンズを組み合わせて遠くのものを見えるようにするというものです。

ガリレオはこれを凸レンズと凹レンズを組み合わせて作りましたが、その後ドイツの天文学者ケプラーが凸レンズ2枚を使って作ります。

こちらは倒立像になるものの、倍率を上げてもガリレオ式ほど視野が狭くならないという利点があったため、次第に普及していきました。

ということで、タイトルにあるように、凸レンズを2枚使ったケプラー式を作ります。

対物レンズ

対物レンズは倍率3倍の学習用の虫眼鏡です。

太陽の光で焦点距離を測り、その長さに合わせて外筒を作ります。

実はここですでに不明な点がありました。

参考にした「キヤノンサイエンスラボ・キッズ「リアル望遠鏡を作ろう」によりますと、外筒の長さは「焦点距離 – 3〜5cm」です。

実際に焦点距離を測ったところ、7.4cm なので、これを当てはめると外筒の長さは2.4〜4.4cm になります。

それは短かすぎる、おかしいと思い、虫眼鏡と対物レンズを手に持って、焦点が合う距離をだいたい目測して筒の長さを決めました。

接眼レンズ

次に接眼レンズです。10倍のものを使用します。

身近なものなのかどうかわかりませんが、ネットで簡単に手に入るのはありがたいことです。

こちらにも筒を取り付けました。

使用した紙が厚くて硬いのを無理やり曲げているのでシワがよっています。が、気にしません。

なぜならさらに難関が待っていたからです。

外筒と内筒の間をどう固定するか。

内筒の位置を固定したままで、スライドできるようにしなければなりません。

ここまでずっとこのサイトを参考にしましたが、

これは自分で考えた方が良さそうだと判断し、無理やりに作ったのがこんなものです。

コピー用紙とカッターとハサミを駆使して作りました。

装着して完成したのがこちら。

この完成作品、虫眼鏡の持ち手を左手に持って、右手で内筒をスライドさせてピントを合わせます。

ガサツな作りではありますが、使い勝手はいい仕組みだと思います。

ただし、像は逆さまに見えます。

あと、倍率もそう高くはありません。

作った望遠鏡の倍率

対物レンズの焦点距離を接眼レンズの焦点距離で割った値が倍率となるそうなので、計算してみると、

7.4 / 2.5  = 約3倍です。

最初にオランダ人が発明した望遠鏡の倍率と同じですね。ガリレオには遠く及びません。

実際、外の景色を見てみると、道の向こう側の樹の上の方の葉っぱまでよく見えるくらいの感じです。

ただし、上下逆さまです^^

感想

たったこれだけの拙い工作をするのにも試行錯誤がありました。

実験するときはいつものことながら、なんでも見るだけと実際やってみるのとは大違いです。

ただ、望遠鏡は、構造がシンプルなので、レンズの種類を変えたり色々改善する余地はありそうです。

また気が向いたら続きをやってみます^^

 

 

 

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