1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Io parlo delle ottiche che mi è capitato di testare con Roddier. Non ho mai visto Roddier di catottrici quindi non mi pronuncio (anche se ovviamente le sfere sono facili da fare).

Ecco, il punto è che al di là del fatto che "un bravo ottico", "con tanta buona volontà", ecc.. ecc. ecc. può in teoria (entro certi limiti) fare un F/3 con Strehl 0.9; di fatto fra gli strumenti che ho misurato l'esempio che ho portato è statisticamente rappresentativo di quello che "un bravo ottico" produce a focali corte "praticamente" (laddove lo stesso bravo ottico intorno a F/5 raggiunge facilmente la quasi perfezione).

Lasciamo stare poi il fatto che "i bravi ottici" non sono poi così frequenti: ovvero ci sono in giro tanti altri ottici che ottengono i risultati di quell'esempio, se non peggio, a F/5. E i tanti esempi di ottiche ri-figurate una qualche ragione di essere l'avranno.

Si può certamente scegliere di sacrificare la qualità ottica pur di stare con i piedi per terra, ma è un fatto che per come le cose vengono raccontate sembra quasi che il compromesso ottico scegliendo un F cortissimo sia minimo mentre così non è e una buona informazione farebbe forse ritornare in auge qualche scaletta.

Nelle configurazioni SC il ruolo fondamentale viene svolto dalla lastra correttrice. Il primario sferico è di semplice lavorazione, costruire uno sferico a F2 di diametro contenuto con buona precisione della superficie è fattibile anche da chi lavora uno specchio per la prima volta, mentre a livello professionale è un lavoro che viene eseguito completamente a macchina senza alcuna difficoltà ed in tempi brevi. La forma sferica è una condizione di lavoro ottimale per un "grattavetro" in quanto è l'unica figura geometrica che permette a due superfici di rimanere sempre in contatto in ogni punto comunque le si muovano l'una sull'altra. Semplificando, si può dire che basta sovrapporre due dischi di vetro, mettere un po' di miscela abrasiva tra di loro e iniziare a muovere avanti e indietro... la sfera viene da sé.

La lastra invece ha un profilo che riproduce la deformazione che manca sul primario sferico per essere parabolico ed in questo modo viene corretta l'aberrazione sferica.

Lo specchio secondario aumenta il rapporto focale del sistema e perciò svolge anche il ruolo di spianatore di campo.
La coma non è "invasiva" dato che il sistema risultante ha un rapporto focale solitamente superiore a F6.
Il sistema va considerato nel suo insieme, abbiamo un primario sferico cortissimo ( che da solo sarebbe inutilizzabile ) ed abbiamo altri due elementi che fungono da correttori.

I sistemi catadiottrici in generale, ed in particolare i doppietti/tripletti di lenti aggiuntive di correzione applicati ai sistemi a riflessione, sono quelli che permettono di raggiungere i più elevati gradi di correzione ottica del sistema risultante.
Ad esempio Officina Stellare ( ma anche altri ) produce alcuni telescopi di derivazione Ritchey-Chretien ai quali viene applicato un sistema aggiuntivo di lenti prima del back-focus ( su progetto ottico di Massimo Riccardi ) che permette di avere un primario da 500 mm inferiore a F2, una intubazione lunga quanto il diametro o poco più, una focale risultante di F4.5 con un campo assolutamente corretto e perfettamente piano di ben 100 mm sul piano focale, mentre un RC classico, costruito cioè con solo due specchi iperbolici, offre il meglio di se tra F6 e F9 con un campo corretto ( solo da sferica e coma ) che non supera i 20-25 mm sul piano focale.

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Grattavetro.it

Contributi molto esaustivi, grazie.
... edit: sottoscrivo Xeno sulla questione informativa!

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... lunga vita al sessantino!

"CHI BRUCIA LIBRI FINISCE COL BRUCIARE UOMINI"
Heinrich Heine

Come non citare dunque anche il riuscito schema ottico Backer Ritchey-Chretien di Takahashi con la ben nota BRC250 che utilizzava entrambe le superfici degli specchi, primario e secondario, non sferiche, bensì iperboliche, in aggiunta al suo correttore composto da due lenti supplementari che eliminavano l'aberrazione sferica, il coma e persino l'astigmatismo per un campo aplanatico e ben corretto di grandi dimensioni. Con un rapporto focale f/5 il BRC250 produceva un ampio cerchio immagine, anch'esso pari a 100mm di diametro, sul piano focale molto ben corretto. Altrettanto spinta poi era la qualità delle centriche stellari nel centro del campo equivalenti a circa 2 micron.

Tuttavia, poiché i suoi specchi primari e secondari erano a curvatura iperbolica, è noto come la produzione automatizzata di tali specchi sia stata sempre impegnativa per Takahashi nonostante la tecnica di rifinitura delle superfici - non sferiche - sia ancora in produzione: ciò ovviamente si ripercuote, ancora oggi, sull'alto costo dello strumento.
Cari saluti,

Danilo Pivato

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Come scrive Massimo la cosa migliore per visualizzare la sweet spot del tuo newton sarebbe quella di inserire i parametri in ATMOS (c’è una versione free che permette di trattare casi semplici come i newton) e generare uno spot diagram. Però bisogna considerare che quello che vedrai all’oculare dipenderà anche dall’oculare stesso. I gruppi ottici negativi posti prima del fuoco, ad esempio, tendono a mitigare la coma e a modificare la curvatura di campo, quindi tutti gli oculari grandangolari moderni daranno risultati che occorrerebbe simulare caso per caso, anche per tenere conto dell’astigmatismo che è l’aberrazione dominante in quasi tutti gli oculari. Purtroppo gli spot diagrams e i dati di progetto degli oculari (vetri, curvature, spaziature, ecc.) raramente sono pubblicati.

Se invece vuoi limitarti a fare due conti nudi e crudi considerando solo la coma tangenziale dello specchio primario, puoi considerare questa formula

L = (3/16)(h/F^2)

che fornisce la dimensione lineare L della macchia generata dalla coma a distanza (sempre lineare) h dall’asse ottico se F è il rapporto focale (le dimensioni di L saranno quelle di h, di solito si usano i millimetri).

Un criterio riportato da Sigdwick è quello per cui la coma non intacca la risoluzione del telescopio finché L non supera il doppio del diametro del falso disco (non conosco le basi di questo criterio, te lo riporto così com'è). Facendo due conti si ricava che per un newton a f/5 il criterio di Sigdwick fornisce un cerchio di 3.5 mm di diametro sul piano focale entro il quale la risoluzione non è influenzata dalla coma. Per un f/3 questo valore si riduce a 0.8 mm.

Ciò senza considerare alcun'altra aberrazione, ma usando un software si possono includere anche le altre e ottenere una stima migliore. Come ho detto più sopra, però, nell'osservazione visuale non si può prescindere dalla presenza dell'oculare.

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Raf

Quello detto e calcolato da Raf trova conferma anche nell'analisi con il software.
Di seguito abbiamo tre spot diagram calcolati al centro ed al bordo di un campo di 3,5 mm di diametro sul piano focale. Quindi un campo molto piccolo intorno all'asse ottico ma già sufficiente per valutare la differenza in termini di aberrazioni su diverse focali di un newton.
il primo grafico si riferisce ad un 600 F6, il secondo ad un 600 F4, il terzo ad un 600 F3, il campo come già detto, è per tutti di 3,5 mm sul piano focale.

Premesso che il dischetto bianco al centro dei riquadri rappresenta le dimensioni del disco di Airy e che le dimensioni sono volutamente esagerate rispetto a quelle reali per una migliore leggibilità, si possono analizzare le differenze sull'asse al bordo:

A- Asse Ottico
in tutti e tre i casi l'immagine è "perfetta" , la radiazione luminosa è concentrata all'interno al disco di Airy

B-Bordo del Campo
1 - nel primo caso ( 600F6 ) l'immagine non mostra coma ,o per meglio dire, lo spot ha le stesse dimensioni del disco di Airy,



2 - nel secondo caso (600 F4 ) la coma è visibile ma si mantiene entro i due diametri ( o supera di poco ) del disco di Airy ( i riquadri ai vertici non contano perchè dobbiamo considerare una area circolare e non quadrata )
le altre aberrazioni sono di ordine inferiore e sono nascoste dalla coma.



3 - nel terzo caso (600F3) la coma è evidente ed influisce sulla risoluzione e definizione dell'immagine. per ritrovare le stesse condizioni dei casi precedenti bisognerebbe restringere il campo utile a 0,8 mm come indicato da Raf.



due considerazioni da fare nel momento che si ragiona con una simulazione software:

1-nella realtà, la luminosità delle aberrazioni in una stella vista all'oculare non è così uniforme, la densità dei "puntini" indica la concentrazione di radiazione luminosa, quindi quello che si osserva "dal vivo" non corrisponde a questa forma a "goccia" ma alla classica forma a "cometa", la si può individuare pensando che dove i puntini sono meno densi in realtà non sono visibili, se non con un sensore fotografico.

2-nella realtà il seeing livella il campo visuale teorico ad uno più uniformemente aberrato, nel senso che non sarà quasi mai possibile vedere puntini luminosi delle dimensioni del disco di Airy nemmeno sull'asse ottico, perciò la percezione delle aberrazioni arriva in una zona del campo più esterna a quella calcolata.

Cosa succede se allarghiamo il campo sul piano focale: ecco un esempio con il 600F6 calcolato su di un campo di 10 mm di diametro, che è poi quello che ci dovrebbe aspettare come CPL per utilizzare diversi oculari e alcuni sensori fotografici senza vignettature.
Come si può vedere l'F6 si trova in condizioni ancora accettabili, comunque migliori di quelle dell' F3 su di un campo tre volte più piccolo.



infine, una curiosità con un altro schema ottico nelle stesse condizioni ed analizziamo il comportamento di un Ritchey-Chretien 600F6 sullo stesso campo di 10 mm sul piano focale.
Non essendoci coma in questo schema, gli spot sono puntiformi ed interni al disco di Airy, le altre aberrazioni fuori asse non sono ancora visibili. Per trovare il limite di campo utile anche per questo sistema, nel quale le aberrazioni extra-assiali diventano evidenti, bisogna estendere l'area sul piano focale ad un cerchio di 25 mm di diametro.

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Grattavetro.it

Grazie Massimo, molto interessanti e molto eloquenti questi diagrammi. L'F/3 è decisamente drammatico, si ha bel dire che tanto c'è il correttore di coma ma uno strumento così aperto è pesantemente limitato e non lo consiglierei nemmeno all'astrofilo più antipatico....

(...o forse sì... )

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Raf

Abbastanza impressionante, in effetti...

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"CHI BRUCIA LIBRI FINISCE COL BRUCIARE UOMINI"
Heinrich Heine

Tiro sù questa discussione con un nuovo elemento di riflessione.
Ho fatto il calcolo della profondità di scavo (la differenza fra la superficie della sfera e la parabola) per un 600 mm di diametro, F/5 oppure F/3.3. Il primo richiede una scaletta di 4 gradini al massimo (ma il più delle volte si sta sul secondo o terzo). L'altro invece si sta con i piedi per terra. Comodo no? E poi cosa vuoi che sia dai,... F3.3 con un po' di attenzione azione si fa!

Beh, non ne sarei così sicuro. Nella figura, la differenza fra sfera e parabola per l'F/5 è 34 lambda sul fronte d'onda (9445 nm sulla superficie). La differenza fra sfera e parabola per un F/3.3 è 115.5 lambda.

In altre parole per fare lo specchio parabolico nel caso f/3.3 , quando si è arrivati alla profondità che per l'F/5 sarebbe sufficiente si è a meno di un terzo del percorso. Bisogna scavare 3.5 volte di più.

In tutto questo lavoro gli errori si accumulano e la correzione diventa più difficile e laboriosa. Impossibile? No, ma prendendo il rapporto fra le profondità come un indicatore della difficoltà e del tempo (e quindi del costo necessario) il secondo specchi dovrebbe forse costare 3.5 volte di più (beh materiale sbozzo e lavorazione sferica costano uguali però la parabolizzazione è molto più che proporzionale a 3.5).

Ora, non credo che nessuno sia disposto a pagare un'ottica da 600 mm di diametro diciamo 20.000 euro invece che 5000 solo per stare con i piedi per terra. No, il "messaggio" che circola è "ma dai con un po' di attenzione in più si fa e stai con i piedi per terra". Quel po' di attenzione in più, ovviamente non costa praticamente nulla... ma se non costa nulla allora il tempo dedicato a parabolizzare è lo stesso e la figura non può essere di eguale qualità.

Dunque da una parte 4 gradini dall'altra l'illusione di ottenere lo stesso risultato.

Facciamo un altro ragionamento. ASA http://www.astrosysteme.com/home-2/
Bene, possono garantire una lavorazione precisa quanto si vuole anche su specchi molto aperti. Come fanno? Lo dicono: hanno un interferometro, un ambiente di test climatizzato, e costruiscono un supporto apposta per lo specchio in modo da non forzare il vetro. Fatta la misura con l'interferometro hanno una macchina a controllo numerico che va a togliere vetro dove l'interferometro aveva visto i punti altri. E così la superficie è garantita... però. Questa attrezzatura costa e si ritorna al punto che l'ottica f/3.3 si può fare ma non non può costare come quella F/5 (che si fa anche senza quella attrezzatura). Non costa n nemmeno il 20% di più ma molto di più

E poi c'è un altro però... i ritocchi portano sì la superficie in tolleranza, ma, tendenzialmente la superficie (togli di qua togli di là più ritocchi fai peggio è) tende ad assumere un aspetto più rugoso.
Un F/5 fatto da Zambuto ha questo aspetto (sulla destra) http://saf.ux.uis.no/nyhetsarkiv/vedleg ... escope.htm. Un F/3.3 ritoccato 50 volte finirà per forza di cose ad avere una superficie rugosa come a sinistra. Ovviamente il numero di ritocchi con quella attrezzatura è minimo, ma sicuramente non lo è per un ottico senza quella attrezzatura, posto che abbia la volontà di farli.

E tutto per la moda di f/stracorti?

Torno a domandarmi come diamine facciano a fare i telescopi, tipo il VATT del Vaticano, che è solo 1,83 metri di apertura, ma è f=1. No c'è che dire, una bella luminosità...

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“Ciò che non ha termine non ha figura alcuna” Leonardo da Vinci