I MEZZI OTTICI - Pagina 2
Scritto da Marco Milani   
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I MEZZI OTTICI
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I telescopi

Principalmente i telescopi si suddividono in due grandi categorie: telescopi con obiettivo a specchio e telescopi con obiettivo a lente, rispettivamente denominati riflettori e rifrattori. In entrambe le categorie di strumenti vale la regola che un apparecchio è tanto migliore quanto è maggiore il diametro del suo obiettivo; infatti un obiettivo di grande diametro, rispetto a uno più piccolo, è capace non solo di rilevare oggetti meno luminosi, ma anche di essere in grado di discernere part'colari sempre più fini. Queste due caratteristiche si chiamano rispettivamente magnitudine limite e potere risolutivo. La magnitudine limite indica la luminosità delle stelle più deboli che possono essere osservate attraverso un determinato strumento, luminosità che, come è noto, viene espressa in magnitudine. La magnitudine è dunque l'unità di misura usata per determinare la luminosità di un corpo celeste. Il potere risolutivo viene invece espresso con misure angolari, normalmente in secondi d'arco, e si riferisce alla distanza minima a cui si possono trovare due sorgenti puntiformi di uguale luminosità affinchè possano essere ancora viste come due punti separati. Naturalmente questi due termini sono puramente teorici e soltanto in particolarissime condizioni atmosferiche possono essere raggiunti.

Nei telescopi rifrattori, vale a dire quelli con obiettivo a lente, lo schema ottico è normalmente costituito dalla sola lente d'obiettivo la quale ha il compito di concentrare i raggi luminosi in un punto chiamato piano focale o più semplicemente fuoco. L'immagine presente sul piano focale viene poi ingrandita a piacere utilizzando una lente d'ingrandimento normalmente sostituita, per evitare le aberrazioni che si creare utilizzando una lente semplice, da un intero complesso ottico positivo formato da due o più lenti, chiamato oculare. Image Oltre al diametro, che determina la magnitudine limite e il potere risolutivo, uni altro fattore importante in un obiettivo è la sua lunghezza focale. Con questo termine si intende la distanza tra esso e il suo fuoco, valore estremamente importante qualora si voglia calcolare l'ingrandimento dell'intero sistema.
Questo è determinato infatti dal rapporto tra lunghezza focale dell'obiettivo e quella dell'oculare; in-tercambiando così oculari con differenti lunghezze focali avremo una variazione dell'ingrandimento del telescopio. Facciamo un esempio: se noi disponiamo di un obicttivo di 800 millimetri di lunghezza focale e di un oculare di 12 mm. otterremo un ingrandimento uguale a 66.

I =

focale obb.

 

800

 

=


= 66

focale ocul.

 

12

 

Esistono però dei limiti superiori e inferiori legati al diametro dell'obiettivo; l'ingrandimento minimo che si può ottenere è pari a un settimo del diametro dell'obiettivo espresso in millimetri (es. 28 ingrandimenti per un obiettivo da 20 centimetri), mentre il valore massimo è pari a circa due ingrandimenti per il diametro dell'obiettivo sempre espresso in millimetri (es. 300 ingr. con un obiettivo da 150 mm). Ci sono anche altre limitazioni, come le lunghezze focali degli oculari normalmente posti in commercio, le quali vanno da un minimo di 4mm a un massimo di 60mm; un altro limite viene imposto dall'atmosfera e dalla turbolenza dell'aria che solo di rado permette di superare i 200-300 ingrandimenti senza che l'immagine appaia eccessivamente tremolante. Comunque in linea di massima è consigliabile, sia per ragioni ottiche che economiche, tenersi su una gamma di oculari che va da 6 a 40 mm; da ciò si comprende come occorra scegliere l'obiettivo del nostro strumento con attenzione, tenendo sempre conto delle prestazioni che desideriamo ottenere. E' curioso notare come vengano messi in commercio dei rifrattori da 6-8cm e siano pubblicizzati come strumenti che possano raggiungere anche i 600 ingrandimenti, quando obiettivi di quelle dimensioni forniscono immagini accettabili qualitativamente fino a 150-200 ingrandimenti nei migliori casi. Dunque il massimo ingrandimento ottenibile non è un metro valido per valutare la bontà di uno strumento, dal momento che dipende esclusivamente dalle dimensioni dell'obiettivo. Le considerazioni fatte per i rifrattori valgono anche per i riflettori, dove i raggi luminosi sono concentrati sul fuoco da uno specchio anzichè da una lente. Al contrario che nei rifrattori, qui gli schemi ottici sono molteplici; la configurazione più semplice ed economica è il cosiddetto tipo " Newton " (dal nome del suo inventore), dove la luce, concentrata da uno specchio principale parabolico, viene deviata da uno specchietto piano inclinato posto al centro del tubo e mandata verso l'oculare, montato ad angolo retto rispetto all'asse ottico dello strumento. Naturalmente sia lo specchio parabolico principale che lo specchietto secondario dovranno essere lavorati otticamente ed essere di spessore adeguato per evitare deformazioni del vetro; al contrario di quello che molti potranno pensare, lo specchio secondario non influenza minimamente la qualità della visione anche se è disposto al centro del cammino ottico dei raggi luminosi d'entrata. Se si vogliono avere dei telescopi di lunga focale, adatti per altri ingrandimenti, occorre disporre di un tubo che contenga le ottiche estremamente lungo, ottenendo in questo modo degli strumenti ingombranti e pesanti; l'unico modo per evitare di avere dei cannoni giganteschi lunghi qualche metro è la configurazione " Cassegrain ", Image dove al posto del secondario piano caratteristico dei " newtoniani " è posto uno specchietto iperbolico il quale ha il compito di allungare la focale dello specchio principale, rimandando i raggi luminosi in un punto posto dietro lo specchio parabolico, che sarà forato al centro per lasciar passare la luce. In questo modo si ottengono strumenti con lunghezze focali anche di diversi metri ma la cui lunghezza reale del tubo è di parecchie volte inferiore. Per avere un telescopio maggiormente versatile e ottenere dallo stesso obiettivo diverse lunghezze focali, molti adottano la configurazione "Newton-Cassegrain", la quale non consiste in altro che in un porta secondario intercambiabile; mettendo uno specchietto piano si avrà un newtoniano dalla lunghezza focale relativamente corta, mentre sostituendolo con un piccolo iperbolico si otterrà dallo stesso obiettivo una vocale anche 4 o 5 volte più lunga della principale. E' questo uno dei tipi più completi di telescopi giacchè disponendo di diverse focali si possono sfruttare appieno le caratteristiche di un obiettivo; inoltre per ogni tipo di osservazione che desideriamo intraprendere avremo a disposizione la focale più adatta.

Occorre a questo punto precisare che molto spesso la lunghezza focale di un obiettivo viene espressa in relazione al suo diametro, come nel caso degli obiettivi fotografici. Di solito si parla di obiettivi (lenti o specchi parabolici) con una certa F, per esempio F7 o FI2, ci? sta a indicare la lunghezza focale, in pratica la luminosità, riferita al diametro dell'obiettivo stesso. Per esempio, un obiettivo da 15 cm e di F= 6 significa che ha una lunghezza focale di 90 cm (15x6 = 90), mentre un 200 mm di focale e F = 3,5 ha un obiettivo con un diametro di 57 mm ~ 200/3,5. Telescopi con F fino a 5 si intendono come strumenti luminosi, ottimi per fotografia e per l'osservazione di oggetti estesi ma deboli (nebulose, galassie...), mentre strumenti con F 10 e oltre sono l'ideale per alti ingrandimenti, necessari per rilevare piccoli dettagli ma sufficientemente luminosi, come nel caso dei pianeti o della luna.

ImageNormalmente non si superano valori di F pari a 20-30, a causa di limitazioni anche meccaniche oltre che ottiche, mentre unicamente per evitare le distorsioni che si creano nelle immagini a causa delle leggi dell'ottica per i telescopi di tipo Newton è sconsigliabile spingersi al di sotto di F = 3,5-4. Focali più spinte (si arriva anche a F = 0,5) sono utilizzate prettamente per scopi fotografici, e vengono realizzate tramite la configurazione detta ? Schmidt ?: di solito focali cos? corte sono utili solo nel campo fotografico ed è per questo che normalmente si parla di " camere Schmidt ", giganteschi teleobiettivi attraverso i quali non è possibile compiere osservazioni visuali ma soltanto scattare fotografie, ottenendo però risultati eccezionali in questo campo.

Onde correggere le aberrazioni che si creano utilizzando specchi parabolici di corte focali, nelle camere Schmidt viene posta lungo il percorso ottico una speciale lastra correttrice, lavorata in maniera tale da creare delle aberrazioni uguali ma contrarie a quelle proprie dello specchio di corta focale, in modo che le rispettive distorsioni si sommino e si annullino; all'interno del tubo viene posta la pellicola fotografica, montala su di uno speciale portapellicola e accessibile tramite uno sportello posto sul tubo.Image

Ultimamente ha riscosso notevole successo un nuovo tipo di telescopio recentemente immesso sul mercato: si tratta dello 2 Schmidt-Cassegrain ", il quale non è altro che un Cassegrain che grazie alla presenza di una lastra di tipo Schmidt ha delle dimensioni ancora più ridotte rispetto al Gasse-grain classico. Ciò ne facilita notevolmente il trasporto, permettendo di portarsi dietro senza un eccessivo ingombro il telescopio anche quando si va in vacanza.



 

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