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Il telescopio rifrattore
Il telescopio rifrattore e' quello che preferisco. Ho creato questa pagina per darne una descrizione un poco piu' approfondita di come si e' evoluta le tecnica di costruzione nel tempo, da Galileo fino ai giorni nostri.
Il rifrattore funziona appunto a rifrazione. Questo significa che l'obiettivo (posizionato anteriormente) e' composto d lenti, attraverso le quali passa la luce che viene focalizzata in un punto, detto punto focale. L'immagine che si forma nel punto focale e' rimpicciolita e capovolta, per poter essere raccolta dal nostro occhio e' necessario utilizzare un oculare, che ingrandisce l'immagine. Il telescopio rifrattore utilizzato in astronomia e' il cosiddetto KEPLERIANO. Quindi, riassumendo, la costruzione di un rifrattore si compone di queste parti :

1. UNA LENTE (o piu' lenti) protette da un paraluce che convergono le immagini al punto focale;
2. UN TUBO, diaframmato all'interno e annerito oppure rivestito di materiale non riflettente;
3. UN FOCHEGGIATORE, di varia fattura e dimensione, anch'esso annerito all'interno, che permette di trovare la giusta posizione di fuoco;
4. UN OCULARE che raccogli l'immagine e la porta ai nostri occhi;

Come avrete notato nella descrizione e' importante l'annerimento delle parti interne, comprensivo di diaframmatura o rivestimenti particolari. Tutto cio' serve a ridurre al minimo le riflessioni interne della luce, riflessioni che creano disturbo e riducono la qualita' delle immagini.
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Ecco com'e' fatto un moderno rifrattore (il disegno, fatto da me, riproduce nelle sembianze il rifrattore acromatico Skywatcher da 150mm di diametro).
Come gia' esplicato la raccolta di luce in un tele rifrattore avviene mediante una lente o un gruppo di lenti. Quindi, ora, andremo a descrivere i tipi di lenti utilizzati per la creazione di questi strumenti.

L'utilizzo di una lente singola non rendeva immagini abbastanza soddisfacenti, questo a causa del persistere di aberrazioni cromatiche e sferiche. A questo inconveniente si e' cercato di porre rimedio utilizzando piu' lenti, di varia natura e vario materiale, messe assieme (i cosiddetti doppietti o tripletti).
Attualmente i doppietti piu' diffusi sono composti da una lente frontale convergente di tipo
crown e da una posteriore divergente tipo flint. Dai testi scientifici si rileva che i vetri crown sono costituiti da silice, ossido di potassio e ossido di calcio (SiO2 - K2O - CaO), hanno un indice di rifrazione pari a 1,5, densita' di 2,6 e n° di Abbe pari a 60. I flint sono composti da silice, ossido di piombo e ossido di potassio (SiO2 - PbO - K2O), hanno densita' pari a 3,6, indice di rifrazione di 1,6 e n° di Abbe pari a 36 (il n° di Abbe indica la dispersione del vetro, piu' e' alto e meno dispersione c'è).
L'utilizzo di siffatti vetri in varie combinazioni ha permesso di creare diverse serie di doppietti, tutti finalizzati a ridurre le aberrazioni principali. La ragione di tale utilizzo e' data dal fatto che la lavorazione delle superfici delle due lenti porta ad una miglior focalizzazione delle radiazioni luminose, avvicinandole al punto di fuoco ottimale. Il piu' famoso e tutt'ora utilzzato e' il doppietto di Fraunhofer che ha la caratteristica di ridurre a zero il coma. Un siffatto obiettivo e' denominato APLANATICO.
Ovviamente anche il migliore dei doppietti Fraunhofer non riuscira' a far convergere esattamente nello stesso punto tutte le radiazioni colorate. E'' per questo motivo che gli acromatici soffrono della cosidetta aberrazione cromatica o spettro secondario. Lo spettro secondario si manifesta con aloni blu-violetto attorno agli oggetti piu' luminosi (ex. bordi lunari, stelle di elevata magnitudo come Vega, ecc.), questo perche' le radiazioni blu-viola si spostano dal fuoco piu' degli altri spettri. Un sistema per ridurre lo spettro secondario e' quello di allungare la focale dell'obiettivo e portarla ad un valore pari ad almeno il diametro (in cm) elevato al quadrato. (F=D^2).

DIAMETRO (cm)

5

7.5

10

12

15

20

RAPPORTO FOCALE

f/5

f/7.5

f/10

f/12

f/15

f/20

FOCALE (mm)

250

562

1000

1440

2250

4000

Tabella 1. Focali minime per una buona correzione dello spettro secondario in un doppietto acromatico classico
Nel corso della storia sono state proposte molte combinazioni differenti di doppietti, con diversi tipi di vetro, curvatura delle lendi, distanze, ecc.I primi doppietti venivano composti con una lente crovn dalle convessita' identiche, alla quale si affiancava un vetro flint idoneo a ridurre le aberrazioni della prima lente (a volte il flint aveva la stessa curvatura del crovn e il doppietto veniva incollato per ridurre la dispersione di luce). Il capostipite di questo doppietto fu Clairaut. Successivamente vi furono altri costruttori che apportarono modifiche e miglioramenti, visto che questa soluzione portava ad una ottima correzione della sferica in asse ottico ma lasciava del coma ad una distanza da esso, quindi il campo utilizzabile era molto ridotto. Gauss riusci nell'impresa di costruire un obiettivo che correggeva il cromatismo e la sferica per due lunghezze d'onda ma limitato nel campo. Altro costruttore importante fu Clark e un suo doppietto ha la caratteristica d'avere le lenti molto distanziate (14 millesimi della focale). Questa soluzione portava dei vantaggi come la facilita' di costruzione, facilita' di pulizia delle superfici ottiche, veloce acclimatamento delle ottiche e possibilita' di sistemare l'aberrazione cromatica modificando la distanza tra le due lenti. Ma aveva anche diversi punti negativi.
Un altro doppietto fu quello di Littrow con le convessita del crown poco accentuate, di piu' facile montaggio e con meno deformazioni nei grossi diametri. Come gia' accennato in precedenza, la soluzione di maggior successo resta quella di Fraunhofer (aplanatica). L'obiettivo in esame presenta un crown anteriore con le convessita disuguali ( quella esterna meno accentuata) e un flint con la concavita' interna di curvatura differente al crown stesso. Le lenti devono per forza essere separate. Le aberrazioni sono ben corrette, il campo corretto puo' arrivare fino a 3° con solo un po' di astigmatismo ai bordi.
La ricerca in campo ottico non si e' mai fermata, ecco dunque che ad un certo punto si senti' la necessita' di tentare di creare un obiettivo ancora piu' perfetto, eliminando, in primis, lo spettro secondario. Uno dei primi ad imboccare questa strada fu Dollond che creo' un tripletto con il quale si riducevano di parecchio le aberrazioni. Successivamente Rogers, creo' il suo rifrattore "dialitico" o con elementi separati. Il telescopio si compone di una lente frontale singola in vetro crovn e di un doppietto posto a meta' strade da fuoco. La soluzione e' stata perseguita anche ai giorni nostri, utilizzando un doppietto frontale ed un gruppo di lenti nella mezzeria. Negli ultimi anni si sono resi disponibili nuovi materiali, con n° di Abbe elevati e simili tra loro che hanno reso possibile la costruzione di telescopi con pochissima dispersione e spettro secondario ridottissimo. Arriviamo dunque ai famosi APOCROMATICI, per i quali Abbe prevedeva una correzione cromatica su tre lunghezze d'onda distanti e corretti a coma e sferica per due lunghezze d'onda separate. In questo caso si capisce che, per definire apocromatico un obiettivo, non e' necessario conoscere il numero di lenti con cui e' composto l'obiettivo.
Uno dei primi tripletti, creato per ovviare alla mancanza di grossi vetri flint sufficientemente omogenei
Questo obiettivo ha due tipi di flint differenti e uncrown (menisco di destra)
il flint e' in posizione anteriore e il crown (convergente) alla fluorite (CaF2) e' messo all'interno
Diciamo, infine, che la tecnologia di questi ultimi anni ha permesso di produrre vetri speciali anche di grandi dimensioni, permettendo cosi' la costruzione di rifrattori di maggior diametro. In campo amatoriale, il limite e' definito dal costo. Fino ai 120-130mm di diametro, gli strumenti apocromatici viaggiano a costi ancora accessibili, oltre si arriva a livelli disponibili soltanto a pochi astrofili.
A questo punto potrei riportare le tabelle di risposta ai vari tipi d'onda dei principali obiettivi (da acromatico a superapocromatico) ma preferisco soprassedere, il discorso si farebbe troppo tecnico. Per chi fosse interessato consiglio la lettura de " Il libro dei telescopi" di W.Ferreri. Un ottimo manuale, dove tutti gli argomenti, inerenti ai vari tipi di telescopi, sono affrontati con specificita' e precisione.

ALCUNI TIPI DI DOPPIETTI