BREVISSIMI APPUNTI DI OTTICA

1. BREVISSIMI APPUNTI DI OTTICA • Prima di iniziare, è doveroso, non me ne vogliano gli esperti, chiarire alcuni semplici concetti relativi alle ottiche in generale, senza i quali proseguire non avrebbe significato. • Quanto appresso sarà esposto senza alcun rigore scientifico, ma spero abbastanza comprensibile da tutti.

2. Prima di affrontare l’argomento “oculari” è opportuno dare un’occhiata agli “obiettivi”

3. OBIETTIVO Si definisce obiettivo, qualsiasi lente, specchio, sistema ottico, capace di mettere a fuoco un insieme di punti tutti sullo stesso piano

4. Gli obiettivi possono essere: • DIOTTRICI: costituiti da lenti • A SPECCHIO: costituiti da specchi • CATADIOTTRICI: costituiti da lenti e specchi

5. LE PRINCIPALI CARATTERISTICHE DI UN OBIETTIVO SONO:LUNGHEZZA FOCALEDIAMETRO

6. LUNGHEZZA FOCALE • Si definisce “lunghezza focale” la distanza tra il centro della prima lente ed il fuoco dell’obiettivo Prima lente fuoco Lunghezza focale

7. DIAMETRO: SI DEFINISCE DIAMETRO LA DISTANZA TRA DUE PUNTI OPPOSTI DELLA LENTE O SPECCHIO

8. DALLA RELAZIONE DI QUESTE DUE CARATERISTICHEDERIVA IL RAPPORTO “f” O LUMINOSITA’ Lunghezza focale f diametro

9. Luminosità, apertura, o rapporto “f” • Es: diametro dell’obiettivo 10cm; • Lunghezza focale 500 cm • L’obiettivo sarà “aperto” ad f 5

10. Se l’obiettivo ha questi dati, quanto sarà il rapporto “f”? Lunghezza focale dell’obiettivo cm 100Diametro dell’obiettivo cm 10

11. RISPOSTA lunghezza 100 cm f 10 diametro 10 cm

12. LUNGHEZZA FOCALE DELL’OBIETTIVO E CAMPO RIPRESO

13. Piano focale dell’obbiettivo

14. Che cosa è un oculare? L'oculare è quel dispositivo ottico che consente di vedere l'immagine formata sul piano focale dell'obiettivo

15. Il primo oculare • Il primo oculare era costituito da una semplice lente piano/convessa (positiva). Aveva un campo apparente larghissimo, ma tutte le aberrazioni conosciute. Con il perfezionamento delle tecniche di costruzione e progetto, si costruiranno oculari sempre più “corretti”che vedremo in queste note.

16. Come tutti i sistemi ottici, anche gli oculari si distinguono per la loro configurazione ottica, accuratezza di costruzione e qualità delle lenti. Di seguito accenneremo ad alcune di queste caratteristiche, che data la vastità dell’argomento saranno trattate molto sommariamente.

17. Lunghezza focale di un oculare • Generalmente misurata in millimetri, si trova stampigliata sull’oculare stesso. (es. Or 6mm) • Un metodo empirico per determinare la lunghezza focale, se non conosciuta, è di provare a guardare un oggetto dal lato dove l’oculare si inserisce nello strumento e calcolare con una certa approssimazione la distanza tra la prima lente e l’oggetto quando si vede a fuoco

18. L’oculare “vede” il campo focale in relazione alla sua lunghezza focale ed al suo campo apparente. Gli esempi che seguono considerano oculari che hanno focali diverse ma lo stesso campo

19. Se l’oculare ha una focale lunga, vede il campo focale da lontano, quindi lo vede tutto o quasi

20. Se l’oculare ha una focale corta, “vede” il campo focale da vicino, quindi ne vede una parte

21. Concetto d’ingrandimento • Se osserviamo la Luna piena ad occhio nudo, la vediamo come un disco che sottende un angolo di mezzo grado. • Se la guardiamo con uno strumento che fornisca 10 ingrandimenti, la vedremo come un disco di 3 gradi e mezzo. In definitiva è come se avessimo avvicinato la Luna di 10 volte

22. Ingrandimento (X)semplice formula per determinare gli ingrandimenti di un sistema obiettivo/oculare Lunghezza focale dell’obiettivo X L.f. dell’oculare

23. Campo apparente • Se osserviamo uno scritto attraverso uno schermo posto sempre alla stessa distanza e che abbia due fori, uno piccolo ed uno grande, vedremo lo scritto sempre della stessa dimensione, (stesso ingrandimento) ma, attraverso il foro più grande vedremo più righe e lettere. (oculare con stessa lunghezza focale ma campo maggiore)

24. Un po’ di storia Nel 1703 il Sig: Huygens progettò questo oculare formato da due lenti piano/convesse. È chiaro come questo oculare, non avendo un “doppietto” soffrisse di aberrazione cromatica ed altro

25. Oculare di Kellner Nel 1849 viene inserita da Kellner una doppia lente in uscita. Applicando il principio che vetri diversi hanno indici di rifrazione diversi, costruendo ed accoppiando due lenti, si correggono le aberrazioni cromatiche. E’ un bel passo avanti!

26. Oculare di Plossl Nel 1860, il sig. Plossl, risolve molto bene la situazione progettando un oculare sia con la lente di campo che quella oculare doppia. Si tratta di un dispositivo assai corretto con un buon campo apparente

27. Oculare ortoscopico Nel 1880 il sig. Abbe inventa l’ortoscopico (OR). Si tratta di un tripletto come lente di campo ed una piano/convessa come lente oculare

28. Oculare di Konig Variante di Konig. Si tratta di un oculare semplice con campo sufficientemente grande. La lente di campo è un doppietto con la prima negativa

29. Oculare di Erfle Nel 1917 il Sig. Erfle aggiunge tra i doppietti di Plossl una lente biconvessa aumentando il campo apparente fino a ben 70 gradi

30. Gli oculari di oggi E’ chiaro che oggi gli oculari hanno subito delle migliorie dovute non tanto alle configurazioni, ma soprattutto alla qualità delle lavorazioni ottiche relative alle lenti ed alla qualità dei vetri impiegati nella fabbricazione delle stesse.

31. Oculari a lantanio • Il lantanio è un metallo che si trova in particolari terre chiamate lantanidi. • Mescolate con vetri ottici conferisce al prodotto “lente” un indice di rifrazione anomalo. Queste lenti vengono impiegate per la costruzione di oculari con meno superfici (meno lenti) e quindi con un potere di trasmissione della luce migliore.

32. Bisogna ancora considerare altre caratteristiche:la pupilla d’uscita; l’estrazione pupillare; i trattamenti antiriflesso.

33. Pupilla d’uscita • La pupilla d’uscita dipende dal complesso obiettivo/oculare. • E’ il rapporto tra il diametro in mm dell’obiettivo e gli ingrandimenti forniti dal complesso. • Il classico binocolo 10x50 produce una pupilla d’uscita di 5 mm • 50 (diametro dell’obbiettivo) 5mm • 10 (ingrandimenti) Un telescopio da 20 cm di diametro a 200 ingrandimenti ha una pupilla d’uscita idi un mm

34. Da ciò deriva un’altra considerazione. Raddoppiando gli ingrandimenti di un sistema obiettivo/oculare, la luce che “entra” nella pupilla dell’occhio diminuisce non della metà ma di 4 volte essendo proporzionale alla superficie della pupilla d’uscita

35. Pertanto…… Diametro dell’obiettivo Pupilla d’uscita x Leggasi per e non x

36. ESTRAZIONE PUPILLARE Occhio Estrazione Oculare E’ la distanza alla quale si può porre l’occhio per una “comoda” osservazione

37. Trattamenti antiriflesso • Bisogna ricordare che ogni lente che costituisce l’oculare ha due superfici che potrebbero fatalmente introdurre fastidiosi riflessi. • con le moderne tecniche di costruzione le lenti vengono trattate in superficie con dei prodotti particolari che riducono questi inconvenienti.

38. Conclusione: Dalla scelta dell’oculare dipende la bellezza dell’immagine osservata. L’ideale sarebbe avere un completo assortimento di oculari, tutti super corretti ed a larghissimo campo, ma per questo non basterebbe vendersi il telescopio, anche il più costoso! Ecco infine una tabella che può servire da guida di massima per la scelta di un oculare.

39. Tabella riassuntiva

40. Buon divertimento! Giorgio Puglia