Nella seguente lezione parleremo di telescopi nell'ambito degli strumenti ottici. Se tra gli strumenti composti il microscopio ha lo scopo di ingrandire oggetti vicini e molto piccoli, ha lo scopo di poterli semplicemente apprezzare perché non visibili ad occhio nudo oppure per distinguerne meglio i dettagli, un altro strumento composto invece ha la funzione di vedere oggetti molto piccoli e molto lontani e questo strumento è il telescopio. Il telescopio storicamente è stato inventato per poter ingrandire e quindi studiare oggetti che ci appaiono molto piccoli all'infinito, ovvero gli oggetti celesti, stelle, galassie e altri tipi di oggetti astronomici.
Tuttavia i telescopi possono essere anche impiegati dal punto di vista del loro funzionamento ottico per ingrandire oggetti terrestri, quindi non all'infinito ma comunque molto lontani. La funzione principale di un telescopio quindi è quella di ingrandire la dimensione apparente di un oggetto lontano. I telescopi possono essere classificati sulla base del fatto che siano costituiti da lenti, da specchi o da entrambi in rifrattori e riflettori. In particolare i telescopi rifrattori I riflettori sono composti solo da lenti, quindi sfruttano il principio della rifrazione, quindi la legge di Snell per funzionare, mentre i riflettori sfruttano la legge della riflessione, quindi sono composti esclusivamente da specchi. Un altro tipo di telescopi sono quelli catadiottrici, ovvero composti sia da specchi che da lenti.
Sulla base dell'utilizzo classifichiamo quindi i telescopi tra astronomici e terrestri. I telescopi astronomici nascono appunto per osservare oggetti distanti all'infinito, quindi oggetti celesti, mentre quelli terrestri per osservare oggetti non all'infinito ma comunque molto lontani. Ovviamente le caratteristiche richieste nell'una e nell'altra applicazione sono diverse, poiché è indispensabile, ad esempio nell'uso terrestre, non avere inversione dell'immagine.
Questa cosa non è richiesta spesso nei telescopi astronomici dove gli oggetti osservati sono simmetrici, perché sferici quindi dall'apparenza circolare, e hanno delle caratteristiche simmetriche, regolari, per cui non è importante visualizzarli in ordine diretto, dritti oppure capovolti. L'elemento fondamentale del telescopio è sicuramente l'obiettivo. Il telescopio, come abbiamo detto, è composto, quindi è fatto da una parte che funge da obiettivo e da un'altra parte, quindi un altro pezzo, che funge da oculare e che di solito è intercambiabile.
Ricordate che gli oculari sono spesso intercambiabili negli strumenti, quasi sempre. L'obiettivo parla della capacità di raccolta della luce, in particolare più è ampio il diametro, quindi più... Il telescopio si dice che è luminoso perché la capacità di raccolta dei fotoni è alta. Le prestazioni ottiche, quindi dal punto di vista della quantità di fotoni raccolti e quindi della qualità dell'immagine, è tanto più alta quanto più è grande il diametro dell'obiettivo. Parliamo di telescopi rifrattori, ovvero telescopi costituiti da lenti.
I primi fattori sono i più antichi. Già alla fine del 1500 furono inventati i primi prototipi che poi si svilupparono nel 600, soprattutto grazie a Galileo che pare che abbia inventato il primo, anche se ci sono delle opinioni contrastanti anche in merito, visto che anche Huygens in Olanda nello stesso periodo di tempo si occupava di sviluppare quello che poi sarebbe il primo. andato alla storia come il cannocchiale. Parliamo però prima del rifrattore kepleriano, inventato appunto da Keplero, un altro astronomo molto importante, che nella sua configurazione più semplice possiamo immaginare costituito semplicemente da due lenti convergenti che si comportano come le lenti di un microscopio, quindi il rifrattore kepleriano... punto di vista ottico richiama molto il funzionamento che abbiamo già visto nel microscopio.
La prima lente positiva funge da obiettivo mentre la seconda lente, sempre positiva, funge da oculare. Come funziona? Guardiamo a questo schema ottico in basso.
Immaginiamo di avere un oggetto all'infinito, non sull'asse ottico, ma più in alto rispetto all'asse ottico, quindi possiamo rappresentarlo come un fascio di raggi paralleli, tiltati, quindi inclinati rispetto all'asse ottico. Ovviamente, essendo all'infinito, l'obiettivo di questo oggetto creerà un'immagine nel suo fuoco, cioè in questo punto. Se noi mettiamo l'oculare in modo tale che il suo fuoco primario coincida con il secondario dell'obiettivo e quindi in quella che chiamiamo normalmente configurazione telescopica, questo oggetto si troverà esattamente sul piano focale dell'oculare, il che vuol dire che l'oculare di lui creerà un'immagine di nuovo all'infinito.
Ed ecco che questo oggetto può essere osservato in assenza di accomodazione, perché? la sua immagine si crea all'infinito. Guardiamo dal punto di vista geometrico gli angoli che si creano in questo disegno. Allora, abbiamo qui un θ0 che viene formato da chi? Dall'asse ottico e dal raggio che passa per il fuoco primario dell'obiettivo.
Come vedete qui c'è il fuoco primario dell'obiettivo, lente positiva, quindi fuoco primario a sinistra. L'altezza di questo raggio quando tocca la lente è h. che è esattamente l'altezza dell'immagine intermedia che si forma sul fuoco secondario dell'obiettivo, qui ci sarebbe l'f'dell'obiettivo questo però diventa l'oggetto dell'oculare e allora andando a considerare i raggi che entrano nell'oculare vediamo che il raggio che passa per il fuoco secondario dell'oculare, quindi questo qui in rosso forma con l'asse ottico un altro angolo, che qui è indicato come θE, poiché E sarebbe per high piece, poiché l'oculare in inglese si nomina high piece.
Quindi, come vedete, l'angolo sotteso dall'oggetto, e possiamo considerare questo come angolo di riferimento per l'oggetto, è diverso dall'angolo sotteso dall'immagine. In qualche modo quest'angolo descrive l'inclinazione dei raggi che rappresentano l'oggetto, mentre quest'angolo rappresenta l'inclinazione dei raggi che si riferiscono all'immagine. In questo disegno si vede che l'angolo finale, cioè l'angolo dell'immagine, è più grande rispetto a quello dell'oggetto e questa cosa dipende direttamente dal fatto che è stata scelta una focale dell'obiettivo più grande rispetto a quella dell'oculare. Nel telescopio, infatti, la prima. condizione affinché si abbia un ingrandimento maggiore di 1, che è poi quello che si vuole, e che la focale dell'obiettivo sia strettamente maggiore della focale dell'oculare.
L'altra condizione che conosciamo già dal punto di vista dei fuochi, che è la condizione di sistema telescopico, impone che la focale secondaria dell'obiettivo sia uguale alla focale primaria dell'oculare, o meglio il fuoco, il punto che chiamiamo fuoco. secondario dell'obiettivo sia uguale al punto che chiamiamo fuoco primario dell'oculare. Da un altro punto di vista, cioè dal punto di vista delle distanze, questa condizione può essere vista come la somma delle distanze focali di obiettivo oculare che deve essere uguale esattamente alla distanza a cui si trovano le due lenti, che qui si chiama T per l'appunto.
Noi sappiamo che... non è possibile attribuire a un sistema telescopico di due lenti un unico valore di focale effettiva ed ecco perché i sistemi telescopici vengono detti afocali ma questo l'avevamo già introdotto, questo concetto di sistema afocale l'avevamo già introdotto nell'ambito dello studio dei sistemi di due lenti sottili se vi ricordate bene andiamo avanti guardiamo diciamo una rappresentazione semplificata di quello che abbiamo detto prima considerando soltanto i raggi che passano per il centro dell'obiettivo e dell'oculare che come noi sappiamo non vengono deviati in questo schema è riprodotto lo stesso comportamento che abbiamo già visto ma in un caso di oggetto non esattamente all'infinito Molto lontano, come vedete, perché questo aggetto AB è lontano dal telescopio, è oltre due volte il fuoco dell'obiettivo, però non è all'infinito. Perché questo disegno?
Perché voi abbiate un'idea di una rappresentazione. del sistema dal punto di vista della formazione oggetto-immagine anche quando l'oggetto non si trovi all'infinito, quindi possa essere inizialmente rappresentato con una freccina come siamo abituati a fare. Quindi l'oggetto AB si trova distante dall'obiettivo nell'intervallo aperto, come vedete, il che vuol dire che la sua immagine si creerà in quello che è l'intervallo chiuso dei fuochi secondari dell'obiettivo. ovvero tra F'B e 2F'B che qui non è rappresentato.
Questa immagine intermedia, B'B'è l'oggetto dell'oculare, ma poiché va alla condizione telescopica, ovvero F'obiettivo uguale a F dell'oculare, si ha che questo oggetto per l'oculare è un oggetto in posizione intrafocale. Voi sapete che una lente positiva con un oggetto in posizione intrafocale genera un'immagine dritta, ingrandita, a sinistra dell'oggetto. In questo caso è stata messa qui, in questa posizione assolutamente casuale, semplicemente per mostrarne le sue caratteristiche. In pratica stiamo dicendo che, dato un oggetto orientato dall'asse ottico verso l'alto, l'immagine finale di un telescopio chiebleriano è invertita. Ingrandita sì, ma è invertita.
Questo fa sì che... Questo tipo di telescopio non possa essere usato per osservazioni terrestri, poiché immaginate di dover osservare in una riserva faunistica, non lo so, un occello, un animale, che è molto lontano da voi. Beh, con questo telescopio voi lo vedreste capovolto, il che non è esattamente comodo, né quello che uno spera di vedere attraverso lo strumento. Pertanto questo è un telescopio di utilizzo prettamente astronomico. Ovviamente!
La configurazione con due lenti è quella più semplice. I telescopi kepleriani in commercio di tipo amatoriale per lo più sono costituiti da un sistema molto più complesso, fatto di più lenti per limitare le aberrazioni. Tuttavia, il comportamento dal punto di vista della formazione dell'immagine è possibile schematizzarlo esattamente come abbiamo appena visto.
Adesso parliamo dell'ingrandimento che il telescopio kepleriano opera. Guardiamo all'immagine precedente, cercando di trovare una relazione che mi parli dell'ingrandimento angolare già introdotto per il microscopio composto. Ricordo che l'ingrandimento angolare non è altro che la tangente di un angolo che si riferisce all'immagine fratto una tangente di un angolo che si riferisce all'oggetto. È leggermente diversa la definizione rispetto. al microscopio composto perché lì come riferimento per l'oggetto prendevamo l'angolo sotteso dall'oggetto in questione a distanza di punto prossimo.
Qui invece non è necessario porre un riferimento come nel microscopio con il punto prossimo perché abbiamo un angolo ben definito per l'oggetto che, come vi dicevo in questo disegno, è rappresentato all'interno del triangolo che si forma tra il raggio rosso, che è quello che passa per il fuoco dell'obiettivo, e l'asse ottico. Ora, questo angolo θ0 non è altro che la focale dell'obiettivo, come vedete, questa che qui si chiama FO, è l'altezza appunto di questo raggio quando interseca la lente. In particolare la tangente di θ0 sarà uguale a h a tetro opposto, quindi h fratto impatto focale obiettivo.
Da questo punto di vista, quindi dal punto di vista dell'immagine, la tangente dell'angolo di riferimento per l'immagine, quindi la tangente di θE, sarà la focale dell'oculare, vedete questa qui, FE, relazionata all'altezza del raggio rosso sull'oculare, in che modo? Vedete che il cateto opposto all'angolo θE è H, e quindi la tangente di θE sarà h fratto la focale dell'oculare. Mettendo assieme queste due relazioni, che sono scritte qui, e tenendo in conto del fatto che c'è un'inversione della direzione tra oggetto e immagine, che noi vogliamo annullare perché ci interessa l'ingrandimento dal punto di vista del modulo, quindi verrebbe fuori nei calcoli un segno meno, che annulliamo mettendo appunto un meno qui, si ha che il rapporto tra la tangente di θE e la tangente di θO non è altro che meno h fratto f o c per F o B su H, ma H può essere semplificata e scopriamo semplicemente che l'ingrandimento non è altro che il rapporto tra la focale dell'obiettivo e la focale dell'oculare poiché questo numero deve essere maggiore di 1 in modo da ottenere un ingrandimento concreto, reale, dell'oggetto che stiamo osservando Questo vuol dire che la focale dell'obiettivo, cioè il numeratore di questa frazione, deve essere maggiore del denominatore. In particolare deve essere molto maggiore. Tanto più grande è la focale dell'obiettivo fratto quella dell'oculare, tanto più lo strumento sarà in grado di ingrandire l'immagine rispetto all'oggetto.
Facciamo un esempio. Se prendiamo un telescopio amatoriale, poiché questi... Questa configurazione viene spesso usata in telescopi di tipo amatoriale, visto che è un po'datata e come vedremo a breve, i telescopi per ricerca, quelli più grandi, sono di tipo riflettori, non refrattori.
Potete pensare alla focale dell'obiettivo come alla distanza che c'è tra obiettivo e oculare, in pratica il tubo stesso del telescopio ha una lunghezza circa pari a quella dell'obiettivo, quindi è come dire la focale dell'obiettivo è la distanza che c'è tra queste due lenti quindi supponendo di avere un telescopio, un tubo di telescopio lungo un metro, la focale dell'obiettivo è circa un metro in questa configurazione se lo accoppiamo con un oculare che ha una focale di due centimetri ad esempio, perché le focale degli oculari sono sempre dell'ordine del centimetro qui avremo un rapporto tra un metro fratto 0,02 metri, cioè 2 cm, che dà come risultato 50 per, ovvero 50 ingrandimenti, il che vuol dire che diminuendo questo valore qui, quindi prendendo un obiettivo con una focale ancora più piccola, quel telescopio sarà in grado di fornire un ingrandimento ancora maggiore. Ricordando che quindi in questa configurazione l'immagine finale, che è a secondo, b secondo, è invertita rispetto all'oggetto iniziale che è a b, Guardiamo a questa variante del telescopio chiaveriano con una lente inserita tra obiettivo e oculare detta lente raddrizzatrice. Qui c'è uno schema di questo sistema tra i lenti e qui giù vi ho fatto uno schema semplificato con le rappresentazioni classiche che siamo abituati a vedere delle lenti sottili.
Questo sistema permette alla configurazione kepleriana di avere un'immagine finale che sia dritta rispetto all'oggetto. Guardiamo come è posta la lente raddrizzatrice, poiché tale lente deve essere innanzitutto positiva e poi posizionata esattamente a una determinata distanza e dall'obiettivo e dall'oculare. per verificare la condizione che ci interessa, quindi di fornire un'immagine dritta come l'oggetto. Come vedete da questo schema, la lente è posizionata in modo tale che questi due punti coincidano, ovvero il fuoco secondario dell'obiettivo coincida con due volte il fuoco primario della lente. Da questo lato, invece, la condizione è questa qui, ovvero il fuoco dell'oculare deve coincidere con due volte il fuoco secondario della lente.
Perché questo? Immaginiamo di avere un oggetto all'infinito rivolto verso l'alto, o comunque non sull'asse ottico come vedete, quindi più in alto rispetto all'asse ottico. Questo oggetto qui è rappresentato solo con due raggi cardinali caratteristici che sono quello centrale che passa per il centro dell'obiettivo e quello focale che passa da FOB. Questi due raggi, da definizione, poiché l'oggetto è all'infinito, vanno esattamente in questo punto, cioè l'immagine si forma sul fuoco secondario dell'obiettivo. Tale punto però è anche 2FL, quindi esattamente il doppio della focale della lente rattrizzatrice.
Noi sappiamo, dalle regole degli intervalli nella formazione delle immagini, che una lente positiva con un oggetto posto su due volte il suo fuoco primario genera un'immagine che è invertita rispetto all'oggetto, ed è esattamente su due volte il suo fuoco secondario, quindi su 2F'L. Ora, questa immagine generata dalla lente raddrizzatrice può essere vista anche come l'oggetto dell'oculare. E per l'oculare questo oggetto è esattamente nel piano focale, cioè su F o C.
Da definizione, quindi, oggetto nel fuoco primario, immagine all'infinito. L'inclinazione dei raggi che rappresentano l'oggetto iniziale è simile all'inclinazione dei raggi che rappresentano l'immagine. Questo vuol dire che non c'è stata un'inversione dell'immagine.
Ora, per una visualizzazione migliore potreste anche immaginare che questo oggetto iniziale non sia esattamente all'infinito, ma sia molto lontano dall'obiettivo, quindi oltre 2f obiettivo, ma non esattamente all'infinito. La sua immagine, quindi, l'immagine creata dall'obiettivo di questo oggetto, non sarebbe esattamente in questa posizione qui, ma leggermente più avanti, poiché è la condizione. di formazione dell'immagine ci dice che se l'oggetto è nell'intervallo aperto l'immagine va in quello chiuso per le lenti positive quindi vuol dire che dovete immaginare questo oggetto A'B'leggermente spostato qui a destra questo intervallo per la lente raddrizzatrice è l'intervallo chiuso e quindi l'immagine che di questo oggetto o immagine intermedia formerebbe la lente raddrizzatrice andrebbe non esattamente qui sul fuoco dell'oculare, ma leggermente più a destra, quindi nel caso che stiamo considerando questo a secondo sarebbe leggermente a destra.
Leggermente a destra vuol dire nell'intervallo che noi chiamiamo intrafocale dell'oculare, il che vuol dire che l'immagine finale del sistema sarebbe dritta, virtuale, a sinistra dell'oggetto, quindi molto lontana dall'oculare, in questa zona qui, dritta e ingrandita rispetto ad a secondo o bisecondo. Abbiamo visto quindi che le condizioni, che sono qui riportate nel riquadro giallo, per avere un sistema chiopleriano che non inverta l'immagine finale rispetto all'oggetto, sono le condizioni sui fuochi della lente positiva raddrizzatrice. Questo può essere utile? se si vuole usare questo strumento per osservazioni terrestri ad esempio ma l'inconveniente è che l'aggiunta di questa lente in mezzo penalizza molto le dimensioni dello strumento perché come vedete rispetto alla condizione precedente in cui questo punto qui F'o P coincideva con F o C c'è tutta questa distanza in più aggiunta nello strumento che è esattamente 4 volte la focale della lente scelta.
Benissimo, vediamo adesso l'altro tipo di rifrattore che è noto come galileiano, poiché è stato inventato da Galileo all'inizio del 1600. Questo rifrattore è stato inventato proprio per ovviare al problema del kepleriano dell'immagine invertita, infatti è ancora molto usato per osservazioni terrestri. ad esempio di tipo naturalistico, e viene comunemente detto cannocchiale. In questa configurazione semplice, che è quella di base più semplice da capire, si vede che il rifrattore galileano è formato da solo due lenti al minimo, un obiettivo positivo e un oculare negativo. In questa modalità ottica il sistema fornisce un'immagine dritta.
Le condizioni rimangono quelle viste precedentemente nel Galileiano. FOB deve essere maggiore di FOC in modulo, ovviamente perché qui ci sono dei segni negativi a causa del fatto che l'oculare è rappresentato da una lente negativa. Questo, come abbiamo visto prima, serve per garantire un ingrandimento maggiore di 1. La condizione sui fuochi che può essere letta come una condizione sulle focali.
Dal punto di vista dell'ingrandimento non c'è alcuna differenza, quindi il procedimento per ottenere l'ingrandimento di questo telescopio, dal punto di vista geometrico, è identico a quello del Kepleriano, quindi la conclusione è sempre la stessa. In un telescopio l'ingrandimento lo ottenete facendo il rapporto tra la focale dell'obiettivo e quella dell'oculare. Nello schema in basso invece potete vedere il perché. dell'immagine finale dritta.
Allora l'obiettivo è positivo e l'oculare è negativo, per cui la condizione telescopica, come vedete, che è questa, F'B uguale ad F'C, si trova alla fine del sistema, quindi a destra dell'oculare. Supponiamo di avere un oggetto molto lontano dal nostro sistema, e quindi un oggetto AB, che ovviamente deve essere rappresentato al finito e non all'infinito, altrimenti questo disegno non si potrebbe costruire. Quindi l'oggetto iniziale è AB, come vedete, ed è oltre 2F o B. L'obiettivo, poiché l'oggetto per lui è nell'intervallo aperto, genererà un'immagine a'b'nell'intervallo chiuso, vedete, abbastanza vicino al fuoco secondario, qui. Ora, questa immagine intermedia a'b'è anche l'oggetto dell'oculare.
L'oculare però è una lente negativa e voi sapete che le lenti negative hanno, con oggetti virtuali, una serie di casi possibili. In questo caso, probabilmente, questo oggetto. sarà visto dall'oculare come nel suo intervallo chiuso dei fuochi, poiché questo oggetto è molto lontano, quindi questa immagine a'B'sarà oltre F o C, ma non tanto distante, quindi l'oculare vede un oggetto virtuale nel suo intervallo chiuso dei fuochi primari.
Genererà quindi un'immagine nell'intervallo aperto dei fuochi secondari, quindi molto distante da lui, virtuale, dritta, rispetto all'oggetto iniziale perché è invertita rispetto all'immagine intermedia e qui l'immagine finale è rappresentata da a'o b'. Ovviamente questo disegno è molto schematico, voi dovete immaginare di porre ab molto lontano, avere a'o b'quasi su f o c e poi riottenere una a'o b'virtuale molto lontano praticamente. Anche l'immagine finale stiamo dicendo che alla fine risulterà all'infinito.
I telescopi riflettori utilizzano esclusivamente specchi concavi e convessi, anche piani talvolta vedremo, e non utilizzano lenti che invece sono impiegate, come abbiamo visto, nei telescopi rifrattori. L'utilizzo degli specchi comporta numerosi vantaggi. Il primo è l'eliminazione dell'aberrazione cromatica.
Infatti noi sappiamo che l'indice di rifrazione varia con la lunghezza d'onda della luce, quindi tutte le volte che si impiega un materiale trasparente, quindi una lente, le diverse componenti cromatiche vengono focalizzate in punti leggermente diversi l'uno dall'altro e questo comporta il fenomeno della dispersione che è un effetto indesiderato e che quindi indichiamo con il termine aberrazione cromatica. Gli specchi quindi sono esenti da aberrazione cromatica. Gli specchi di grandi dimensioni inoltre possono essere costruiti molto più facilmente rispetto alle lenti di grandi dimensioni. In generale, tra l'altro, quando si costruisce una lente di grandi dimensioni, la massa del vetro diventa talmente importante, talmente rilevante, da deformare la lente stessa dopo che gli sia conferita la forma desiderata, la forma necessaria all'interno dello strumento.
Quando il vetro si raffredda, subisce stress di tipo termico e quindi deformazioni che riducono la qualità ottica della lente. Questo succede anche negli specchi, ma negli specchi, sebbene siano di grandi dimensioni, lo specchio è composto soltanto da uno strato molto sottile di vetro e quindi questo effetto è sempre minimo, minimizzato rispetto a un'analoga lente dello stesso diametro. Inoltre gli specchi di grandi dimensioni possono essere sostenuti, come vedremo, da più parti della loro superficie, soprattutto dalla parte posteriore del retro.
Mentre la lente in uno strumento rifrattore, come quelli che abbiamo visto nella lezione precedente, essendo posizionata all'apertura del telescopio, può essere sostenuta esclusivamente sui bordi. Nei telescopi riflettori... La parte più pesante è certamente lo specchio primario, come vedremo nelle prossime slide, ed è uno specchio concavo, che tuttavia è localizzato, quindi deve essere posizionato, sempre alla base del telescopio, rendendo quindi lo strumento molto più stabile. Negli strumenti rifrattori abbiamo visto che le lenti invece sono a monte del telescopio, quindi sulla bocca di apertura, e questo destabilizza molto la meccanica.
E' circa di un metro di diametro ed è quella del telescopio Yerkes. Gli specchi principali invece dei due riflettori più grandi attualmente esistenti al mondo, che sono i telescopi gemelli Keck e Leuai, hanno un diametro pensate di 10 volte maggiore, ovvero di 10 metri circa. Questi specchi però non sono delle strutture uniche, sono costruite da segmenti di specchio, quindi sono detti specchi tassellati o segmentati perché degli specchietti più piccoli vengono montati tutti assieme a creare il profilo desiderato su un diametro molto maggiore pensate che il telescopio riflettore che attualmente in costruzione e sarà il più grande del mondo quando sarà finito, il telescopio ILT avrà uno specchio di 39 metri di diametro sempre segmentato e questo specchio telescopio si troverà in Cile, negli altopiani del Cile. Qui c'è un'immagine dei telescopi Keck, come vedete, alle Hawaii, che attualmente sono i più grandi del mondo, di tipo riflettore, due cupole gemelle identiche, all'interno ci sono i due telescopi, come vedete lo specchio è alla base della struttura, come vi dicevo, sostenuto da tutta una serie di bracci meccanici sul retro. poi qui davanti c'è uno specchio secondario che adesso capiremo come funziona, in questa configurazione c'è anche un terziario, ma in ogni caso la cosa importante è che il primario è sempre sul retro che l'apertura come vedete è effettivamente aperta, cioè non c'è niente qui che ostruisce il passaggio della luce, questo può essere anche come dire uno svantaggio a volte perché nei telescopi riflettori poiché l'apertura è effettivamente priva di un'ostruzione passa la luce ma passa anche la polvere, passano degli altri materiali che si depositano sullo specchio e penalizzano la qualità ottica dello strumento.
C'è da dire però che in ogni caso per quanto possa essere penalizzata da questi fattori la qualità ottica dello strumento ad esempio gli specchi non hanno mai l'ingiallimento. che subiscono le lenti e quindi la quantità di luce che entra nello strumento anche al passare del tempo è sempre uguale se si provvede magari a una pulizia costante dello specchio. Bene, vediamo le configurazioni più importanti dei telescopi riflettori. La configurazione Newton è una configurazione molto usata soprattutto nei telescopi amatoriali quindi non tanto nei telescopi di ricerca.
perché costruttivamente è anche molto economica. Com'è fatto questo strumento? Qui c'è l'apertura, come vedete che corrisponde nell'immagine a questa zona qui.
Alla base abbiamo lo specchio primario, che è uno specchio concavo a forma di paraboloide. Il fuoco del primario sarebbe a una certa distanza dallo specchio. che potete considerare più o meno come la lunghezza del tubo, ma in mezzo è posto uno specchio piano a 45 gradi, allo scopo di fare cosa? Allo scopo di spostare la zona in cui si osserva l'oggetto, quindi dove si pone l'occhio, in una posizione a 90 gradi rispetto all'asse ottico dello strumento, quindi qui l'asse ottico è orizzontale l'oculare viene posto a 90 gradi in questa zona qui.
Questo specchietto è piano, quindi non ha alcuna focale, e quindi la focale dello strumento non cambia in funzione di questo specchietto qui, semplicemente c'è una rotazione del fuoco. Quindi nell'immagine, come vedete, l'occhio viene posizionato a 90 gradi, quindi questa è l'apertura dello strumento e quindi il cielo è in questa direzione, l'oggetto da osservare è in questa direzione, mentre... l'osservazione avviene lateralmente rispetto al tubo del telescopio come vi dicevo questa configurazione è abbastanza standard e si trova comunemente nei telescopi acquistabili amatorialmente perché costruttivamente insomma è abbastanza semplice da ottenere quindi i prezzi sono molto contenuti la configurazione gregoriana è ormai abbastanza in disuso in realtà non esistono più telescopi costruiti con questa configurazione però è interessante perché storicamente questo è il primo telescopio in cui compaiono due specchi entrambi curvi abbiamo visto nel Newton che il primario è curvo e il secondario è piatto quindi la focale del telescopio è semplicemente la focale del primario invece qui abbiamo uno specchio primario sempre con una forma da paraboloide, e poi qui, sempre sull'asse ottico, abbiamo uno specchio secondario, che è sempre curvo ed è un ellissoide concavo.
In pratica le due concavità di primario e secondario si guardano. Cosa succede? Qual è il cammino ottico all'interno dello strumento?
Quindi qui abbiamo l'apertura, che effettivamente è priva di istruzioni, quindi effettivamente è aperta, passa la luce, qui c'è il primario, che la riflette. dove? Nel suo fuoco, in questo schema, in questo punto qui.
La luce quindi qui si interseca, diverge nuovamente verso il secondario e il secondario la fa convergere al di fuori della struttura sul retro del primario, contando che nel primario è stato praticato un forellino, quindi il primario è bucato in pratica qui. Quindi la luce va a riconvergere in questo punto, più o meno in questo punto. si fa coincidere il fuoco dell'oculare in modo da avere l'immagine nuovamente all'infinito. La focale di questo strumento non è esclusivamente la lunghezza focale del primario, poiché qui anche il secondario è curvo e contribuisce alla focalizzazione dei raggi. Non è nemmeno la somma delle due focali in realtà.
Dovete vederla così. Sarebbe in pratica la focale del primo, come vedete, specchio. più un pezzo del cammino ottico che c'è tra il secondario e la posizione in cui si forma l'immagine, ovvero qui. Ovviamente questa si chiama focale effettiva dello strumento e non è di semplice calcolo, dipende ovviamente dalla distanza a cui si mette il secondario dal primario e dipende anche dalle diverse configurazioni. In ogni caso è interessante capire che a parità di lunghezza del tubo e quindi di lunghezza dello strumento, uno strumento gregoriano avrebbe una focale più lunga, quindi il valore della focale effettiva sarebbe più alto rispetto a un telescopio newtoniano, questo che abbiamo visto precedentemente, perché qui la focale è esattamente la distanza, la focale dello strumento sarebbe la focale del primario, e quindi è esattamente la distanza tra lo specchio primario e il suo punto di fuoco, quindi questo segmento nel disegno.
che potete assumere essere anche la lunghezza del tubo. Qui invece la focale è sia la focale del primario e, non esattamente, ma quasi la focale del secondario assieme. Quindi è un valore molto più grande e voi sapete che dalla focale dell'obiettivo dipende l'ingrandimento di un telescopio, che vuol dire che è a parità. di lunghezza del tubo, questo strumento è in grado di fornire ingrandimenti maggiori rispetto al Newton. La configurazione Cas-Gren è quella più usata sia in telescopi amatoriali di buona qualità che nei telescopi di ricerca.
Questa configurazione qui è particolarmente interessante perché fornisce degli ottimi ingrandimenti, quindi è uno strumento che è... pur avendo dimensioni ridotte fornisce un alto numero di ingrandimenti la struttura è molto compatta quindi è molto stabile anche da movimentare nel momento in cui si vuole seguire un oggetto nel cielo e spesso infatti come vedete in questa immagine è fornito di un motorino elettronico per il puntamento vediamo come è fatto quindi questo è uno specchio primario come vedete parabolico la luce in questo caso viene da destra il tubo potete immaginare che finisca qui dove c'è il secondario appunto che nell'immagine si vede e dove c'è questo cerchietto qui questa ostruzione qui quindi la luce entra nel primario viene focalizzata nel fuoco del primario che cade a una certa distanza per esempio qui ma prima di arrivare nel fuoco impatta su un secondario che questa volta è convesso come vedete ed è iperbolico, a forma iperbolica e questo specchio fa convogliare la luce dietro il primario su cui appunto è stata apportata un'apertura, quindi anche in questo caso lo specchio primario ha un fuoro sul retro quindi questo specchio fa convergere di nuovo i raggi qui e qui viene posto il fuoco dell'oculare in modo tale da avere l'immagine nuovamente all'infinito come si vede da questo schema in basso Quindi come vedete qui avete un primario concavo e un secondario convesso. Il cammino ottico è molto lungo nonostante la dimensione molto compatta dello strumento, il che vuol dire che anche uno strumento molto molto piccolo, come vedete, molto compatto, vi fornisce un alto numero di ingrandimenti.
Come vedete il fatto che ci sia il secondario in mezzo allo strumento sia nella configurazione Casgrain che in questa, che è quella gregoriana, implica che c'è una certa quantità di luce che viene bloccata rispetto a quella che forma l'immagine. Però dovete considerare che è sempre una percentuale abbastanza minima rispetto a tutta l'apertura. Certamente è un fattore da considerare, ma comunque non impatta molto sulla qualità dell'immagine questa faccenda qui.
l'altra cosa interessante è che comunque non ci sono zone di primario che non vengono utilizzate perché anche sul primario è posizionata, come vedete, è localizzata un'apertura quindi per un'apertura qui alla bocca dello strumento corrisponde un'apertura anche qui sul primario e quindi non ci sono zone di specchio primario che non sono utilizzate nella formazione dell'immagine Questa configurazione CASGRAN è quella più comune, questi telescopi amatoriali che hanno questa configurazione sono di buona qualità e sono spesso anche abbastanza costosi, ma in ogni caso questa configurazione è anche spesso usata nei telescopi di ricerca. Una modifica di questa configurazione, che la semplifica in qualche modo e la migliora anche, è quella detta Schmidt-Casgren perché Schmidt? perché questo telescopio a tutti gli effetti è un telescopio Casgren e quando parliamo di Casgren intendiamo sempre due specchi curvi, uno concavo e uno convesso e lo specchio primario forato, quindi con il punto di osservazione dietro il primario in pratica ma in questa configurazione i due specchi sono semplificati perché sono semplici specchi sferici e l'apertura diciamo dell'apertura del telescopio, quindi a monte del telescopio, si trova una lente particolare che viene letta lente di Schmidt. Quindi questo telescopio, a differenza di quello precedente, è chiuso, quindi qui la polvere non entra, per intenderci.
Questa lente qui ha lo scopo di correggere l'aberrazione sferica che viene introdotta dalle due superfici sferiche degli specchi, quindi la struttura a livello ottico è molto semplice, perché sono superfici sferiche. l'inconveniente sarebbe l'introduzione dell'aberrazione sferica ma questa lente la lente di Schmidt è posizionata spesso qui all'apertura dello strumento ma a volte viene anche posizionata davanti al primario dipende dalla configurazione in ogni caso questa lente è disegnata e progettata apposta con una forma sferica come vedete qui c'è un'esasperazione della forma Chiaramente non è così curva la lente, però per farvi capire che è una lente asferica, progettata quindi, disegnata appositamente per correggere l'operazione asferica introdotta dai due specchi dell'obiettivo. Questa configurazione è tanto compatta quanto quella precedente e ovviamente ha dei difetti, perché come ho detto precedentemente, introdurre una lente vuol dire penalizzare la quantità di luce che entra. è perché la lente assorbe, è perché la lente si ingiallisce qui la struttura è un po'più pesante perché la lente introduce del peso sulla apertura del telescopio però diciamo con il vantaggio di avere un design interno molto semplice e quindi anche costruttivamente questo strumento risulta più semplice da creare in quest'ultima slide Alcune configurazioni modificate di quelle che abbiamo visto e altre che vengono usate nei telescopi di ricerca, giusto per avere un'idea che non sono solo queste 3-4 che vi ho mostrato, ma ce ne sono molte altre. Vedete qui c'è lo Schmidt che avevamo detto, che è alla lente davanti, poi c'è un Richey-Cretienne, questa è la configurazione del telescopio che abbiamo qui all'Università di Bologna, che è localizzato.
all'Oiano, sull'Appennino bolognese e poi ce ne sono degli altri, l'Arceliano, il Marsen, insomma anche voi potreste disegnare una nuova configurazione da telescopio nel momento in cui vi interessasse la questione ovviamente e studiaste il modo per farlo comunque le configurazioni dei telescopi chiaramente sono molteplici e se ne vengono a creare di nuove a seconda dei vari target quindi delle varie necessità che si hanno volta per volta nell'osservazione del cielo