Rapporto focale

[tony70xx]

So che un rapporto focale basso comporta una maggiore luminosità, questo è dovuto al fatto che ha, naturalmente, ingrandimenti più bassi oppure è una maggiore luminosità intrinseca?
Due tubi newton dello stesso diametro, identici ma con focali diverse, usati con 2 oculari di diversa focale che gli fanno raggiungere lo stesso numero di ingrandimenti, hanno la stessa luminosità o quello con rapporto focale minore è più luminoso? (Per farmi capire meglio)

[Huniseth]

In un certo senso è così, la luminosità è legata agli ingrandimenti.
Un 150/750 è un f5, ma nessuno guarda in un telescopio senza metterci un oculare o un sensore fotografico.
La luminosità dipende dalla pupilla d'uscita.
Diametro/ingrandimento
Quindi un oculare da 12.5mm sul telescopio di prima da 60 ingrandimenti e una pupilla di 2.5mm, un Mak 150/1800 con lo stesso oculare darebbe 144x e una pupilla di 1mm, chiaramente meno luminosa. Ne consegue che un mak150 con oculare da 30mm e 60x avrebbe la pupilla d'uscita da 2,5mm e sarebbe esattamente luminoso come il 150/750.
Il discorso sensori fotografici è di conseguenza, ma essendo il sensore di dimensioni fisse trae vantaggio dal telescopio con il rapporto focale più basso.

[Giuiba]

Finalmente ho capito il perchè di questa cosa. Grazie Huniseth ;)

[etruscastro]

grazie Huniseth sei riuscito in poche righe ad arrivare dove io ho fallito.....;)
io ci ho scritto pagine e pagine intere su questo forum per spiegare questo concetto che, evidentemente, non è stato recepito! è palese che non ho il dono della chiarezza e della divulgazione. :sad:

[tony70xx]

grazie Huniseth sei riuscito in poche righe ad arrivare dove io ho fallito.....;)
io ci ho scritto pagine e pagine intere su questo forum per spiegare questo concetto che, evidentemente, non è stato recepito! è palese che non ho il dono della chiarezza e della divulgazione. :sad:

Se rispondevi prima tu ci facevi capire lo stesso come è stato per molti altri argomenti. Poi le domande specifiche ti vengono in mente dopo aver assimilato le nozioni base, insomma meno male che ci sei tu, meno male che c'è Uni, e meno male che ci sono anche tutti gli altri!!

[etruscastro]

meno male che ci siamo tutti... ;)
sia ben inteso.... il mio intervento non voleva essere polemico... ma aveva solo l'intenzione di "scuotervi" su un problema che gli astrofili si pongono e che ingigantite quasi inutilmente.
la luminosità di uno strumento è solo in funzione del diametro di apertura del telescopio.
questo ci dice se fisicamente riusciamo ad osservare una galassia di mag.+13 o se arriviamo ad una da +9 (seeing permettendo ovviamente!).
oppure se vogliamo avere più risoluzione nei dettagli "fini" planetari (solo per portare un'esempio!)
se vogliamo dare una spiegazione "accademica" sul fenomeno "finale", cioè cosa ci arriva effettivamente al nostro occhio, è perfetto quanto detto da Huniseth ... ma se volessimo essere più precisi ci sarebbe da aggiungere tanti di quei fattori da uscirne pazzi, quali, ma solo per citare i "classici" ,la qualità degli accessori nel treno ottico, come la Barlow (deve essere perfetta e quindi APO per non degradare l'immagine passante) oppure, e sopratutto, la qualità degli oculari, sia come numero di lenti alloggiate all'interno, sia come qualità delle stesse..... ci sarebbe poi da aggiungere tutti quelle variabili causate da diagonali, fok micrometrici, prolunghe ecc ecc che danno proprio la variabilità del risultato finale!
questo per dire.... volete vedere di più? vi serve più luce!
come si fà ad avere più luce? serve un diametro generoso!
posso ovviare a dei limiti fisici come il diametro di apertura del mio strumento agendo sulla variazione del rapporto focale (ove possibile) o sulla pupilla d'uscita dei miei oculari?
no, possiamo ottimizzare ( o peggiorare) il risultato finale che è comunque intrinseco al valore iniziale..... il diametro!
IMHO

[tony70xx]

Io non avevo considerato che facendo fotografia non cambi oculare a piacimento, il sensore ccd è quello e ti da quegli ingrandimenti (in base alla dimensione) con quella focale (lasciamo perdere barlow e riduttori di focale), quindi quando un astro fotografo dice che un F5 è più luminoso di un F10 ha ragione, però io dentro di me pensavo: ma perché dice questo, mette un oculare con focale maggiore ed è la stessa cosa ............ c'è qualcos'altro allora che non o capito? Da qui la domanda ...........

[etruscastro]

però Tony, tu inizialmente non hai parlato di differenze di luminosità dato dal rapporto focale in ambito astrofotografico, ma, non sottolineandolo hai lascito intendere "differenze visuali"!

taglio incollo una pagina del sito Deep Sky, che spiega brevemente e semplicemente le differenze dell'uso pratico dei diversi rapporti f.:


La luminosità fotografica o rapporto focale di un telescopio non influenza la luminosità visuale degli oggetti, concentrati o diffusi che siano. Se usato in visuale, la luminosità di un telescopio dipende quindi solo dall'apertura, non dal rapporto focale dell'obiettivo.

Quindi, a parità di ingrandimenti, un 20cm f/10 e un 20cm f/4 mostreranno oggetti con la stessa luminosità.

La lunghezza focale del telescopio influenza ovviamente gli ingrandimenti ed è uno dei fattori che entrano nel calcolo del campo reale inquadrato da un oculare. Ma non ha nessuna importanza ai fini della luminosità delle immagini visuali.

Contano solo l'apertura effettiva e l'efficienza luminosa (dovuta ai trattamenti ottici, ma anche all'ostruzione e alla trasparenza dei vetri nel caso siano presenti elementi rifrattivi).

Quello che trae in inganno, oltre al pregiudizio che molti hanno, è il fatto che con un Newton con piccolo f-numero, si possono ottenere facilmente bassi ingrandimenti e quindi grandi pupille d'uscita anche con oculari di focale media. Invece, con un Cassegrain, è impossibile farlo, perché di fatto è raro trovare sul mercato oculari di focale più lunga di 40mm. Quindi in realtà si osserva - spesso - con il Newton f/4 del nostro esempio, che dà luogo ad ingrandimento più basso, quindi con una pupilla d'uscita più larga, e si crede che questo strumento sia più luminoso del Cassegrain f/10.
Quindi, nella scelta del telescopio, se l'uso sarà visuale non sarà particolarmente importante il rapporto focale dello strumento, ma lo sarà invece l'efficienza dei suoi trattamenti ottici. Un vecchio telescopio con vecchi trattamenti ottici può essere notevolmente meno luminoso, nell'uso visuale, di un telescopio moderno o con i trattamenti ottici rifatti di recente.

Invece, come è ovvio, il rapporto focale corto rappresenta un vantaggio per le riprese fotografiche / CCD, perché il sensore verrà illuminato con maggiore efficienza e questo consentirà di accorciare fortemente i tempi di esposizione.

[Huniseth]

Conseguenza di quanto detto, il Mak180 ha 2700 di focale, l'oculare commerciale a più bassi ingrandimenti è il 40mm, quindi con 66x la pupilla d'uscita non supera i 2.7mm teorici, in pratica è anche meno per via dell'ultimo diaframma.
E' poco luminoso solo per via di questa caratteristica, ma è volutamente fatto per ottimizzare l'osservazione di oggetti come i pianeti o le doppie. Sul deep forzzatamente è più buio di un newton di pari diametro con focale 1200.
I C8 vanno un po meglio in questo campo, 200mm/50x = pupilla da 4mm con l'oculare da 40mm.

[Muntagnin]

Da imperfetto neofita vi leggo e a volte ( quasi sempre) mi viene il sospetto che ci sia un cicinin .. di sadismo nei vostri scritti. In pratica sembra che voi scriviate in una lingua tutta vostra.... Scusate, ma in fin dei conti i forum non dovrebbero avere soprattutto una funzione divulgativa?
Comunque tengo botta e continuo a leggervi. Che ci sia un bricciolo di masochismo nella mia vetusta mentalità di ing. meccanico? :sbav:

[Mulder]

mi viene il sospetto che ci sia un cicinin .. di sadismo nei vostri scritti. In pratica sembra che voi scriviate in una lingua tutta vostra.

Si, forse un po' è vero:whistling:
Spesso capita che nello svilupparsi, certe discussioni vadano incontro ad un pubblico più esperto e più bisognoso di risposte specifiche e dettagliate.
È anche vero però che non sono mai mancate risposte semplici e chiare (a volte anche a più round) a chiunque "questa lingua" non la capisce ancora ed ha bisogno di un qualsiasi consiglio od aiuto:)

[Angeloma]

Scusate, ma in fin dei conti i forum non dovrebbero avere soprattutto una funzione divulgativa?
Quando entrai a far parte di questa grande famiglia, avevo già sulle spalle una quarantacinquina d'anni di osservazioni. Trovai argomenti e tematiche a me perfettamente ignote e con tanta pazienza cominciai a sfruttare le possibilità offerte dalla rete, dalle vecchue discussioni e dagli articoli tematici presenti sul forum per raccogliere informazioni e mettermi al passo con le novità.
Sono così riuscito ad ampliare le mie conoscenze e ad approfondirle, grazie anche al supporto degli utenti più esperti. Un minimo di conoscenze di base ci vogliono, per migliorare la comprensione. :)

[Gimo85]

Io voglio dire un'altra cosa, si sottovaluta sempre la sezione 'Mi Presento', invece sarebbe meglio lì scrivere qualcosa di dettagliato su chi siamo, in modo da mettere gli utenti del forum in condizione di rispondere alle domande più tecniche in modo adeguato. Tanti invece la vedono più come una fissazione degli amministratori e si limitano a scrivere 'buongiorno a tutti sono alla ricerca di consigli'.

[Albertus]

Grazie Huniseth

In poche parole hai spiegato un concetto importante che non ero ancora riuscito ad afferrare vale a dire per quale ragione a parità di apertura un basso rapporto focale dovrebbe essere più luminoso in fotografia ma non necessariamente in visuale

[Angelo_C]

Puoi anche togliere il "necessariamente", il rapporto focale in visuale NON è importante.

[Albertus]

Puoi anche togliere il "necessariamente", il rapporto focale in visuale NON è importante.

un 150/750 , f5 dovrebbe mantenere un piccolo vantaggio anche in visuale per quanto riguarda la luminosità
un occhio allenato o giovane può accettare una pupilla di uscita fino a 5 mm senza impastare le immagini
con una lunghezza focale 750 mm è un obiettivo da 25mm si ottiene un ingrandimento 30 x e quindi un pupilla da 5 mm
con un mak 150 dovresti avere un oculare da 50 mm, ne esistono ma il prezzo sale esponenzialmente e credo siano meno luminosi

[Angeloma]

un 150/750 , f5 dovrebbe mantenere un piccolo vantaggio anche in visuale per quanto riguarda la luminosità
E no, eh! Non ricominciamo con 'sta menata!


un occhio allenato o giovane può accettare una pupilla di uscita fino a 5 mm senza impastare le immagini
Il mio occhio è allenato, ma non è giovane e una PU di 6mm non mi crea difficoltà; una parte dei Dobsoniani più devoti non si fa scrupolo di osservare con pupille d'uscita più ampie. Le immagini non s'impastano, però si perde luce.

[Angelo_C]

Rapporto focale e pupilla d'uscita sono due cose diverse, un P.U. di 5 mm la riesco a raggiungere (quasi) anche col mio rifrattore f/18,4 tramite un plössl da 45 mm piu riduttore 0,5x insomma se si hanno oculari abbastanza "lunghi" si riesce a raggiungere qualsiasi P.U. con strumenti di qualsiasi rapporto focale e a parità di P.U. la luce che arriva all'occhio è perfettamente uguale sia che arrivi da un f/5 che da un f/20; è per questo che dico che tale parametro in visuale è del tutto superfluo.

[Albertus]

una domanda
la quantità di luce che entra dall'obiettivo è uguale a quella che esce dall'oculare, al netto dell'assorbimento delle lenti o una parte del fascio luminoso viene assorbito anche dalle pareti del telescopio ?
naturalmente nel caso di tele perfettamente collimato

[Gimo85]

Scommetto che, a parità di diametro, più lungo è il tubo e più luce viene assorbita dalle pareti e qui sarebbe il vantaggio di un f5 rispetto a un f10 in luminosità, giusto?!

[Angelo_C]

Sbagliato, le pareti lateriali non vengono "toccate" da fascio ottico in entrata (se il tutto è decemente collimato), quindi non vi è alcun assorbimento, la luminosità totale che arriva sul piano focale è quella dell'obiettivo al netto della sua trasmissibilità (spessore dei vetri e loro strato anti riflesso) se si parla di lenti e di riflettività se si parla di specchi, eventuali assorbimenti di altri aggiuntivi ottici (come ad esempio un diagonale) ed eventuali diaframmi interni non ben dimensionati (o posti alla distanza errata), i quali potrebbero appunto diaframmare la pupilla di entrata.

In breve, ad esempio due lenti da 80 mm con la stessa trasmissione totale della luce una con focale 500 mm e l'altra con focale 1.000 mm porteranno al fuoco lo stesso flusso luminoso totale, che è diverso da flusso luminoso per unità di superficie, che è identificato dal rapporto focale (per questo "f/" è un parametro importante per la fotografia ma NON in visuale).

[Albertus]

In breve, ad esempio due lenti da 80 mm con la stessa trasmissione totale della luce una con focale 500 mm e l'altra con focale 1.000 mm porteranno al fuoco lo stesso flusso luminoso totale, che è diverso da flusso luminoso per unità di superficie, che è identificato dal rapporto focale (per questo "f/" è un parametro importante per la fotografia ma NON in visuale).

quindi minore è il rapporto focale maggiore è la densità di luce a parità di flusso totale in un rapporto al quadrato
questo però dovrebbe valere anche in uscita
se il flusso totale dipende solo dall'apertura allora maggiore la P.U. minore la densità luminosa cioè il numero di fotoni per pixel nell'unità di tempo

[Angelo_C]

Scusa puoi spiegarti meglio? Onestamente non ho capito cosa intendi con "densità di luce" e soprattutto cosa centra la P.U. con "pixel per unità di tempo". Parli di occhio umano o di sensore CCD/CMOS?

[Albertus]

Scusa puoi spiegarti meglio? Onestamente non ho capito cosa intendi con "densità di luce" e soprattutto cosa centra la P.U. con "pixel per unità di tempo". Parli di occhio umano o di sensore CCD/CMOS?

la P.U. se ho capito bene è il diametro del fascio di luce che esce dal telescopio
In visuale, nel caso ideale la P.U. dovrebbe coincidere con il diametro della pupilla umana in modo che tutto il fascio di luce entri nell'occhio e niente venga disperso
Però, se la quantità di luce entrante nel telescopio è uguale alla quantità di luce uscente allora maggiore è la P.U. minore è la densità di luce , in altre parole, minore è la quantità di luce per unità di superficie
Che ci sia l'occhio umano o una camera CCD è indifferente
Maggiore la P.U. minore è il numero di fotoni che, nell'unità di tempo, colpiscono i coni /bastoncelli dell'occhio o i pixel della CCD

[etruscastro]

Albertus per prima cosa non quotare il messaggio per rispondere, soprattutto se rispondi all'ultimo post della discussione, provo a risponderti se ho ben capito dove vuoi arrivare:


la P.U. se ho capito bene è il diametro del fascio di luce che esce dal telescopio
è molto probabile che in questa frase ci sia un errore di termine piuttosto di concetto, provo a rimandarti a questa discussione:
https://www.astronomia.com/forum/showthread.php?801-Pupilla-di-Uscita&p=9596#post9596


In visuale, nel caso ideale la P.U. dovrebbe coincidere con il diametro della pupilla umana in modo che tutto il fascio di luce entri nell'occhio e niente venga disperso
in realtà non è esattamente così, in visuale la cosa importante è far sì che la p.u. rientri nei minimi o nei massimi di dilatazione della tua pupilla... esempio, se tu avessi una pupilla che si dilata non oltre i 5.5mm o al massimo di 1mm , dovresti rimanere entro questo range, anche qua ti rimando a questo:
https://www.astronomia.com/forum/showthread.php?1725-Misurate-la-Vostra-Pupilla&p=22336#post22336%20Misurate%20la%20Vostra%20Pupil la


se la quantità di luce entrante nel telescopio è uguale alla quantità di luce uscente allora maggiore è la P.U. minore è la densità di luce , in altre parole, minore è la quantità di luce per unità di superficie
Che ci sia l'occhio umano o una camera CCD è indifferente
Maggiore la P.U. minore è il numero di fotoni che, nell'unità di tempo, colpiscono i coni /bastoncelli dell'occhio o i pixel della CCD
e no, troppo bello paragonare l'occhio umano con un sensore, magari!!
la quantità di luce è e rimane quella di entrata, ciò che cambia è l'unità di superficie (la famosa nutella sulla fettina di pane!).
qua se ne parla abbastanza bene: https://www.astronomia.com/forum/showthread.php?3854-Rapporto-Focale-Di-Un-Telescopio

[Gimo85]

In pratica l'occhio umano va trattato come fosse l'unico pixel a disposizione e tutto il cono di luce (P.U.) viene sempre acquisito interamente, purchè sia entro le dimensioni di dilatazione utile della pupilla.

[Angelo_C]

Ringrazio Etruscastro che ha già chiarito le cose (scusa Albertus, ma veramente non avevo capito :oops:), aggiungo una cosa, come ha giustamente detto Etruscastro non si può equiparare l'occhio umano ad un sensore, perché dal punto di vista "tecnico" l'occhio umano è già uno strumento ottico fatto e finito, in pratica l'osservazione visuale si potrebbe assimilare al metodo afocale (come ben spiegato dal nostro Cherubino ► http://www.dark-star.it/astronomia-articoli-e-test/astronomia-economica/il-metodo-afocale/ ).
Infatti tale metodo di ripresa consiste nell'accostare al telescopio completo di oculare uno strumento di ripresa completo come puo essere una compattina o uno smartphone (ovvero uno strumento con obiettivo e sensore), noi infatti accostiamo ad un telescopio completo di oculare il nostro occhio che è uno strumento completo, composto da obiettivo (il cristallino) e da un sensore (la retina).

Mentre nella ripresa al fuoco diretto, manca l'oculare e l'ulteriore obiettivo del sistema di ripresa, quindi sul sensore arriva direttamente il fascio focalizzato dell'obiettivo "principale" (in questo caso del telescopio) e qui entra in campo il concetto di "campo di piena luce" (ovvero il CPL ben spiegato qui ► https://www.telescope-optics.net/newtonian.htm) e quindi (in base anche al rapporto focale) del flusso luminoso (misurato in Lumen (https://it.wikipedia.org/wiki/Lumen)) per unità di superficie (misurato in Lux (https://it.wikipedia.org/wiki/Lux)), per queste cose sarebbe utile (per utilizzare correttamente i termini e non ingenerare confusione) riguardarsi i concetti base di fotografia, come il "rapporto di riproduzione", "campo di piena luce", "vignettattura", ecc. ;)

[Albertus]

prima di tutto grazie a tutti per le spiegazioni

Riassumendo

a) Il flusso luminoso per unità di superficie (misurato in lux) è inversamente proporzionale al quadrato dell'ingrandimento dato che il flusso luminoso costante (misurato in Lumen ) si distribuisce su una superficie maggiore all'aumentare dell'ingrandimento
b) la pupilla d'uscita (P.U.) è inversamente proporzionale all'ingrandimento
c) quindi il flusso luminoso per unità di superficie (lux) è proporzionale al quadrato della pupilla d'uscita ,P.U.

in base alle formule è tutto chiaro ma a me sfuggiva il significato fisico
mi sembrava una contraddizione ritenere che la luminosità per unità di superficie aumenti all'aumentare della P.U.
dunque

1) i raggi di luce che entrano paralleli all'asse del telescopio convergono nel fuoco dell'obiettivo che coincide con il fuoco dell'oculare ed escono paralleli all'asse del telescopio.
i raggi di luce che arrivano obliqui escono obliqui
2)) Esiste un piano in cui convergono tutti i raggi, su questo piano si forma l'immagine non sfuocata
3) il diametro del fascio di luce misurato su questo piano si chiama" Pupilla di uscita" e la distanza dal piano dall'oculare "estrazione pupillare "
4) Aumentando la lunghezza focale dell'oculare aumenta sia l'estrazione pupillare che la pupilla d'uscita ,ma allo stesso tempo diminuisce l'inclinazione dei raggi uscenti dall'oculare e quindi diminuisce l'ingrandimento
5) per questa ragione la luminosità per unità di superficie aumenta all'aumentare della P.U.

Credo che le spiegazioni vadano corredate sempre con disegni
un'immagine vale mille parole;)