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Rifrattore acromatico Una lente semplice, come quella utilizzata da Galileo per i suoi “cannoni”, è afflitta da aberrazione cromatica (aberrazione assiale). Anche una lente ideale, costruita con il vetro più perfetto e virtualmente senza difetti, presenterebbe questo tipo di aberrazione, semplicemente perché la natura della luce e la legge della rifrazione non può esser cambiata! Differenti lunghezze d’onda di focalizzano in punti diversi Onde elettromagnetiche (luce) di diversa lunghezza d’onda vengono focalizzate in punti diversi del fuoco sull’asse ottico, con le lunghezze d’onda maggiori che si focalizzano ad una maggiore distanza dal centro ottico, quelle di lunghezza minore, a distanze minori. Il Doppietto Acromatico accoppia due diversi tipi di lenti, una biconvessa di borosilicio (vetro crown) e una piano concava (vetro flint). Utilizzando lenti aventi diverse proprietà rifrattive, è possibile correggere lo strumento per i due colori, facendo in modo che vengano concentrati nello stesso fuoco. Doppietto acromatico Ci troviamo dinnanzi un rifrattore acromatico. Anche se le immagini sono decisamente più corrette di una lente semplice (rifrattore cromatico), l’immagine fornita da questi strumenti presenta un cromatismo residuo, che fa apparire le immagini delle stelle più brillanti, dei pianeti e del bordo lunare (anche quello dei crateri), orlato da un alone violetto. Questo alone, oltre ad essere fastidioso, riduce il contrasto rendendo meno nitide le immagini. C’è chi trova sollievo al problema utilizzando un filtro giallo paglierino, ma si tratta di un escamotage che non sempre trova consenso unanime. L’aberrazione cromatica può essere ridotta aumentando la focale dello strumento, non era infrequente fino a dieci, quindici anni fa, imbattersi in rifrattori acromatici da 100 mm con rapporti focali di f10 o f15. La lunghezza del tubo risultante, rendeva assolutamente ingombranti e assai poco pratici questi strumenti (un 100 mm f 15 ha una lunghezza di 1500 mm – 100X15 = 1500). Anche la montatura doveva avere una certa robustezza, quindi, oltre ad essere intrasportabile, risultava costoso. Una soluzione – decisamente costosa – a questo problema, è rappresentata dai tripletti apocromatici. Questi splendidi strumenti sfoggiano immagini prive di cromatismo residuo, in quanto riescono a portare nello stesso punto focale diverse lunghezze d’onda. Rifrattore apocromatico Si può raggiungere questo risultato utilizzando diversi tipi di vetro, da quelli alla fluorite (fluoruro di calcio), ai vetri a bassa dispersione (ED). Questi strumenti possono essere lavorati con rapporti d’apertura (diametro per la lunghezza focale), abbastanza forzati, f 5 o – in casi estremi – anche meno; rapporti d’apertura più consoni ai valori dei riflettori. Data l’alta correzione cromatica, e un buon rapporto focale, risultano particolarmente adatti all’astrofotografia a grande campo, con utilizzo di camere CCD dotate di un sensore di grandi dimensioni. Si è parlato di “tripletto apo”, anche se l’apocromaticità non arriva dal numero delle lenti, bensì dal modo con il quale vengono assemblate le stesse. Esistono anche i doppietti semi-apocromatici, risultanti dall’accoppiamento di due lenti, di cui una è a bassissima dispersione (vetro ED), essi non presentano la stessa correzione degli apo, ma in ogni caso superiore agli acromatici; potrebbero essere definiti “super-acromatici”. Impiego I rifrattori acromatici hanno il loro maggiore impiego nell’osservazione e sorveglianza degli oggetti poco estesi, quali i pianeti, la Luna, il Sole e le stelle doppie. I rifrattori apocromatici sono strumenti più universali, possono essere impiegati con profitto sia nell’osservazione planetaria e di quella degli oggetti poco estesi in generale, sia nell’osservazione (visuale e fotografica) del cielo profondo, dove renderanno particolarmente bene – in relazione alla loro apertura – grazie all’ottima trasmissione della luce da parte delle loro lenti, e all’eccellente potere di contrasto, ottenuto grazie a numerosi diaframmi interni. Riflettori Riflettore Newton I telescopi riflettori basano il loro principio di funzionamento sulla riflessione della luce da parte di specchi, opportunamente lavorati e trattati. A differenza dei rifrattori, non presentano alcun cromatismo, in quanto la legge della riflessione (l’angolo di riflessione è uguale a quello di incidenza) presenta lo stesso valore per tutte le lunghezze d’onda. Ci sono altri tipi di aberrazioni che verranno trattate a breve, (aberrazioni extra assiali). Lo schema ottico di un Newtoniano si avvale di uno specchio primario e di uno specchio secondario inclinato rispetto al primo di 45°, che riflette la luce verso il fuocheggiatore. Schema ottico Newton La bellezza di questo schema ottico consiste nella sua semplicità e il basso costo rispetto a schemi diversi (tipo il rifrattore). Uno dei suoi punti più deboli è dovuto all’ingombro: newtoniani aventi diametri superiori a 250/300 mm risultano praticamente intrasportabili a causa dell’ingombro eccessivo. Per ovviare a questo problema è stata inventata la montatura Dobsoniana, (ideata da J. Dobson), la quale unisce la semplicità dello schema ottico newtoniano, con una buona portabilità anche nei diametri generosi essendo smontabile in diverse parti. Lo specchio primario può avere una forma sferica, o parabolica. Gli specchi sferici soffrono . L’ aberrazione di sfericità si ha quando raggi luminosi paralleli all’asse ottico che entrano a diverse altezze nell’obiettivo vanno a fuoco su punti differenti lungo l’asse ottico. Quelli più vicini a quest’ultimo si focalizzano ad una distanza maggiore dall’obiettivo, quelli più lontani in un punto più vicino all’obiettivo. Poichè non tutta la luce riflessa dallo specchio sferico viene concentrata in un unico fuoco, ma viene per così dire sparpagliata, si ha Aberrazione sferica l’effetto di avere immagini non puntiformi ma sfumate. Quando le dimensioni dello specchio sferico primario non sono troppo grandi rispetto alla sua distanza focale, tutti i raggi vengono portati su un unico fuoco. In altri termini per (f) grandi questo tipo d’aberrazione diviene trascurabile. Un’altra tipica aberrazione dei riflettori newtoniani è il coma, così definito perché, in uno specchio parabolico, man mano che ci si allontana dall’asse ottico le stelle assumono l’aspetto di una piccola cometina. Questo avviene perché, come ci si allontana dal centro dello specchio, i raggi di luce vengono focalizzati internamente al punto focale (letteralmente più vicino al centro dello specchio). COMA Un’altra aberrazione potrà essere l’astigmatismo, in questo caso è però un difetto di lavorazione. Astigmatismo Se uno specchio (sferico o parabolico), è stato la lavorato con curvature diverse nei diversi assi, allora potrà verificarsi che i raggi che colpiscono lo specchio nei diversi piani si focalizzino in differenti punti focali, dando luogo al problema. Possiamo renderci conto di questo osservando la figura di diffrazione di una stella ad alto ingrandimento, potremo notare un allungamento in direzioni tangenti, in posizione intra o extra focale. Questo significa che al fuoco la stella non diverrà mai puntiforme, ma assumerà un aspetto a crocetta. Impiego Grazie al favorevole rapporto d’apertura, questi strumenti risultano particolarmente adatti all’osservazione di oggetti deboli, quindi per il profondo cielo. Da un punto di vista fotografico, il coma potrà risultare assai dannoso, in questo caso, un buon correttore di coma potrebbe fare al caso nostro, ma sarà bene utilizzare un correttore (meglio se appositamente progettato), onde evitare il problema della vignettatura. Rapporti d’apertura di F8 si possono essere impiegati per osservazioni planetarie, è quindi errata l’affermazione, secondo la quale questi strumenti siano da evitare per questo impiego. I catadiottrici Schmidt-Cassegrain . Questo strumento è lo Schmidt-Cassegrain. Questo schema ottico utilizza uno specchio primario sferico, (producendo quindi una aberrazione di sfericità), ma nella parte frontale dello strumento, viene posta una lastra correttrice, che, con una forma appositamente studiata, induce aberrazioni sferiche contrarie a quelle dello specchio primario, eliminandole. Alla lastra correttrice è anche affidato il “compito” di sostenere lo specchio secondario. Schmidt-Cassegrain Dato il tipico rapporto d’apertura per questa configurazione ottica (f 10), si potrebbe rendere necessario un buon riduttore di focale, che deve essere scelto con attenzione per non introdurre fastidiosa vignettatura (perdita di luce intorno al campo).