FACILE COSTRUZIONE DI UNO SPECCHIO-OBIETTIVO NEWTON 200-F6 PER TELESCOPIO
Se sei un appassionato del fai da te, investendo 116 minuti del tuo tempo per vedere il filmato che segue questa presentazione, sarai in grado di capire se può essere di tuo interesse ed alla tua portata realizzare uno specchio-obiettivo newtoniano di telescopio, con diametro 200mm e focale F6=1200mm.
Costruire poi il telescopio Dobson attorno ad uno specchio così realizzato, è di molto più facile che realizzare lo specchio stesso, anche se la realizzazione di uno specchio 200F6, pure se in normale vetro di spessore 15 o 20mm, rimane una tappa istruttiva fra le più facili per l’appassionato “Grattavetro”.
Un telescopio con obiettivo diametro 200F6 ha le seguenti caratteristiche:
- Secondo il libro “The dobsonian telescope” di D.Kriege & R. Berry, pag. 80, esso è in grado di rendere visibili oltre mille galassie, possedendo un potere risolvente teorico di 0,68 secondi d’arco (Criterio di Lord Rayleigh).
- Necessita di uno specchio secondario di circa 25mm di diametro.
- Ha un ingrandimento minimo di 20x (con pupilla Ø7mm),
- Possiede una superficie netta captante di 294 cm quadrati, cioè maggiore di oltre il 66% al confronto con quella di un ben più costoso rifrattore con obiettivo diametro 150mm.
Il filmato che segue, oltre a rappresentare un grandissimo aiuto pratico agli interessati, rende pure onore al merito divulgativo e all’autorevolezza tecnica di:
- Jean Marc Becker, che lo realizzò molti anni fa (filmato al quale, per essere reso oggi disponibile a possibili futuri “grattavetro” italiani, è stata aggiunta una traduzione in “voce narrante”italiana), e a
- Jean Texereau per il suo testo assolutamente fondamentale “La construction du telescope d’amateur“, (oggi scaricabile gratuitamente on-line), e ricco di consigli.
E’ infatti a queste due autorevoli opere “antiche” ma sempre attuali e per me fondamentali, che devo un ringraziamento per la preparazione tecnica iniziale, che senza aiuti extra da Forum o web (a quei tempi non così diffusi), mi ha introdotto e portato alla realizzazione dei miei specchi.
Nel film, in ragione del fatto che si tratta di una focale facile da realizzare, la tecnica è spiegata citando i pochi particolari essenziali che è necessario comprendere e mettere in atto per concludere positivamente il lavoro.
Ad esempio, l’uso “antico” dei calcoli manuali per le valutazioni dei tests di Foucault (la cui tecnica è molto ben spiegata nel citato libro del Texereau), è un particolare non trascurabile che, come del resto succede normalmente, richiede un poco di impegno ma infonde sicurezza a chi ha compreso il loro senso.
Infatti permette all’astrofilo di “conoscere”… per non accettare supinamente quel che oggi molti programmi per computer eseguono senza scomodare i neuroni di chi si accontenta di correre i rischi che questo comodo modo di agire porta con sè.
All’epoca di realizzazione del film, il calcolo manuale è molto probabile che fosse l’unica via, in quanto i softwares di analisi dei test di Foucault appartenevano ancora al futuro.
Tuttavia, visto che oggi viviamo esattamente in quel futuro, da quei tempi ormai lontano, per favorire chi fosse interessato a una utile meditazione didattica, metto quì di seguito, a fine articolo, le stampe in pdf dei n° 6 fogli di calcolo (Test1; Test2; Test3; Test4; Test5; Test6), realizzati su Excel, nei quali, per mio studio, avevo trasferito i dati dei n°6 test di Foucault eseguiti nel film.
E’ sicuramente di aiuto sapere che nei fogli di calcolo, i dati di ingresso sono inseriti esclusivamente nelle caselle a sfondo di colore grigio, quali:
Øspecchio (casella D4); Lunghezza focale specchio (casella D5); Senso di avanzamento del tester di Foucault (casella D6); Limiti zone hx (caselle E7-F7-G7-H7); Ed in fine le misure di volta in volta rilevate col tester di Foucault (caselle E12-F12-G12-H12).
Ogni altra casella è di calcolo, e ogni grafico ha uno sfondo diversamente colorato, ed attinge i dati dalle caselle di pari colore di sfondo.
Naturalmente chiunque fosse avvezzo all’utilizzo di un qualsiasi altro programma di valutazione del test di Foucault, può inserire questi dati in esso per vederne i relativi grafici.
Su questi n°6 fogli di calcolo risulta assai comodo vedere la progressione qualitativa dello specchio, e quantitativa degli errori e delle correzioni apportate alle sue 4 zone.
Si tratta non solo di rivedere i grafici di andamento dell’onda riflessa dalle singole zone (vedi grafico a sfondo verde, che genera la linea spezzata costruita con i dati presenti nelle caselle di uguale colore) dettato dal valore del famoso Lambda/n, e già tracciati empiricamente a penna (…Anche il “rapidograf” è una penna d’annata) dall’Autore nel filmato, ma anche di osservare i grafici non trattati dal film, che però riguardano gli altri criteri di qualità cui deve assolutamente rispondere uno specchio in realizzazione, che forse è bene ricordare col seguente….
RIEPILOGO DEI CRITERI DI QUALITÀ DA RISPETTARE PER UN OBIETTIVO RIFLETTORE
1 – Il più conosciuto parametro è il famoso λ/n. Dove Lambda è la lettera greca simbolo di una lunghezza d’onda.
Questo criterio è noto anche come Criterio di Lord Rayleigh, e stabilisce che un’onda luminosa riflessa non debba essere danneggiata da errori della superficie in vetro superiori a un ottavo della lunghezza d’onda della luce giallo-verde (…che ha Lambda=550 nanometri, ovvero 0,55 micron) cui l’occhio umano è più sensibile, in considerazione del fatto che errori di quella entità sarebbero già percepibili osservando con quel telescopio.
La riflessione dello specchio infatti, infligge all’onda luminosa un danneggiamento doppio dell’errore presente sul vetro, poichè nel corso della riflessione l’onda viene danneggiata dapprima in fase di incidenza, ed una seconda volta in fase di emersione.
Ed è così che un difetto sul vetro di dimensioni uguali a 1/8 Lambda (detto anche Lambda/8) , trasmette all’onda tale valore due volte, e il danno diviene (1/8 + 1/8)=1/4 Lambda che si esprime Lambda/4 , che è il minimo di qualità accettabile…Ma…
Ma il solo Lambda/n maggiore di 4 non basta per garantire la qualità di uno specchio, se non viene soddisfatto anche il prossimo criterio.
2 – Questo “secondo” criterio di qualità, non è in realtà secondo, ma ben complementare al primo.
Si tratta del cosiddetto Criterio di Couder, che stabilisce che tutti i raggi riflessi da tutta la superficie dello specchio debbono convergere alla distanza focale, all’interno della tacca di diffrazione propria di quello specchio, e determinata dal suo rapporto focale, secondo la nota formula:
ØAiry= 2,44*Lambda * (F/ D)
Cioè, con i valori espressi nelle unità in parentesi quadre:
ØAiry[micron]= 2,44*Lambda[micron] * (Lungh. focale [mm] / Diametro specchio [mm])
Ricordiamo infatti che un punto luminoso molto ingrandito è percepito come tale solo fino a che raggiunge un limite oltre il quale compare la sua forma fisica che è determinata dalla diffrazione, e che si presenta come un dischetto luminoso centrale (che è il disco di Airy ) contornato da alternati anelli chiari e scuri sempre meno luminosi.
Criterio che dal lato pratico, nel caso dello specchio del filmato, stabilisce che tutti i raggi da esso riflessi, debbono portare la loro luce dentro quel dischetto centrale, che per lo specchio con rapporto focale F6 ha diametro di 8,05 micron, e si trova alla distanza di 1200mm dal centro specchio.
Se i raggi riflessi da una o più zone non convergono all’interno di quel dischetto centrale, succede che la loro luce viene dispersa fuori di esso, andando ad aumentare la luminosità degli anelli che circondano quel dichetto, allargando quindi il punto della immagine in una macchia più grande, cioè meno “puntiforme” e con luce più fioca perchè più diffusa, e con questo causando una perdita di contrasto del telescopio.
I FOGLI DI CALCOLO
Nel foglio di calcolo, il grafico che esprime il criterio di Couder è quello a sfondo arancione (costruito con i dati presenti nelle caselle di uguale colore), dove i riflessi delle 4 zone uniti da una linea spezzata verde, devono essere contenuti entro il 100% della sua area, cioè senza raggiungere nè superare i bordi superiore e inferiore del grafico.
Inquadrati i criteri fondamentali, sui fogli di calcolo sono visibili altri grafici interessanti che esprimono il grado della qualità raggiunta.
Ad esempio vi è il grafico che esprime la posizione delle zone in relazione alla “tromba” dei limiti di tolleranza di lavorazione di una parabola (grafico a sfondo giallo, costruito con i dati presenti nelle caselle di uguale colore). Nel quale l’assoluta utopica perfezione sarebbe rappresentata dalla sequenza delle n.4 spezzate che rappresentano le 4 zone, allineata a formare una linea retta esattamente sull’asse centrale della “tromba”.
Ed in fine col grafico in relazione allo spessore in nanometri del vetro ancora da eliminare per eguagliare la perfezione della forma della parabola teorica ideale, presa come riferimento costruttivo (grafico a sfondo azzurro, costruito con i dati presenti nelle caselle di uguale colore).
Questi fogli di calcolo che ho trovato spartani ma per me utilissimi (…perché mi permettono in corso di lavorazione di inserire stime e dati “futuribili” per simulare se quel che immagino succederebbe è positivo o negativo), benchè equivalenti ad altri programmi per l’analisi dei dati del test di Foucault, sono solo la mia traduzione in italiano e talvolta di ampliamento ad un diverso numero di zzone, di un lavoro di Pierre Strock, che in lingua originale si trova con belle e chiare istruzioni, scaricabile qui in formato Star Office; oppure Open Office; oppure Windows Excel.
La realizzazione di uno specchio per telescopio oggi non presenta più grandissimi vantaggi economici, anche utilizzando due dischi in vetro normale, che per questo specchio sarebbe validissimo in spessore di 15 oppure 20 mm (realizzazione perfettamente possibile perché lo scavo della “freccia” si fermerebbe a 2,5 mm).
Col Fai da te è prevedibile infatti un risparmio forse solo fino al 30% sull’acquisto di un telescopio commerciale di fabbricazione cinese, a fronte di un impegno nel lavoro che però è fonte di arricchimento tecnico e di grande soddisfazione, oltre ad essere in parte anche un surrogato della palestra per bicipiti, per i periodi dell’anno in cui lo sport all’aperto è tutt’altro che piacevole.
Colui che, una volta compreso bene il lavoro, decidesse di cimentarsi, può contare anche sul nostro aiuto nel nostro Forum , formato non da specialisti, ma sicuramente da precursori appassionati.
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