第一百四十五章 驢：&%￥#@！

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兩日後。

依舊是老蘇書房所在的院落。

此時此刻。

院落中的裝飾品已然盡數被挪走騰空。

整片院子裡，只剩下了一片空地、一張石桌以及少數幾棵樹木。

徐雲則帶著老蘇、老賈、小李等七八人一起，站在了庭院正中心。

而他們的身邊，則擺放著大量或外露或封裝的物品，以及......

一頭驢。。

待人都到齊後。

老蘇眼中閃過一絲期待，輕輕拍了拍裝有貨物的箱子，對徐雲說道：

“小王，你要的東西都在這兒了。”

徐雲聞言開啟一口箱子，從中拿起了一塊粗製的玻璃。

只見他將玻璃放在眼前檢查了一番，滿意的點點頭，道：

“沒問題，原料的質量都很好。”

作為一位後世diy圈的資深老鳥，徐雲兩輩子手搓過的鏡片已經超過了三百枚不止。

透過手感判斷玻璃質量，已然屬於一種被刻入靈魂的本能了。

隨後老蘇又小心翼翼的從謝老都管手中取過一個箱子，謹慎的遞給徐雲，囑咐道：

“小王，此物有些危險，你且拿好。”

徐雲小心將箱子接過，穩穩的將它放到了石桌上。

一旁的小王見狀，不由好奇的問道：

“王林，盒子裡頭是什麼？”

徐雲看了她一眼，也沒賣關子，直接了當的說道：

“水銀。”

小李眨了眨眼，下意識的後退一步：

“水銀，這可是毒物呀，你拿它想要做什麼？”

徐雲見狀輕輕笑了笑，這個在宋朝頗具威名的毒物，對於這次的制鏡環節而言，卻是個不可或缺的重要物件呢。

只見他抬起頭，看了眼天空，緩緩撥出口氣：

“當然是為了做.....拋物面了。”

先前提及過。

在後世的diy領域中，牛頓反射式望遠鏡基本上屬於最常見的一個型別。

因為比起折射式望遠鏡，牛反的光學系統簡單，更容易上手。

同時牛反沒有色差存在，便捷性上要高於折射鏡。

而所謂的便捷性，指的便是牛反真正參與成像的只有一個反射凹面。

不過再便捷的東西，在和光學搭上邊後，往往也會變得複雜起來。

例如在後世。

這個單獨凹面的選擇,便一直都頗具話題性。

準確來說。

應該是球面和拋物面該選哪個的爭議。

後世透過費馬原理可以證明,拋物面對於平行光入射的情況能完美地滿足等光程條件,因而可以對平行光完美成像。

但另一方面呢。

拋物面只有一條對稱軸，並且不滿足阿貝正弦條件。

所以拋物面有很明顯的彗差。

它對於不沿著對稱軸入射的平行光線，無法完美成像。

即使入射角度很小,成像質量也會迅速降低。

而球面雖然有球差，但是相對的,它也有一個無可比擬的優勢——它有無數的對稱軸。

對於單一的球來說,是不存在軸外光線這種說法的。

在望遠鏡這個場景中。

雖說球面不能對星點完美成像,但是整個視場內的成像質量卻可以保證均勻。

加之成本方面的問題，很多人負擔不起拋物面的價格。

因此在後世,相當多數的人都選擇了球面來做單獨凸面。

但別忘了。

這個選擇的前提條件是...在後世。

眼下徐雲所在的時間線，卻是古代宋朝。

因此手搓球面透鏡，有件事是無論如何繞不開的難題：

徐雲搞不出刀口儀和干涉儀。

其實刀口儀還好說點,真要手搓起來,還是可以做出二三十種簡易雛形的。

但干涉儀就很難了,因為這玩意是需要鐳射的....

而這兩個儀器,恰恰是手搓球面鏡中極為關鍵、甚至可以說核心的一環：

為啥說後世手藝好的diy球鏡，完全能夠超越機器呢？

元嬰就是因為有這兩個機器提供極其精密的檢測。

只要檢測到哪裡有誤差,拿沾著拋光粉的軟瀝青去蹭幾下就行了。

比如佳能鏡頭——尤其是高階l鏡頭裡，現在還有很多手工磨的鏡片來著。

至於剩下的轉儀鍾啥的倒還好說：

老蘇鼓搗的水運儀象臺，其實就是最早的轉儀鍾,等於一下穿到了祖宗頭上了......

考慮到咱們這是一本紀實...咳咳，嚴謹。

因此在一開始,徐雲便提前做好了一個方案：

用利用旋轉的水銀實現拋物面，同時再手磨一個不需要太過精度的球面鏡做像差極限的臨界焦比輔助,也就是類rc結構。（水銀溫度計的時候暗示過了，居然沒人發現,失望啊.....）

實際上。

將液體應用在光學器件上的想法，可以一直追溯到小牛...或者說老牛的年代。

但是由於諸多工程和技術上的困難，直到19世紀，後世才有反射式液體元器件的開發嘗試。

所謂反射式液體拋物鏡，便是指使用高反射率的水銀作為鏡片材料製成的液體鏡面。

透過將其置於穩定、以8.5rpm恆速旋轉的容器中，便可形成拋物面。

由於無需玻璃鏡片的澆築、研磨和拋光過程，因此它的造價成本也歷來很低。

後世本土最著名的例子,就是不列顛哥倫比亞大學的lzt大型望遠鏡了：

它擁有一塊直徑6m的超大液體鏡片，也是目前世界上最大的液體鏡片。

徐雲上輩子還沒下海碼字的時候，也曾經參與過國內某液體拋物鏡的設計，在當時屬於國二的專案。

直徑幾米的鏡片,成本才五十萬美元不到。

不過相較於望遠鏡，

後世更有名的液態鏡片，應該是某米手機打的廣告，一度還霸佔過熱搜。

但那玩意兒其實是折射式液體鏡片，和反射式還是有比較大差距的。

視線再回歸原處。

在準備好諸多物件後，徐雲便開始分配起了任務：

“老爺，水銀揮發有毒，加之其需要與轉儀鍾組合，必須要有專業人士監察才行。

因此液體拋物面便交給小人負責，您看可好？”

過去的這些天裡。

徐雲和老蘇的關係已經發展到了類似亦師亦友的地步，早就不是普通主僕的性質了。

因此徐雲的請示主要只是過個場，老蘇自然也不會去胡亂下令：

“如此便依你所言，小王，你還需要哪些幫手？”

徐雲想了想，指著王稟和另一位男子道：

“只需校尉大人與張器監即可。”

老王是部隊裡的軍官，還承擔過運糧的任務，在監察經驗和嚴謹性上還是不用多說的。

至於另外的一位張器監，則是制器局的一位從八品器監。

此人全名張家寶，大概有些類似後世那種從一線提拔起來的車間主管。

張家寶在一週前被借調到了老蘇府上聽用，徐雲見過幾次他的技術，水平也相當可靠的。

有了兩位監理人員協助，液體拋物面應該不會出太大的紕漏。

老蘇沉默片刻，同意了徐雲的訴求，轉身對王稟二人道：

“正臣，張器監，你二人便去小王手下幫忙吧。”

王稟和張家寶齊齊領命。

隨後徐雲想了想，又說道：

“至於副鏡嘛....恐怕就要由老爺您來帶隊了。”

在這次的制鏡方案中，徐云為望遠鏡設計的是一種類rc結構。

也就是在經典卡塞格林系統基礎上，根據初級像差理論，最佳化出的一個進階版牛反。

後世的比如凱克望遠鏡、雙子望遠鏡等都是使用的這種結構。

不過這些望遠鏡的副鏡採用的都是磨製和檢測成本極高的凸鏡，徐雲則由於工業能力的問題，顯然不可能做到因為程度。

因此他只能退而求其次，選擇了類似dall-kirkham系統的球鏡。

也就是水銀液體拋物面為主，球鏡為輔的組合式結構。

從觀測資料上來看。

徐雲這次設計的效視角為1.3°左右，也就是半視場角0.65°。

至於感光元件徐雲使用的是螢石，對角線長度約為74mm。

這樣在觀測木星時，假設木星視直徑為40角秒時。

它在焦平面上的大小便為:40*1800/206264=0.776mm。

用目鏡放大後，在250毫米明視距離處，大小差不多有27.4mm。

這樣一來。

便可以保證木星能看到明暗相間的雲帶，土星能看到土星環，金星能看到盈虧。

這種級別的成像效果，應該足夠滿足老蘇的需求了。

沒錯。

27.4mm。

看到這兒。

有些同學想必已經反應了過來：

根據有效視場角可以推算，徐雲這次要搞的，是一座焦距在4000mm的巨炮！（見注）

4000mm焦距，這是啥概念呢？

最直白的說。

它的直徑接近一米，差不多等於潘多拉去掉腦袋的高度。

至於長度嘛.....

不會少於十米。

也就是有些類似威廉·赫歇爾的那架定義了銀河系的反射式望遠鏡。

面對如此一尊龐然大物，哪怕輔助副鏡不需要太過精細的資料，鍛造起來也是非常麻煩的。

首先便是副鏡的曲率問題，這事兒徐雲只能親自出手了。

沒辦法。

球差是三階像差，無法在高斯光學的範圍內表達，更別提現在連高斯光學都沒接觸多少的老賈了。

徐雲的計算方案是這樣的：

根據賽德爾像差多項式中的球差部分，可以寫出單個薄透鏡的球差係數：

s=（（c1-c2）2n3s+2（c1-1/s）2-（c1-c2）2n2（2c1-3/s）+n(c1-1/s)(c2-3/s))+（y3（1-n）/n）

這裡c1和c2是薄透鏡的兩個表面的曲率，s是物距，y是光線高度。

對於徐雲的副鏡組來說。

由於採用薄透鏡假設，兩個球面透鏡上的光線高度是一樣的。

從而可以在最終結果里約去這個高度。

而第一個球面鏡a的物位於無窮遠，第二個球面鏡b的物就是第一個透鏡的像。

所以有sa=∞，sb=∫a。

徐雲之前特意找老蘇收集了火石玻璃（見125章），透過製備大蒜素的電解池處理，可以得到折射率n在1.51680的標準玻璃。

是的。

徐雲之前在準備製作大蒜素的時候，便考慮到了望遠鏡的這一步，甚至更遠。

隨後把實際引數代入求解，便可以得到兩組可行解。

一組是c1=0.000494801mm^-1，c2=-0.00173844mm^-1

另一組則是c1=0.00107834mm^-1，c2=-0.0011155mm^-1（應該沒算錯，有算錯的話歡迎指正）

也就是說。

合適的玻璃曲率有兩種。

接著再將這兩組資料記錄轉移，套到老賈他們先前算出的那個接近1.3的式子中。

便可以得出理論上不需要干涉儀便可以確定的最優曲庫模板。

隨後徐雲想了想，繼續對老蘇道：

“老爺，按照咱們的預估，副鏡的研磨可能需要一個月左右。

因此接下來的日子裡，可能就需要您和齊師傅他們多辛苦一下了。”

老蘇聞言，有些感慨的笑了一聲：

“區區旬月而已，若能看清星辰，莫說一月，一年老夫都撐得住！”

隨後他轉過身，對著另一位五六十歲的小老頭拱了拱手：

“倒是齊師傅，這次恐怕要有勞你了。”

小老頭連忙回禮：

“不敢不敢，若非恩公當初援手，小老舉家上下怕是早已成了路邊枯骨，何曾得享今日之福？

還請恩公莫要多言，否則實乃羞煞小老也。”

老蘇聞言沒再說話，而是親切的拍了拍小老頭的肩膀。

這個小老頭也是制器局的一位大師，名叫齊格飛，據說是北宋目前鍛造工藝最好的一位匠人。

當初老蘇前往魯東清點賬目之時，偶然在路旁遇到了因糧荒逃難的齊格飛。

當時老蘇看他可憐，便本著好心將他帶在了身邊。

一如當初對徐雲那般，打算回京後安排個僕役的差事。

不過在一次巧合下，老蘇意外發現齊格飛有著一手不錯的工活，甚至要比不少京中工匠還要好。

於是老蘇便改了主意，將他介紹到了制器局工作，期間也多有照顧。

後來齊格飛在京娶妻生子，便全家將老蘇當做了恩公相待。

凡是老蘇需要自己又力所能及之事，齊格飛從不推卻，盡皆全力而為。

例如老蘇自吸泵中的擺輪遊絲，便是由此人打造。

另外徐雲水銀溫度計的毛細管，也是出自此人之手。

按照徐雲的肉眼判斷。

這位齊大師的精度水準，估摸著大概能和後世傳說中的八級技工相媲美，屬於人形自走精工機的型別。

當然了。

磨鏡片除了需要人手之外，自然也需要研磨的裝置。

在1671年。

惠更斯曾經搞出過一個可以加工鏡片的機床，組裝難度很低，徐雲便把它複製了過來。

當時惠更斯使用的動力是人力，也就是花錢請人來推動裝置運轉。

但現在嘛.......

徐雲抬起頭，看向了院落中的......

那頭驢。

..............

注：

其實天文望遠鏡單純談焦距是不太適合的，不過為了普通讀者有直觀概念還是勉強對等了一下，光學專業的讀者不用太過深究~