Telescopi refractor: diferència entre les revisions
Contingut suprimit Contingut afegit
m Gestió de l'entitat nbsp |
#V20A |
||
Línia 8:
El problema de les aberracions cromàtiques es corregeix parcialment amb lents apocromàtiques, però aquest tipus de telescopi té un preu molt elevat.
==Ressenya històrica==
El telescopi refractor va ser el primer tipus de telescopi òptic i la seva invenció no pot ser atribuïda amb precisió. Alguns escrits suggereixen que s'havia desenvolupat un prototip en la dècada de 1550, però els primers exemples descrits explícitament vénen d'Itàlia (1590) i del nord d'Europa (Països Baixos, al voltant de 1608). [[Giambattista della Porta]] ho esmenta en el seu llibre ''La Magie naturelle'' (1589). Posteriorment, diverses persones van tractar d'obtenir una patent: [[Hans Lippershey]], que va ser el primer a fer una demostració concreta amb una magnificació de tres augments a finals de setembre de 1608; [[Zacharias Janssen]], que va fabricar un instrument que hauria venut en la fira de tardor a Frankfurt al setembre de 1608; i [[Jacob Metius]] d'[[Alkmaar]]. Aquest últim és recolzat per [[René Descartes|Descartes]], que parla en 1637 d'aquesta invenció en el començament del seu ''Dioptrique'':
{{citació|Però, per a vergonya de les nostres ciències, aquesta invenció, tan útil i admirable, no ha estat trobada primerament més que per experiència i fortuna. Fa al voltant de trenta anys, un home anomenat Jacques Metius, de la ciutat d'Alkmaar a Holanda, un home que mai havia estudiat, a pesar que tenia un pare i un germà que van fer professió de les matemàtiques, però que tenia un plaer especial a fer miralls i lents brillants, component-les fins i tot a l'hivern amb el gel, així que l'experiència ha demostrat que es pot fer, tenint en aquesta ocasió diversos vidres de diferents formes, va pensar per gust a mirar a través de dos, sent un una mica més gruixut al centre que en els extrems, i l'altre al contrari molt més gruixut en els extrems que al centre, i els va aplicar tan feliçment en tots dos extrems d'una canonada, que la primera de les lents que parlem, va ser així composta.|col2=Mais, à la honte de nos sciences, cette invention, si utile et si admirable, n'a premièrement été trouvée que par l'expérience et la fortune. Il y a environ trente ans, qu'un nommé Jacques Metius, de la ville d'Alkmaar en Hollande, homme qui n'avait jamais étudié, bien qu'il eût un père et un frère qui ont fait profession des mathématiques, mais qui prenait particulièrement plaisir à faire des miroirs et verres brûlants, en composant même l'hiver avec de la glace, ainsi que l'expérience a montré qu'on en peut faire, ayant à cette occasion plusieurs verres de diverses formes, s'avisa par bonheur de regarder au travers de deux, dont l'un était un peu plus épais au milieu qu'aux extrémités, et l'autre au contraire beaucoup plus épais aux extrémités qu'au milieu, et il les appliqua si heureusement aux deux bouts d'un tuyau, que la première des lunettes dont nous parlons, en fut composée.|''Dioptrique'' (1637), [[René Descartes]]}}
[[Fitxer:Jan il Vecchio Bruegel Landscape with the Chateau de Mariemont.jpg|250px|thumb|La primera representació coneguda d'un telescopi va aparèixer en aquesta obra de [[Jan Brueghel el Vell]], ''Paysage sur le château de Mariemont'']]
[[File:Refractor Cincinnati observatory.jpg|thumb|left|[[Observatori de Cincinnati]], G. & S. Merz. (il·lustració de l'obra 'Smith Illustrated Astronomy', de 1848).]]
[[Fitxer:Antique Telescope at the Quito Astronomical Observatory 005.JPG|miniatura|250px|Antic refractor de l'[[Observatori Astronòmic de Quito]]]]
Una vegada que el telescopi va ser conegut i va començar a estendre's, diverses persones, entre elles [[Thomas Harriot]] i [[Christoph Scheiner]], el van enfocar cap al cel a principis de 1609 per observar objectes celestes. Però va ser [[Galileu Galilei]] que, des d'agost de 1609,<ref>La primera vegada es va produir de forma oficial el 21 de maig des d'un campanar, davant del Dogo Leonardo Donato i els membres del Senat de Venècia</ref> va establir realment el telescopi com a instrument d'observació astronòmica per al conjunt dels seus descobriments celestes i, especialment, per la mirada nova que va portar al cel i als objectes que contemplava, meravellant-se dels fenòmens que veia i estudiava. Galileu, estant a Venècia aproximadament en el mes de maig, s'havia assabentat de la invenció i havia construït una versió pròpia. Va comunicar llavors els detalls de la seva invenció en públic i va presentar el seu propi instrument al [[Dogo de Venècia|dogo]] [[Leonardo Donato]] en una sessió davant el consell. Va fabricar les seves pròpies lents i al principi els va donar un augment de sis en lloc de tres, per anar augmentant gradualment a 20 i després a 30.
La primera representació coneguda d'un telescopi és una obra de [[Jan Brueghel el Vell]], ''Paysage sur le château de Mariemont'', en la qual el [[Albert VII d'Àustria|arxiduc Albert d'Habsburg]] té l'instrument.
Segons alguns investigadors, que suposadament hauria inventat el telescopi seria l'òptic català [[Joan Roget]] en 1590, l'invent del qual hauria estat copiat per Zacharias Janssen.<ref>{{ref-web |url= http://www.diaridegirona.cat/secciones/noticia.jsp?pref=2008091600_9_287371 |títol= Un estudi atribueix l'invent del telescopi a l'òptic gironí Joan Roget |consulta=12 de maig de 2013 |obra= Diari de Girona |editor= |data= 16 de setembre de 2008}}</ref><ref>{{ref-web |url= http://paper.avui.cat/article/societat/139871/somni/telescopi/catala.html |títol= El somni del telescopi català |consulta= 12 de maig de 2013 |obra= [[Avui]] |editor= |data= 19 de setembre de 2008 |arxiuurl= https://web.archive.org/web/20080924074133/http://paper.avui.cat/article/societat/139871/somni/telescopi/catala.html |arxiudata= 24 de setembre de 2008 }}</ref>
Després dels dissenys pioners de Galileu, a mesura que es van construir telescopis cada vegada més potents, el problema de l'[[aberració cromàtica]] va suposar un greu factor limitant de la seva qualitat d'imatge. Per evitar aquest problema es van desenvolupar els telescopis keplerians dissenyats amb enormes distàncies focals, factor que els feia molt poc manejables. Aquestes limitacions dels telescopis refractors van portar al primer desenvolupament dels telescopis de mirall, que a finals del segle XVIII havien aconseguit un considerable avanç de la mà de [[William Herschel]].
No obstant això, el progrés del disseny de [[lent acromàtica|lents acromàtiques]] de la mà de [[John Dollond]] durant el segle XVIII, va posar les bases de l'època dels [[gran refractor|''grans refractors'']], que es va iniciar en 1820 amb el primer telescopi refractor acromàtic de 9 polzades construït per [[Joseph von Fraunhofer]] per l'[[Observatori de Tartu|Observatori de Dorpat]], a Estònia. Els problemes de manteniment dels [[metall de miralls|miralls metàl·lics]] de l'època, van fer que els instruments refractors passessin a ser de nou els favorits dels astrònoms.
Al llarg del segle XIX es va produir la fundació de nombrosos observatoris per tot el món (tant estatals com a privats), que competien per posseir el millor telescopi, la qual cosa es va traduir en una "carrera" per fabricar lents de major diàmetre cada vegada. Així, en els 80 anys transcorreguts entre 1820 i 1900, es va passar dels 22,8 cm de diàmetre del telescopi de Fraunhofer, als 125 cm del [[Telescopi de la Gran Exposició Universal de París (1900)]], amb el qual es va aconseguir el límit tècnic dels refractors, condicionats per dificultats de fabricació i pel problema del [[fletxat de les lents]].
Durant aquest període, un grapat de destacats fabricants van cimentar el seu prestigi amb ambicioses realitzacions, com [[G. & S. Merz]] (empresa continuadora de l'obra de Fraunhofer); [[John Brashear]]; [[Carl Zeiss]]; els [[germans Henry (astronomia)|germans Henry]]; o [[Alvan Clark & Sons]] (fabricant en 1897 de la major lent encara en servei, la del telescopi de l'[[Observatori Yerkes]], amb 102 cm de diàmetre).
Malgrat l'auge dels telescopis reflectors durant el segle XX (gràcies primer a la millora de les tècniques del platejat de miralls a finals del segle XIX, i posteriorment al desenvolupament de les tècniques de miralls segmentats recolzades en l'avanç dels ordinadors), realitzacions com el telescopi refractor de 98 cm de diàmetre de l'[[Observatori del Roque de los Muchachos]] inaugurat l'any 2002, confirmen que aquest tipus d'instruments segueixen mantenint la seva vigència en determinades tasques astronòmiques, com l'observació solar.
==Dissenys de telescopis refractors==
{|class="floatright"
|valign="top"|[[Fitxer:Bertini_fresco_of_Galileo_Galilei_and_Doge_of_Venice.jpg|miniatura|x200px|center|Galileu demostrant el seu telescopi davant el [[Dux]] de Venècia]]
|valign="top"|[[Fitxer:Houghton Typ 620.73.451 - Johannes Hevelius, Machinae coelestis, 1673.jpg|miniatura|x200px|center|Xilografia d'un telescopi refractor keplerià de 46 m de distància focal construït per Johannes Hevelius.<ref>{{cite book |first=Johannes |last=Hevelius |title=Machina Coelestis |volume=First Part |date=1673 |publisher=Auctor}}</ref>]]
|}
Tots els telescopis refractors usen els mateixos principis. La combinació de [[lent]]s de l'[[Objectiu (òptica)|objectiu]] i d'algun tipus d'[[ocular]] s'empra per reunir més llum del qual l'ull humà és capaç de recollir per si mateix, per presentar a l'observador una [[imatge virtual]] augmentada i amb major lluentor i claredat.
L'objectiu en un telescopi refractor serveix perquè rajos de [[llum]] paral·lels a l'eix de l'instrument sotmesos al fenomen físic de la [[refracció]] convergeixin en un [[Focus (òptica)|''punt focal'']]; mentre que els no paral·lels convergeixen en un ''pla focal''. El telescopi converteix un feix de rajos paral·lels que formen un angle ? amb el seu eix òptic en un segon feix paral·lel amb un angle β. La relació β/α es denomina ampliació angular. És igual a la relació entre les grandàries d'imatge en la retina obtinguts amb i sense el telescopi.<ref>Stephen G. Lipson, Ariel Lipson, Henry Lipson, ''Optical Physics 4th Edition'', Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-49345-1</ref>
Els telescopis refractors poden adoptar moltes configuracions diferents per corregir l'orientació de la imatge i els tipus d'aberració. A causa que la imatge es forma mitjançant la ''flexió'' de la llum o refracció, aquests instruments òptics es denominen "telescopis refractors" o simplement "refractors".
===Telescopi galileà===
[[Fitxer:Galileantelescope.png|thumb|400px| '''Diagrama òptic d'un telescopi galileà:'''<br />
'''y''' – Objecte distant; '''y′''' – Imatge real en l'objectiu; '''y″''' – Imatge virtual ampliada en l'ocular;
'''D''' – Diàmetre d'entrada de la pupil·la; '''d''' – Diàmetre virtual de sortida de la pupil·la; '''L1''' – Lent de l'objectiu; '''L2''' – Lent de l'ocular '''e''' – Pupil·la virtual de sortida – '''Relacions del telescopi''' <ref>http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/17/galileantelescope_2.png</ref>]]
El disseny de [[Galileu Galilei]] utilitzat en 1609 és comunament anomenat ''telescopi galileà''. Va utilitzar una lent convergent en l'objectiu (pla-convexa) i una lent divergent (pla-còncava) en l'ocular (Galileu, 1610).<ref>Sidereus Nuncius or The Sidereal Messenger, 1610, Galileu Galilei ''et al.'', 1989, pg. 37, The University of Chicago Press, Albert van Helden tr., (History Dept. Rice University, Houston, TX), ISBN 0-226-27903-0.</ref> Un telescopi galileà, atès que el disseny no té focus intermedi, dóna lloc a una imatge no invertida i vertical.
El millor telescopi de Galileu aconseguia una magnificació de 30 vegades. A causa dels defectes en el seu disseny, com la forma de la lent i l'estret camp de visió, les imatges estaven borroses i distorsionades. Malgrat aquests defectes, el telescopi encara era prou bo com perquè Galileu explorés el cel. El telescopi galileà podia detectar les fases de Venus, i va ser capaç de veure [[Cràter d'impacte|cràters]] a la [[Lluna]] i quatre [[Satèl·lit galileà|llunes]] orbitant Júpiter.
Els rajos paral·lels de llum procedents d'un objecte distant ('''y''') són portats a un punt en el plànol focal de l'objectiu ('''F' L1''' / '''y''''). La lent (divergent) de l'ocular ('''L2''') intercepta aquests rajos i els fa paral·lels una vegada més. Els rajos de llum no paral·lels procedents de l'objecte que es desplaça en un angle '''α1''' pel que fa a l'eix òptic es desplacen a un angle major ('''α2>α1''') després de passar a través de l'ocular. Això condueix a un augment en la grandària angular aparent i és responsable de l'ampliació percebuda.
La imatge final ('''y'''') és una imatge virtual, situada en l'infinit i amb la mateixa forma que l'objecte.
===Telescopi keplerià===
[[Fitxer:Kepschem.png|thumb|400px|right|'''Diagrama òptic d'un telescopi keplerià''':<br />La fletxa en (4) és una representació esquemàtica de la imatge original; la fletxa en (5) és la imatge invertida en el plànol focal; la fletxa en (6) és la imatge virtual que es forma en l'esfera visual de l'espectador. Els rajos vermells produeixen el punt mitjà de la fletxa; altres dos conjunts de rajos (en negre) produeixen el cap i la cua.]]
El telescopi keplerià, inventat per [[Johannes Kepler]] en 1611, és una millora del disseny de Galileu.<ref>{{cite book |title= Optics|last= Tunnacliffe|first= AH |author2=Hirst JG |date= 1996|publisher= |location= Kent, England |isbn= 0-900099-15-1|page= |pages= 233–7|url= }}</ref> Utilitza una lent convexa en l'ocular en lloc de la còncava del model de Galileu. L'avantatge d'aquesta disposició és que els rajos de llum que emergeixen de l'ocular són convergents. Això permet un camp de visió molt més ampli i un major detall, però la imatge per a l'espectador s'inverteix. Amb aquest disseny es poden aconseguir augments considerablement més alts, però per superar les aberracions, la lent simple de l'objectiu necessita tenir un [[Nombre f (òptica)|relació focal f]] molt alta ([[Johannes Hevelius]] va construir instruments amb una [[distància focal]] de 46 m, i fins i tot es van construir "[[telescopi aeri|telescopis aeris]]" sense tub amb majors distàncies). El disseny també permet l'ús d'un micròmetre en el plànol focal (utilitzat per determinar la grandària angular i/o la distància fins als objectes observats).
===Refractors acromàtics===
La lent refractiva [[Lent acromàtica|acromàtica]] va ser inventada en 1733 per un advocat anglès anomenat [[Chester Moore Hall]], encara que va ser independentment inventada i patentada per [[John Dollond]] al voltant de 1758. El disseny va superar la necessitat de longituds focals molt llargues en els telescopis refractors usant un objectiu confeccionat amb dues peces de [[vidre]] amb diferents [[Dispersió refractiva|índexs de dispersió]], "[[vidre crown]]" i "[[vidre flint]]", limitant els efectes de l'[[aberració cromàtica]] i de l'[[aberració esfèrica]]. Els dos costats de cada peça són esmolats i polits, i després les dues peces es munten juntes. Les lents acromàtiques es dissenyen perquè dues [[longitud d'ona|longituds d'ona]] (típicament el vermell i el blau) s'enfoquin en el mateix pla. L'era dels [[gran refractor|grans refractors]] al segle XIX va veure la fabricació d'enormes lents acromàtiques, culminant amb el refractor acromàtic més gran mai construït, el [[Telescopi de la Gran Exposició Universal de París (1900)]], en el qual es va utilitzar una lent de 125 cm de diàmetre.
===Refractors apocromàtics===
Els refractors apocromàtics tenen objectius construïts amb materials especials de dispersió extraordinàriament baixa. Estan dissenyats per enfocar tres longituds d'ona (típicament vermell, verd i blau) en el mateix plànol. L'error de color residual (espectre terciari) pot ser fins a un ordre de magnitud menor que el d'una lent acromàtica. Tals telescopis contenen elements de [[fluorita]] o vidre especial de dispersió extra-baixa (ED) en l'objectiu i produeixen una gran nitidesa d'imatge que està pràcticament lliure d'aberració cromàtica.<ref>{{ref-web |url=http://starizona.com/acb/ccd/equipbasicsref.aspx |títol=Starizona's Guide to CCD Imaging |editor=Starizona.com |consulta=17 d'octubre de 2013 |arxiuurl=https://web.archive.org/web/20131017204031/http://starizona.com/acb/ccd/equipbasicsref.aspx |arxiudata=17 d'octubre de 2013 }}</ref> A causa dels materials especials necessaris en la fabricació, els refractors apocromàtics són generalment més cars que els telescopis d'altres tipus amb una obertura comparable.
== Referències ==
{{referències}}
{{commonscat}}
{{Autoritat}}
| |||