Aberrazioni Ottiche

[etruscastro]

LE ABERRAZIONI OTTICHE

In ambito strumentale astronomico, con il termine aberrazioni, si intende un difetto del sistema ottico quando non soddisfa le condizioni di Gauss (http://galileo.cincom.unical.it/pubblicazioni/editoria/libri/Fisica/fisica2/MFM9L2.htm)

Esse si dicono assiali quando la sorgente è puntiforme e giace sull’asse ottico ed extra assiali quando l’oggetto è sì puntiforme, ma non giace sull’asse ottico.

Le aberrazioni si distinguono in 2 grandi categorie:

l’aberrazione cromatica e geometrica.

Sotto parleremo in modo il più possibile semplice di queste aberrazioni, cercando di capire e risolvere i problemi che solo apparentemente possono sembrare insormontabili, invito tutti gli utenti che vorranno informazioni più dettagliate ad aprire dei thread specifici nelle relative sezioni del forum.

Sommario



ABERRAZIONI CROMATICHE
ABERRAZIONI SFERICHE
COMA
ASTIGMATISMO
CURVATURA DI CAMPO
DISTORSIONE

[etruscastro]

ABERRAZIONE CROMATICA


Questo è il classico problema dei telescopi a lenti (rifrattori) acromatici , la distanza focale di una lente è legata all'indice di rifrazione (http://it.wikipedia.org/wiki/Indice_di_rifrazione), questo varia al variare della lunghezza d'onda (http://it.wikipedia.org/wiki/Spettro_visibile) di conseguenza la distanza focale dipende dalla lunghezza d'onda.

La radiazione viene focalizzata in punti diversi della lente, si ha così che il viola che ha un fuoco più deviato si focalizza più vicino alla lente, quella rossa, meno deviata, converge più lontano dalla lente stessa, si ha così che se la sorgente luminosa non è monocromatica lungo l'asse ottico si hanno fuochi diversi per i diversi colori, si ha l’aberrazione cromatica.

L'aberrazione cromatica è annullata se la lunghezza focale della lente è almeno uguale a:

f = 18.6d^2

dove d è il diametro dell’obiettivo

Con questa formula anche diametri modesti impongono lunghezza enormi (per un 60 mm necessiterebbero 6,7 m).Il modo più semplice per ridurre notevolmente l'aberrazione cromatica è di usare due lenti (una convergente di vetro crown, l'altra divergente di vetro flint).


18141815













torna al sommario

[etruscastro]

ABERRAZIONI SFERICHE


I raggi paralleli che incidono su una lente o su uno specchio sferico vicino all'asse ottico vengono focalizzati più lontano di quelli che incontrano la lente o lo specchio presso il bordo.
Questo fa sì che si vengono a formare più piani focali in ognuno dei quali si sovrappongono, più o meno sfocate le immagini degli altri.
L'immagine globale che ne deriva, compresa tra il fuoco marginale e il fuoco parassiale, prende il nome di caustica.
Aumentando la lunghezza focale della lente o dello specchio, l'aberrazione diminuisce. Per le lenti non è la soluzione in quanto è sempre presente l’aberrazione cromatica. La soluzione migliore è uno specchio parabolico.

18161817











torna al sommario

[etruscastro]

COMA

E' una aberrazione data dal fatto che i raggi provenienti dalle zone extra-assiali si focalizzano su piani diversi. I raggi passanti per le zone distanti dal centro vengono focalizzati dando origine ad anelli luminosi provenienti dalle diverse zone di apertura del sistema ottico. La sovrapposizione di questi anelli luminosi crea un immagine stellare a forma di cometa, una v con la punta rivolta vero l’interno o l’esterno a seconda che la coma sia positiva o negativa. È una caratteristica di alcuni sistemi ottici molto aperti come i Newton, per ovviarne si può diaframmare l’obiettivo o utilizzare un correttore di coma. Se tale difetto è presente però nelle zone centrali di qualunque strumento indica una scollimazione.

18181819
















torna al sommario

[etruscastro]

ASTIGMATISMO

Questa aberrazione extra-assiale può verificarsi anche in asse quando siamo di fronte ad un obiettivo lavorato male. Trasforma una sorgente puntiforme in due linee oblique , l’astigmatismo infatti, si nota quando uno specchio (sferico o parabolico) mostra curvature diverse nelle diverse direzioni.

Nei telescopi con ottiche di primo livello, l’astigmatismo si nota prevalentemente su aperture “modeste” e con telescopi a grandi campo, a differenza del coma infatti, l’astigmatismo è proporzionale al diametro dello strumento e al quadrato dell’inclinazione dei raggi ed è dovuto alla diversa distanza a cui focalizzano soggetti perpendicolari all'obiettivo.
Per la causa sopra descritta attraversando la posizione di fuoco dall'intra all'extra focale avremo un cambio di asse. Può esservi astigmatismo anche quando le ottiche risultano tensionate o pesantemente scollimate.
E' un fenomeno passabile nell'osservazione visuale, molto meno in quella fotografica.

18211820











torna al sommario

[etruscastro]

CURVATURA DI CAMPO

Uno strumento ottico è affetto da curvatura di campo quando la sua superficie focale non è prettamente piana ma leggermente emisferica. Questo è un fenomeno intrinseco alla maggioranza degli schemi ottici telescopici e degli obiettivi in genere.
Per ovviare a questo inconveniente le case costruttrici devono provvedere all’inserimento di un gruppo spianatore di campo lungo il cammino ottico.
La curvatura di campo è avvertibile solo in fotografia e si presenta mostrando le immagini stellari sfuocate in prossimità del bordo nonostante che le stelle al centro del campo siano perfettamente a fuoco.
Focheggiando a loro volta le immagini al bordo, andranno sfuocandosi le immagini al centro del campo.
1822














torna al sommario

[etruscastro]

DISTORSIONE


Questo è un effetto elusivo, perché anche se l’immagine risulta essere nitida, la sua forma geometrica non è quella reale, rilasciando immagini a “cuscino” o a “barile”.

1823








Etruscastro

torna al sommario