Community
 
Aggiungi lista preferiti Aggiungi lista nera Invia ad un amico
------------------
Crea
Profilo
Blog
Video
Sito
Foto
Amici
   
 
 

Gli schemi ottici dei telescopi


Il fatto che i telescopi non sono tutti uguali credo oramai sia assodato, anche da parte dei neofiti; ma come differiscono i vari tipi di telescopio? Per quale tipo di osservazione sono indicati? E quali possono essere le limitazioni del caso? Vediamo di fare un po di luce.

La prima classificazione che possiamo fare è la seguente: rifrattore o riflettore, ovvero lenti o specchi?


I rifrattori

Il rifrattore è stato il primo tipo di telescopio ad essere inventato dal genere umano e risale ufficialmente a Galileo Galilei; il telescopio di Galileo si avvaleva di una lente piano convessa come obiettivo.

Attualmente il mercato offre 2 tipologie di rifrattori: gli acromatici e gli apocromatici.

 L'ottica del rifrattore acromatico è formata sostanzialmente da 2 lenti differenti per curvatura e materiale (si usano i vetri Flint e Crown, caratterizzati da differente indice di rifrazione); la ragione dell'impiego di questa combinazione ottica è la necessità dell'abbattimento dello spettro secondario. E' noto infatti che una lente singola fuocheggia a distanze differenti le lunghezze d'onda blu e rossa; questo fenomeno viene fortemente ridotto con l'utilizzo di un obiettivo acromatico, sino quasi a sparire del tutto qualora il rapporto di apertura sia uguale o superiore a f/15. Lungo il cammino ottico sono distribuiti sulla parete interna del tubo una serie di diaframmi a lama di rasoio, al fine di incrementare il contrasto delle immagini.

Telescopi siffatti sono ottimi per le osservazioni di tutti gli oggetti del Sistema Solare (Sole, Luna, Pianeti) nonchè per la separazione di stelle doppie.

Tuttavia sono assai penalizzati per via dell'ingombro, dell'apertura modesta (i costi di obiettivi acromatici di qualità sono molto elevati) e del rapporto di apertura molto spinto che ne preclude la fotografia di oggetti estesi.

Recentemente è apparsa sul mercato (ad opera del costruttore cinese Synta) una nuova generazione di rifrattori a corto fuoco (f/5...f/8) e di ragguardevole apertura (100...150mm) che li rende adattissimi all'osservazione visuale di oggetti del fondo cielo, a scapito però delle osservazione lunare e planetaria per via della troppo appariscente aberrazione cromatica.

 L'ottica del rifrattore apocromatico è formata sostanzialmente da 2 lenti differenti per curvatura e materiale; una lente del doppietto è spesso realizzata usando un vetro a bassa dispersione. Alcuni obiettivi apocromatici utilizzano addirittura 3 o più lenti.

L'ottica apocromatica si distingue da quella acromatica perchè garantisce la fuocheggiatura dei 3 colori fondamentali (rosso, verde e blu) sullo stesso piano focale (o comunque la differenza è minima) assicurando l'assenza di aberrazione cromatica e offrendo quindi una grande fedeltà cromatica degli oggetti osservati. Spesso le ottiche apocromatiche hanno schemi detti aplanatici, cioè privi di aberrazione sferica.

Lungo il cammino ottico sono distribuiti sulla parete interna del tubo una serie di diaframmi a lama di rasoio, al fine di incrementare il contrasto delle immagini.

I telescopi apocromatici sono generalmente adatti all'osservazione di tutti gli oggetti celesti offrendo immagini sia visuali che fotografiche di altissima qualità; essi sono limitati solo dall'apertura, spesso modesta (i costi sono MOLTO elevati) . Inoltre ne esiste una categoria più adatta per la fotografia di oggetti estesi con proprietà di astrografi. Gli apocromatici - astrografi si distinguono dai comuni apocromatici per il rapporto di apertura più forzato (f/4...6 anzichè f/7...10) e per la presenza di un gruppo spianatore di campo (formato da una o più lenti) lungo il cammino ottico che può garantire campo piano anche sufficiente a coprire il grande formato fotografico (6x6cm).


I riflettori

I telescopi riflettori sfruttano principalmente le proprietà di focalizzazione della luce ad opera di uno specchio concavo.

Il primo telescopio riflettore ad essere inventato prende il nome dallo scienziato inglese I. Newton, ossia telescopio Newtoniano.

Esistono tuttavia diverse interpretazioni di schemi riflettori come il Cassegrain, il Nasmyth, il Coudè senonchè altri schemi ottici denominati catadiottrici, che utilizzano lungo il cammino ottico sia specchi che elementi a rifrazione.


I riflettori Newton si avvalgono principalmente di uno specchio primario concavo che concentra in fascio ottico in avanti; poco prima del fuoco vi è posto un secondo specchio (piano), inclinato di 45 gradi che devia il fascio ottico a lato del tubo di supporto dove vi è messo il fuocheggiatore.

Al fine di scongiurare la presenza di aberrazione sferica è necessario che la curvatura dello specchio primario abbia sezione parabolica e non sferica.

Lo specchietto secondario è mantenuto lungo il fascio ottico da una struttura a raggi denominata in gergo "crociera" o "spider" (ragno) il quale deve essere il meno intrusivo possibile per non causare luci diffuse.

Il pregio più grande del telescopio Newton è la semplicità costruttiva che ha contribuito moltissimo sia alla sua diffusione che alla realizzazione di diametri molto grandi anche per strumenti amatoriali. Il telescopi Newton sono adatti a qualsiasi tipo di osservazione, la loro "inclinazione" verso una categoria di oggetti a scapito di altre dipende dal rapporto di apertura che se spinto (f/7 e oltre) li rende eccellenti per osservazioni di oggetti del Sistema Solare per via della bassa ostruzione (causata dallo specchio secondario) mentre se forzato (f/4...6) li rende praticissimi per la fotografia di oggetti del cielo profondo.

Il principale difetto dei telescopi Newton è la presenza di coma (un'aberrazione extra-assiale), che può raggiungere livelli fastidiosi in esemplari a corto fuoco (tuttavia in parte rimediabile con l'adozione di un gruppo di lenti correttrici lungo il cammino ottico), oltre che l'ingombro degli esemplari di rilevante apertura. Da non sottovalutare l'effetto negativo dei moti convettivi dovuti al tubo aperto che possono causare un lieve decadimento qualitativo dell'immagine.

Il riflettore Cassegrain si avvale analogamente al Newton di uno specchio primario concavo che concentra in fascio ottico in avanti; poco prima del fuoco vi è posto un secondo specchio convesso che moltiplica e rimanda il fuoco indietro verso lo specchio primario nel cui centro è ricavato un foro atto a permettere il passaggio del fascio ottico; il fuocheggiatore è posizionato posteriormente al tubo ottico, come nel caso dei rifrattori.

Al fine di scongiurare la presenza di aberrazione sferica è necessario che la curvatura dello specchio primario abbia sezione parabolica mentre il secondario convesso è - nella configurazione Cassegrain classica - di sezione iperbolica.

Rispetto al Newton il riflettore Cassegrain permette di ottenere un telescopio di focale lunghissima (generalmente questo tipo di strumenti ha un'apertura di f/15 e oltre) pur mantenendo un aspetto compatto.

Come nel caso del Newton, lo specchietto secondario è mantenuto al centro dell'asse ottico da una struttura a raggi denominata in gergo "crociera" o "spider" (ragno) il quale deve essere il meno intrusivo possibile per non causare luci diffuse.

Il Cassegrain classico è uno strumento adatto all'osservazione ad alta risoluzione di Luna e pianeti, nonchè per la separazione di stelle doppie mentre - a causa della focale lunghissima - è deficitario nelle osservazioni (e soprattutto alla fotografia) di oggetti del profondo cielo. Il coma al bordo può raggiungere livelli fastidiosi.

Tuttavia sono presenti diverse varianti come il Dall-Kirkham (specchio primario iperbolico e specchio secondario sferico) permette di ottenere uno strumento con rapporti di apertura f/11...13 (più adatti ad un uso universale) oppure il Ritchey-Chretien (entrambi gli specchi a lavorazione iperbolica) che sfoggia un campo corretto molto ampio che lo rende adattissimo alla fotografia al fuoco diretto.

Altre varianti su base Cassegrain sono il Nasmyth, che si avvale di un terzo specchio piano che devia il fascio ottico a lato del tubo analogamente al Newton, e il Coudè che è in pratica un Nasmyth con un ulteriore specchio piano situato nell'asse polare della montatura tedesca o inglese, che consente all'osservatore di osservare sempre dal medesimo punto indipendentemente dalla posizione del telescopio.

Il catadiottrico Schmidt-Cassegrain è un variante del Cassegrain; la sezione di entrambi gli specchi è sferica mentre all'inizio del cammino ottico vi si trova una lastra correttrice a superficie asferica, la cui funzione è introdurre una quota di aberrazione sferica uguale alla stessa prodotta dall'ottica a riflessione ma di segno algebricamente opposto.

Nei modelli commerciali la messa a fuoco viene ottenuta tramite lo spostamento assiale dello specchio primario.

I punti di forza di questi strumenti sono la compattezza (a vantaggio della montatura e della trasportabilità), il tubo chiuso che riduce le turbolenze interne e la praticità d'uso dell'ottica (f/10 oppure f/6,3 a seconda dei modelli) che rende questo catadiottrico adatto ad ogni genere di osservazioni pur senza eccellere in nessuno dei campi.

Il principale difetto è rappresentato dalla notevole ostruzione causata dallo specchio secondario e dal relativo paraluce, la quale è direttamente responsabile di una certa perdita di contrasto dei dettagli più fini. Inoltre la correzione dell'aberrazione sferica - pur soddisfacente - difficilmente raggiunge la perfezione.

Il catadiottrico Maksutov-Cassegrain è un variante del Cassegrain; la sezione di entrambi gli specchi è sferica mentre all'inizio del cammino ottico vi si trova un correttore a menisco con entrambe le superfici sferiche, la cui funzione è introdurre una quota di aberrazione sferica uguale alla stessa prodotta dall'ottica a riflessione ma di segno algebricamente opposto.

Nel Maksutov-Cassegrain classico (configurazione Gregory) lo specchio secondario è ottenuto alluminando la porzione centrale interna del menisco correttore; questo stratagemma riduce di molto l'ostruzione centrale e semplifica sia l'ottica che la meccanica (non è presente lo specchio secondario ne tantomeno un suo supporto) a tutto vantaggio di un migliore contrasto. Il rovescio della megaglia è però l'esigenza sul piano ottico della presenza di una lunga focale (f/13 e oltre) poichè la curvatura del menisco impone un forte potere moltiplicatore al secondario.

Nella configurazione Ru-Mak è invece presente uno specchio secondario con relativo supporto (come negli Schmidt-Cassegrain) permettendo di ottenere rapporti di apertura maggiormente universali (f/10...12)

I punti di forza di questi strumenti sono la compattezza (a vantaggio della montatura e della trasportabilità), il tubo chiuso che riduce le turbolenze interne e l'aplanaticità che scongiura la presenza di aberrazione sferica.

Un problema di queste ottiche può essere rappresentato da un lungo periodo di acclimatamento termico dovuto principalmente allo spessore del menisco; spesso i costruttori fanno uso di ventilatori per velocizzare gli scambi di temperatura.

In sostanza questi strumenti sono molto validi per le osservazioni degli oggetti del Sistema Solare, la separazione di stelle doppie e anche saltuariamente oggetti del fondo cielo; per contro hanno spesso un campo corretto molto piccolo che può penalizzarne l'uso fotografico.

Tuttavia il Maksutov-Cassegrain nelle varianti Sigler e SiMak è ottimizzato per la fotografia a fuoco diretto.

Nel catadiottrico Maksutov-Newton la disposizione degli specchi è assolutamente analoga al classico Newton ma con lo specchio primario a sezione sferica; al principio del cammino ottico vi è un correttore a menisco con entrambe le superfici sferiche, la cui funzione è introdurre una quota di aberrazione sferica uguale alla stessa prodotta dall'ottica a riflessione ma di segno algebricamente opposto.

 

I punti di forza di questi strumenti sono la ridottissima ostruzione, il tubo chiuso che riduce le turbolenze interne e l'aplanaticità che scongiura la presenza di aberrazione sferica. Per contro ci si può trovare a che fare con ingombri considerevoli anche in presenza di strumenti de medio diametro.

Un problema di queste ottiche può essere rappresentato da un lungo periodo di acclimatamento termico dovuto principalmente allo spessore del menisco; spesso i costruttori fanno uso di ventilatori per velocizzare gli scambi di temperatura.

In sostanza questi strumenti sono validissimi per le osservazioni degli oggetti del Sistema Solare tanto che come contrasto rivaleggiano con i costosissimi rifrattori apocromatici, la separazione di stelle doppie e anche saltuariamente oggetti del fondo cielo; per contro hanno un campo corretto illuminato molto piccolo (dovuto principalmente alle ridotte dimensioni dello specchietto secondario) che può penalizzarne l'uso fotografico.


HOME PAGE