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1Ottica spicciola●●●●●●●La luceLenti e specchiTelescopi e dintorniIl disco di AiryAberrazioniFormule utiliSuggerimentiGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

2Parole importanti● Luce● Campo visivo● Onda● Capacità di● Focaleraccogliere luce●● DiametroPotere risolutivo●● Apertura o rapporto Aberrazionefocale● Figura di diffrazione● Ostruzione● Pupilla d'uscita● Ingrandimento● Estrazione pupillareGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

3La luce è un'onda●●●La luce è radiazioneelettromagnetica(oscillano E e B)Lunghezza d'ondadella luce “visibile” tra i400 e i 700 nanometriSi propaga nel vuoto ein molti altri mezzi“trasparenti”Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

4La luce: ottica geometrica●Legge della riflessione: i = r●Legge di Snell o della rifrazione:n 1sin i=n 2sin tper minimizzare rilfessioni o tramsmissioni indesiderate: trattamenti vari sulle superfici(antiriflesso, ...)Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

5La luce: indice di rifrazione●L'indice di rifrazione “n” è una proprietà delmezzo● Per i materiali “normali” n > 1 (vetro 1,5-1,9)●●Dipende dalla lunghezza d'onda n = n()Dipende dalla velocità della luce nel mezzon= c v●Dispersione!!!Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

6La luce: Principio di FermatUn raggio di luce percorre sempre il camminoche può essere percorso nel tempo minore.Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

7La luce: Principio diHuygens-Fresnelogni punto di un fronte d’onda può essere pensato comeuna sorgente puntiforme di onde con stessa fase,frequenza, ampiezzaDiffrazione!!!Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

8Lenti e specchiGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

9Lenti e specchi●Lenti positive:fanno convergere la luce●Specchi positivi:fanno convergere la luce– Lenti convesse– Specchi concavi●●– Lenti concavo-convesse in cui laconvessità è maggioreLenti negative:fano divergere la luce– Lenti concave– Lenti concavo-convesse in cui laconcavità è maggioreMenischi:la luce non cambia direzione●●Specchi negativi:fanno divergere la luce– Specchi convessiSpecchi piani:cambiano la direzione di tuttoil fascio ottico– Specchi piani– Lenti concavo-convesse in cui lecurvature sono ugualiGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

10Lenti e specchi: caratteristiche●●●FormaDiametroLunghezza Focale / diottriediottria = 1/F1S 1 1 S 2= 1 FGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

11Telescopi●●Sistemi di lenti o specchi per raccogliere econcentrare la luce su una superficie (pianofocale)Compromessi con le aberrazioniGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

12L'immagine di diffrazione●●●●●●Conseguenza della natura ondulatoria della luceL'elemento di immagine più piccolo che l'obiettivopuò fornire (come il pixel)All'aumentare del diametro diventa più piccoloVisibile solo ad alti ingrandimenti (2xDiametro)Disco di Airy + anelli di diffrazione“Impronta digitale” dell'obiettivoGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

13Apertura o rapporto focale●“f/” Rapporto tra Focale e Diametro:f /= F D●●●Determina la luminosità dello strumentoÈ più difficile lavorare ottiche con aperture“spinte” (f/ = 2, f/ = 3) rispetto ad ottiche piùchiuse (f/ = 8, f/ = 9)Gli oculari “lavorano male” con aperture spinte(se non progettati appositamente)Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

14Aberrazioni assiali●●Aberrazione cromatica (rifrattori)Aberrazione sferica●●●Rifrattori acromatici: corretti per = 656 nm e = 486 nmRifrattori apocromatici: corretti per 3 lunghezze d'ondaOttiche asfericheGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

15Aberrazioni extra-assiali●●●Coma (Newton)Astigmatismo (ottiche scollimate)Distorsione (oculari grandangolari)“a barile”, “a cuscino”Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

16Aberrazioni e precisione dilavorazione●●●Le aberrazioni non hanno nulla a che vederecon la precisione di lavorazione dellostrumentoLe aberrazioni sono insite nel progetto otticoSe uno strumento lavora come progettato,allora si dice “limitato dalla diffrazione”Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

17Ostruzione e contrasto●●●●Si parla di ostruzione quando c'è un“ostacolo” che copre l'apertura dellostrumentoPiù luce sui cerchi di diffrazione, meno suldisco di AiryMeno contrastoI rifrattori offrono il miglior contrasto, ma aprezzo di diametri minoriContrasto:Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

18IngrandimentoI= F telF ocul●Un ingrandimento più alto scurisce il Cielo(ma anche il resto dell'immagin diventa più scura!)Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

19Estrazione pupillare●●●●L'estrazione pupillare è la distanza dallalente oculare a cui si forma l'immagineDipende dall'oculareA parità di disegno, l'estrazione pupillarediminuisce con la lunghezza focaledell'oculareSpesso si usano barlow per ottenereestrazioni pupillari elevate(o per mantenere la stessa estrazione pupillare su oculari diversi della stessa serie)Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

20Ingrandimento massimo●●L'ingrandimento massimo è quello che cimostra dettagli di dimensioni della figura didiffrazione del nostro strumentoL'ingrandimento massimo dipende daldiametro del telescopio e dal seeingGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

21Potere risolutivo●●Il più piccolo dettaglio apprezzabileDipende dal diametro e dalla lunghezzad'onda che intendiamo osservarer = 140D(r in secondi d'arco; formula “pessimistica”, alcuni preferiscono usare 120 al posto di 140)Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

22Seeing e potere risolutivo●●●Il seeing può ridurreil potere risolutivoDiametri maggioriosservanoattraverso più celledi turbolenzaDiametri maggiori“soffrono” di piùdegli effetti delseeingGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

23Capacità di raccogliere luce●●Dipende dalla superficie dell'obiettivoDetermina la magnitudine limite chepossiamo osservareM lim=1,85logDad es.● D = 100 mm -> m lim= 12● D = 50 mm -> m lim= 10,3● D = 200 mm -> m lim= 13,3Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

24Campo visivo (FOV)●●Determina la porzione di Cielo che possiamovedereDipende dall'ingrandimento (I) e dal campovisivo apparente dell'oculare (AFOV)FOV = AFOVI=AFOV⋅ F ocFGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

25Campo visivo massimo●Il campo visivo massimo dipende dalla focalee dal diametro del portaoculari (!)31,8: FOV max= 1750F50,8: FOV max= 2800F●●Trucco per scegliere un oculare che dia il campo visivo massimo: moltiplica F ocper AFOV,più è vicino a 1750 (2800 per oculari da 50,8) maggiore sarà il campo visivo ottenuto.MAI comprare oculari Plossl da 40 mm: danno lo stesso FOV dei Plossl da 30 o 32 mm!Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

27Riassunto formuleLegge della Riflessione :Legge di Snell : incidente= riflesson 1sin incidente=n 2sin trasmessoIndice di Rifrazione : n = cv Apertura:f / = F DIngrandimento :I= F telescopioF oculareIngrandimento massimo :I max≃2⋅DPotere risolutivo sec. d ' arco : r = 140DCampo visivo :FOV = AFOVICampo visivo massimo oculari 31,8: FOV max= 1750FCampo visivo massimo oculari 50,8: FOV max= 2800FNOTA: Tutte le lunghezze sono date in mmGerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

28Fonti e Riferimenti●Libri– Walter Ferreri, “Il Libro dei Telescopi”, il Castello ed.– R. B. Thomson, B. Frichman Thomson, “Astronomy per passione”, Apogeo ed.– AA VV, “Come Testare il Proprio Telescopio”, Edizioni Scientifiche Coelum●Siti web– Vari articoli da Wikipedia Italia e USA: www.wikipedia.org●Riviste– Vari numeri di Coelum, Sky & Telescope, Nuovo Orione.Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008

29Contatti e LicenzaVisita il mio sito web:http://gerlos.altervista.orgQuest'opera è stata rilasciata sotto la licenza Creative CommonsAttribuzione-Non commerciale-Condividi allo stesso modo 2.5 Italia. Perleggere una copia della licenza visita il sito webhttp://creativecommons.org/licenses/publicdomain/ o spedisci una lettera aCreative Commons, 559 Nathan Abbott Way, Stanford, California 94305,USA.Gerlando Lo Savio - O.R.S.A. Palermo Riunione Sociale 04/03/2008