Peleraian Teropong Binokular

Meleraikan sebuah teropong Binokular Prisma Porro (Porro Prism Binocular) bagi mempelajari dan memahami rekaannya serta meneroka bagaimana setiap komponen berfungsi.

Peleraian (atau Take Apart / Teardown / Dissassembly / Deconstruction) merupakan antara aktiviti penting di dalam pembudayaan rekacipta dan inovasi. Ia adalah proses permainan, penerokaan dan pembelajaran secara hands-on.

Aktiviti peleraian juga dapat memberi sumber inspirasi / idea untuk projek rekacipta, dapat digunakan untuk proses reverse engineering, membantu perolehan sumber komponen, dan yang paling utama aktiviti peleraian memenuhi rasa ingin tahu bagaimana sesuatu objek dicipta dan berfungsi.

Aktiviti ini cukup popular di kalangan Tinkerer, Maker akar umbi sehinggalah kepada penggiat professional, maka tidak hairanlah terdapat begitu banyak artikel, panduan, video malah rancangan televisyen yang memberi focus khusus kepada budaya peleraian ini.

Artikel Berkaitan: Peleraian Penyedut Hampagas (Vacuum Cleaner)

Mangsa peleraian pada kali ini adalah sebuah teropong binokular surplus dari jenis prisma porro yang diperolehi daripada kedai barangan lusuh.

Rekacipta.net - peleraian teropong binokular



Sedikit latar belakang, binokular jenis ini dinamakan bersepena Ignazio Porro, seorang ahli optik Itali yang merekacipta sistem binokular ini pada 1854. Rekaan ini kemudiannya ditambahbaik oleh Carl Zeiss sekitar era 1890-an. (sumber Wikipedia).


Binaan binokular ini adalah ringkas, ianya terdiri daripada 4 bahagian utama iaitu lensa mata, lensa objektif, prisma dan pelaras fokus


Lensa objektif setelah ditanggalkan. Lensa ini adalah sebuah kanta cembung (convex) yang dilapisi oleh lapisan glaze yang meminimumkan kesan silau. Lapisan glaze ini memberikan warna jingga pada lensa yang dapat dilihat di latar belakang foto di atas.


Rekacipta.net - peleraian lensa mata
Lensa mata setelah ditanggalkan. Lensa mata ini juga adalah sejenis kanta cembung yang berfungsi untuk memfokus semula imej yang telah difokuskan oleh lensa objektif. Fokus dilaraskan dengan anjakkan lensa mata ini.


Rekacipta.net - perumah binokular
Perumah binokular tanpa lensa mata dan lensa objektif.


Rekacipta.net - prisma pertama pasangan porro
Prisma pertama daripada pasangan prisma porro. Prisma boleh dikatakan sebagai komponen terpenting dan yang membezakan sesebuah teropong biasa dan sebuah binokular. Terdapat sepasang prisma di sebelah kiri dan sepasang di sebelah kanan binokular yang disusun secara besudut tepat antara satu sama lain.


Rekacipta.net - prisma kedua pasangan porro
Prisma kedua. Di dalam sesebuah binokular sebegini terdapat 4 butir prisma yang membentuk konfigurasi prisma porro, 2 di kiri dan 2 di kanan binokular. Konfigurasi kedudukan prisma ini dapat dilihat dengan lebih jelas dalam rajah-rajah seterusnya.



Konfigurasi Prisma

Rekacipta.net - 01
Rajah di atas menunjukkan konfigurasi kedudukan prisma yang bersudut tepat antara satu sama lain. Laluan cahaya yang berlipat dapat dilihat daripada anak panah dalam rajah di atas. Prisma mengeksploitasi fenomena fizik yang dikenali sebagai Pantulan Dalam Penuh bagi menghasilkan pantulan cahaya.


Pantulan dalam penuh berlaku apabila sudut pancaran cahaya pada sesuatu permukaan adalah melebihi sudut kritikal dari titik normal permukaan. Ia hanya berlaku apabila cahaya bergerak dari medium lebih tumpat (mempunyai indeks pembiasan yang tinggi) ke medium yang kurang tumpat (indeks pembiasan lebih rendah).

Fenomena ini juga turut diekploitasi di dalam rekaan kabel gentian optik bagi membawa maklumat dengan kelajuan tinggi pada jarak yang jauh melalui denyutan (pulse) cahaya.

Rekacipta.net - fenomena pantulan dalam penuh
Prisma dan laser. Fenomena pantulan dalam penuh yang berlaku dapat dilihat dengan jelas di mana cahaya laser “dilipatkan”.



Konfigurasi prisma di dalam binokular ini mempunyai 2 fungsi, untuk bagi “melipat” laluan cahaya seterusnya memendekkan panjang binokular berbanding jarak titik fokus lensa objektif. Tanpa prisma, binokular perlu menjadi lebih panjang untuk memuatkan jarak titik fokus tersebut.

Fungsi kedua pula adalah untuk memperbetulkan imej yang terbalik.

teropong
Sesebuah teleskop low-end yang biasa digunakan untuk kaji bintang umumnya tidak menggunakan konfigurasi prisma. Maka ianya adalah lebih panjang daripada binokular dan memberikan imej yang terbalik.

Imej terbalik ini tidak menjadi masalah besar kerana orientasi imej tidaklah begitu relevan jika memerhati objek-objek di langit. Walaubagaimanapun, teleskop high-end mempunyai prisma untuk tujuan pembetulan imej ini.


Rekacipta.net - binokular terlerai sepenuhnya
Komponen-komponen sebuah binokular yang siap dileraikan.



Cermin vs Prisma


Mungkin anda tertanya kenapakah prisma digunakan di dalam binokular dan bukannya kombinasi cermin biasa. Ini kerana wujudnya fenomena yang dikenali sebagai ghosting effect apabila menggunakan cermin konvensional.

Untuk melihat sendiri kesan ini, perhatikan imej di cermin di rumah dengan teliti dan anda akan dapati bahawa imej yang terhasil adalah sedikit berganda.

Jika prisma digantikan dengan cermin konvensional, kesan ghosting akan mengakibatkan imej dari binokular menjadi kabur.

NOTA: Cermin konvensional terdiri daripada satu lapisan kaca dan satu lapisan perak pemantul. Lapisan perak ini berada di bahagian belakang kaca (permukaan kedua). Oleh sebab itu cermin konvensional juga dikenali sebagai SS Mirror (Second Surface Mirror)

Bagi anda yang ingin menghasilkan rekacipta dan eksperimen precision berkaitan optik tetapi tiada akses kepada prisma, teknik alternatif yang biasa digunakan oleh golongan Tinkerer, Maker bagi mengatasi masalah kesan ghosting adalah dengan menghasilkan sendiri sebuah FS Mirror (First Surface Mirror).

Bahagian belakang cermin konvensional dilapisi perak pemantul yang biasanya dicat dengan warna kelabu. Ini hanyalah cat yang biasa. Gunakan pelarut/peluntur cat untuk menghilangkan cat kelabu tersebut dan anda akan mendedahkan lapisan perak pemantul tersebut.

Lapisan belakang cermin kini juga berupaya memantul cahaya (First Surface), maka cahaya tidak perlu lagi melalui lapisan kaca sebelum terpantul (Second Surface) . Ini dapat mengatasi masalah ghosting yang dinyatakan sebelum ini.

Rekacipta.net - Cermin FS
Contoh FS Mirror yang saya hasilkan untuk salah satu projek. Berbeza dengan cermin konvensional (SS Mirror), perhatikan bahawa lapisan perak pemantul berada di lapisan atas permukaan kaca dan bukannya di bawah. Permukaan ini sebelumnya disaluti cat berwarna kelabu yang telah dilunturkan. Cermin yang digunakan ini dileraikan daripada pengasah pensel.


Selain kesan ghosting, prisma juga digunakan kerana kaca yang digunakan untuk cermin konvensional tidaklah begitu jernih.

Jika anda melihat dari sisi sesebuah cermin konvensional anda akan dapati warna kacanya adalah kehijauan, ini adalah kerana kaca tersebut tidaklah benar-benar tulen kerana terdapatnya elemen surih seperti Ferum Oksida (Iron Oxide) yang menghasilkan warna kehijauan tersebut.

Prisma di dalam sesebuah binokular biasanya diperbuat daripada kaca gred Bak4. Kaca jenis ini mempunyai kejernihan tinggi dan mempunyai indeks pembiasan (refractive index) yang tinggi. Maka ia berupaya menghasilkan pantulan dalam penuh dengan lebih cekap serta menghasilkan imej yang lebih cerah dan tajam.


Selemat meneroka, bereksperimen dan berekacipta. Sebarang soalan dan komen adalah dialu-alukan.

No comments:

Post a Comment