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Lo spettro del visibile è compreso nell' intervallo di lunghezza d' onda che va da 400 a 700 nanometri, è compito di un buon rifrattore quello di focalizzare i vari colori dello spettro in un punto il più univoco possibile pena un residuo più o meno ampio di cromatismo.
Il
Telescopio Rifrattore
Quando
parliamo di telescopio rifrattore molti sapranno che trattiamo dello
strumento che ha rivoluzionato il mondo e la concezione dell'
Astronomia fino ad allora imprigionata nel dogma della teoria Tolemaica.
Questo strumento nonostante le lotte e le diatribe sorte per attribuirne il vero "padre" realizzatore fu' puntato per la prima volta verso il cielo da Galileo Galilei nei primi del 1600, il quale; come dichiara "...et infinitamente rendo grazie a Dio, che si sia compiaciuto di far me solo primo osservatore di cosa ammiranda et tenuta a tutti i secoli occulta.", sfruttò il principio degli occhialetti realizzati in Olanda in quel periodo per poi svilupparne, grazie alle sue doti di costruttore e genio indiscusso uno che rispetto a quello Olandese arrivava ad offrire ingrandimenti superiori, circa 8x. Non disponendo di vetri e lenti adeguate a perfezionare ulteriormente questi antenati Galileo cominciò a lavorarsi da se queste "materie prime" arrivando così a realizzare un occhialetto che accoppiava una lente obiettiva convessa di circa 40mm ad una piccola lente concava che costituiva il primo oculare realizzato. Per ovviare ai difetti di molatura presenti ai bordi della lente obiettiva convessa introdusse anche il primo diaframma ( circa 20mm di apertura libera). Con questo strumento riuscì ad ottenere ben 30 ingrandimenti e lo rivolse verso il cielo, il resto è storia ben nota.
Senza addentrarsi troppo nelle teorie della natura della luce...corpuscolare, ondulatoria, elettromagnetica e quantistica...la luce che noi percepiamo è compresa in un intervallo di lunghezza d' onda che va dai 400 ai 700 nanometri all' interno di questo intervallo chiamato spettro visibile, la somma dei diversi colori costituisce la luce bianca, al di fuori di questo invece abbiamo lunghezze d'onda non percepite dall' occhio umano: l'infrarosso e l' ultravioletto ad esempio.
Un fascio di luce che attraversa la superficie di separazione tra due mezzi diversi, in questo caso aria-vetro-aria deviato (rifratto) e l' angolo con il quale la luce bianca viene rifratta varia per ogni colore e lunghezza d' onda da cui è costituita il primo a teorizzare quest' aspetto fu Isaac Newton.
E' ciò che accade quando un raggio di sole attraversa un comune prisma oppure un cristallo o uno zircone...la luce bianca si scompone in tutti gli intervalli che la compongono, proiettando una specie di arcobaleno costituito dalle diverse "righe" spettrali chiamate linee di Fraunhofer.
Questo strumento nonostante le lotte e le diatribe sorte per attribuirne il vero "padre" realizzatore fu' puntato per la prima volta verso il cielo da Galileo Galilei nei primi del 1600, il quale; come dichiara "...et infinitamente rendo grazie a Dio, che si sia compiaciuto di far me solo primo osservatore di cosa ammiranda et tenuta a tutti i secoli occulta.", sfruttò il principio degli occhialetti realizzati in Olanda in quel periodo per poi svilupparne, grazie alle sue doti di costruttore e genio indiscusso uno che rispetto a quello Olandese arrivava ad offrire ingrandimenti superiori, circa 8x. Non disponendo di vetri e lenti adeguate a perfezionare ulteriormente questi antenati Galileo cominciò a lavorarsi da se queste "materie prime" arrivando così a realizzare un occhialetto che accoppiava una lente obiettiva convessa di circa 40mm ad una piccola lente concava che costituiva il primo oculare realizzato. Per ovviare ai difetti di molatura presenti ai bordi della lente obiettiva convessa introdusse anche il primo diaframma ( circa 20mm di apertura libera). Con questo strumento riuscì ad ottenere ben 30 ingrandimenti e lo rivolse verso il cielo, il resto è storia ben nota.
Senza addentrarsi troppo nelle teorie della natura della luce...corpuscolare, ondulatoria, elettromagnetica e quantistica...la luce che noi percepiamo è compresa in un intervallo di lunghezza d' onda che va dai 400 ai 700 nanometri all' interno di questo intervallo chiamato spettro visibile, la somma dei diversi colori costituisce la luce bianca, al di fuori di questo invece abbiamo lunghezze d'onda non percepite dall' occhio umano: l'infrarosso e l' ultravioletto ad esempio.
Un fascio di luce che attraversa la superficie di separazione tra due mezzi diversi, in questo caso aria-vetro-aria deviato (rifratto) e l' angolo con il quale la luce bianca viene rifratta varia per ogni colore e lunghezza d' onda da cui è costituita il primo a teorizzare quest' aspetto fu Isaac Newton.
E' ciò che accade quando un raggio di sole attraversa un comune prisma oppure un cristallo o uno zircone...la luce bianca si scompone in tutti gli intervalli che la compongono, proiettando una specie di arcobaleno costituito dalle diverse "righe" spettrali chiamate linee di Fraunhofer.
Cromatica Assiale e Cromatica Laterale:
Nel telescopio rifrattore la luce bianca che attraversa la lente convergente ( biconvessa o positiva ) che funge da obiettivo presenta il comportamento visibile in foto. Il punto focale della luce violetta è più vicino all' obiettivo a lente convergente mentre il punto in cui si focalizza la luce rossa è più distante rispetto alla prima. Gli altri colori invece presentano un punto di focalizzazione intermedio tra la luce violetta e la luce rossa. Potete verificare col vostro rifrattore con una specie di snap test che sfuocando un' immagine, il soggetto osservato non è ovviamente più nitido, ma il violetto che lo circonda scompare, segno della presenza di punti di fuoco non coincidenti per i vari colori.
Questo comportamento è conosciuto come Aberrazione Cromatica assiale ed ha rappresentato per molto tempo il limite di questi strumenti.
Tale fenomeno si traduce in una iridescenza che compromette la qualità delle immagini ed è dovuto all' incapacità di questi obiettivi di trovare un punto di fuoco univoco per tutte le lunghezze d' onda dei colori. Questo effetto deleterio per il contrasto dell' immagine appare molto evidente quando osserviamo un soggetto retro-illuminato, ad esempio un comignolo che si staglia su un cielo bianco o una antenna..
Oltre alla cromatica presente sull' asse ottico vi è anche un altro tipo di aberrazione policromatica: quella extra-assiale chiamata cromatica laterale. Anche quì vi è l' incapacità di focalizzare su uno stesso punto i vari colori, questa volta però sul piano focale nelle posizioni lontane dall' asse ottico, è una specie di coma ove gli anelli luminosi che circondano il punto immagine sono costituiti da sfrangiature delle lunghezze d'onda non focalizzate. Questo difetto si trova anche in telescopi ben corretti dal cromatismo in asse come lo sono molti semi-apo. Anche in alcuni schemi oculari è visibile la cromatica laterale quando si porta una stella o un pianeta a bordo campo e vediamo che si borda di colorazioni spurie.
Il problema del cromatismo che affligge questo schema ottico fu ampliamente risolto nel 1700 quando fu introdotto il primo obiettivo Acromatico, composto non più da una sola lente ma da due di cui una convergente ( attuale crown positivo ) e l' altra divergente ( flint negativo) realizzate appunto con vetri di diverso indice di rifrazione. Grazie a questo brevetto dell' inglese Chester Moor Hall, le immagini migliorarono notevolmente la loro qualità, l' utilizzo di due vetri a diverso indice di rifrazione consentiva di focalizzare molto meglio le varie lunghezze d'onda del visibile, pur rimanendo anche con l' avvento dell' obiettivo acromatico di tipo Fraunhofer, un residuo di luce violetta conosciuta ad oggi come spettro secondario o residuo cromatico.
Gli obiettivi dei telescopi rifrattori attuali presentano quasi tutti una correzione buona ma non perfetta di questo problema. Infatti nonostante l' utilizzo di vetri a desiderato indice di rifrazione, un altro aspetto fondamentale per la qualità dell' immagine è costituito dalla Lunghezza Focale; distanza in cui il fascio di luce una volta attraversato l' obiettivo crea l' immagine sul piano focale. il cromatismo residuo aumenta al diminuire del rapporto di apertura dell' obiettivo. Ossia a parità di lavorazione un rifrattore acromatico di 10cm ad f/5 mostrerà un residuo cromatico nettamente più abbondante di un acromatico lavorato ad f/12. Ragion per cui i rifrattori Acromatici Lunghi risultano i più votati per l' alta risoluzione e la fedeltà cromatica che offrono grazie al fatto che una elevata lunghezza focale consente un punto di focalizzazione delle varie lunghezze d'onda più univoco.
Non a caso tra i migliori rifrattori acromatici usciti sul mercato dell' Astronomia strumentale si annoverano i Vixen ed i Kenko, realizzati con rapporti focali di F/12 e F/15.
Era però ovvio che simili configurazioni risultavano molto ingombranti e scomode da utilizzare e trasportare...solo recentemente grazie all' impiego di vetri di particolare composizione chimica e ad elevato numero di Abbe ( una scala realizzata dall' omonimo ottico per classificare l'indice di rifrazione e coefficiente di dispersione dei vari tipi di vetro... es: nell intervallo compreso tra 70 e 90 abbiamo infatti i vetri denominati ED ) è stato possibile contenere tale lunghezza focale senza deteriorare la qualità dell' immagine.
Tali Rifrattori sono stati chiamati Apo-cromatici, ossia progettati per eliminare ( o almeno ci provano) totalmente il fenomeno dell' Aberrazione Cromatica.
L' utilizzo di questi vetri a bassissima dispersione che vantano nella loro composizione la Fluorite naturale o sintetica consentono di ridurre notevolmente l' ampiezza dello spettro secondario e di poter utilizzare così configurazioni più aperte ( f/5 f/6 f/7 f/8 ) e cromaticamente ben corrette.
Nel Rifrattore un ulteriore "up-grade" è costituito dall' utilizzo di un' obiettivo a tripletto, composto come ben si capisce da tre lenti al fine di migliorarne ulteriormente la correzione cromatica si assiale che laterale. E' noto che un rifrattore genera per caratteristiche intrinseche alle sue geometrie ottiche un piano focale molto curvo, questa caratteristica del piano focale viene indicata col valore della curva di Petzval.
Alcuni Rifrattori chiamati Orto-Apocromatici o Aplanatici sono stati progettati per offrire un campo spianato utile soprattutto in fotografia. Montano prima del piano focale un sistema ottico aggiuntivo costituito da una, due o tre lenti che svolgono la funzione di correggere il campo e spianarlo fino ai bordi estremi. Ad esempio alcuni rifrattori Takahashi, Pentax e Televue rientrano in questa categoria.
E' bene chiarire che la realizzazione di uno strumento e di un obiettivo astronomico è sempre un compromesso tra numerosi aspetti.
Lo strumento perfetto a mio avviso non esiste, ma risulta un interpretazione quasi artistica alla risoluzione dei problemi di interazione tra la luce ed i mezzi che essa deve incontrare sul suo cammino che è tra l' altro la definizione di ottica.
Il telescopio rifrattore grazie a caratteristiche come assenza di ostruzione centrale, tubo chiuso che evita turbolenze interne, unica direzione del fascio di luce che non viene riflesso più volte come nei catadiottrici, risulta se ben realizzato uno strumento ad elevato potere risolutivo, contrasto e ad alta stabilità di immagine.E' uno schema ottico che se ben collimato non richiede particolare manutenzione e puo' essere facilmente utilizzato da un principiante. D' altro canto, per ottenere una buona qualità ottica l' elevato rapporto focale lo rende poco maneggevole e versatile, mentre nel caso di strumenti Apocromatici, la versatilità ottica e fotografica data da rapporti focali molto spinti unite all' elevata qualità ottica offerta si pagano molto care.
Mentre un buon rifrattore Acromatico Giapponese da 100mm si aggira attorno ai 900 euro un ottimo Apocromatico della medesima apertura oscilla tra i 2500 e i 4000 euro. Ancora: un ottimo rifrattore semi-apo da 80mm si trova a 300-400 euro, un analogo rifrattore Apocromatico con obiettivo di produzione Russa supera facilmente i 2000 euro!
Davide Sigillò