图片来源:柏树丰博士和Felix Bai
使用透镜成像观察日食的时候,应该尽量背对着太阳观察。再说一遍,我们绝对不能用望远镜直接看太阳或看日食,甚至不能让皮肤或易燃物质靠近太阳下如此放置的望远镜目镜。从右图中可以看到,在望远镜的目镜附近,聚光的强度有多显著——清晨的阳光被望远镜聚焦后就把纸板烤糊了。如果那是你没有痛觉的视网膜,又会如何?
另外随着地球自转,阳光角度发生变化,需要调整望远镜的方向。日食的全过程往往持续几个小时,不可一直用这个方法观察,否则目镜会过热,导致脱离甚至碎裂。应该时不时地遮住两侧物镜,让目镜有机会冷却。
可是,如果我没有望远镜怎么办?利用基本的光学知识我们可以用普通的眼镜镜片自制太阳成像仪,比如查尔斯顿学院(College of Charleston)的Richardson教授就教了大家下面这些简单的自制方法:
1)只要一个老花镜片 (凸透镜) 就可以给太阳成像:
比如,下图中使用一个100度的老花镜,焦距1米,可以太阳成像在大约1米远处成像,像的直径有1厘米宽,足够让我们看清日全食或日环食不同阶段的太阳变化。
用老花镜成像 | 图片来源:
http://richardsont.people.cofc.edu/
一个125度的老花镜,对太阳成像的距离约80厘米,成像直径约8毫米。50度的老花镜,成像距离有2米,成像直径可以达到2厘米。
用长的纸盒遮住周围的太阳光,用白纸在盒子内侧底部作屏幕,再用夹子调整透镜距离寻找最清晰的成像位置,就可以了。成本也很低廉,是不是很简单,想立即做一个用起来呢?
2)仿造伽利略望远镜做一个太阳成像仪
为了达到更好的观测效果,让太阳的像直径扩大,我们可以在凸透镜之后再加一个凹透镜,以发散被凸透镜汇聚的光线,并让太阳的像投影在远处的屏幕上。
伽利略望远镜光学原理图 | 图片来源:维基百科
可是这样观察太阳会严重损伤视网膜。于是我们用一个屏幕,在右端远处接收穿过目镜的光线,就能在屏幕上得到一个倒立的太阳的像。由于图中两条红色虚线的张角固定,所以屏幕距离目镜越远,接收到的太阳的像的直径就越大(但太远容易模糊)。