Telescopiu refractor

De Wikipedia
Saltar a navegación Saltar a la gueta
Telescopiu de 102 cm de diámetru del Observatoriu Yerkes fabricáu por Alvan Clark & Sons en 1897, el mayor refractor del mundu inda en serviciu

Un telescopiu refractor ye un sistema ópticu centráu, que capta imáxenes d'oxetos alloñaos utilizando un conxuntu de lentes nes que la lluz se refracta. La refraición de la lluz na lente del oxetivu fai que los rayos paralelos, procedentes d'un oxetu bien alloñáu (nel infinitu), converxan sobre un puntu del planu focal. Esto dexa amosar los oxetos alloñaos mayores y más brillosos.

Esti tipu de telescopios son bien comunes na astronomía para aficionaos y en dellos telescopios solares (pa los que s'usen filtros), y mientres casi 300 años (ente 1600 y 1900 aprosimao) convertir nel principal tipu de preséu de trabayu de los más destacaos observatorios del mundu. Sicasí, esisten importantes dificultaes técniques que torguen realizar telescopios refractores d'amplies dimensiones y de gran apertura, yá que resulta difícil ellaborar lentes preseos de gran tamañu y abondo llixeres pa ser utilizaes como oxetivos. Per otru llau, esisten problemes calidable de la imaxe por cuenta de pequeñes burbuyes d'aire atrapaes nel cristal de la lente principal, y amás, el material de la lente resulta opacu a determinaos llargores d'onda, polo que se pierde sensibilidá en delles partes del espectru llumínicu. La mayoría d'estos problemes resuélvense utilizando un telescopiu reflector.

El problema de l'aberraciones cromátiques corríxese parcialmente con lentes apocromáticas, anque esti tipu de telescopiu tien un eleváu preciu.

Reseña hestórica[editar | editar la fonte]

Artículu principal: Hestoria del telescopiu

El telescopiu refractor foi'l primer tipu de telescopiu ópticu y la so invención nun puede ser atribuyida con precisión. Dellos escritos suxuren que se desenvolviera un prototipu na década de 1550, pero los primeros exemplos descritos explícitamente vienen d'Italia (1590) y del norte d'Europa (Países Baxos, alredor de 1608). Giambattista della Porta mentar nel so llibru La Magie naturelle (1589). Darréu, delles persones trataron de llograr una patente: Hans Lippershey, quien foi'l primeru en faer una demostración concreta d'unu con una magnificación de tres aumentos a finales de setiembre de 1608; Zacharias Janssen, que fabricó un preséu que vendería na feria de seronda en Frankfurt en septiembre de 1608; y Jacob Metius de Alkmaar. Esti postreru ye sofitáu por Descartes, que fala en 1637 d'esta invención nel empiezu del so Dioptrique:

Pero, pa vergüenza de les nueses ciencies, esta invención, tan útil y almirable, nun foi atopada de primeres más que por esperiencia y fortuna. Fai alredor de treinta años, un home llamáu Jacques Metius, de la ciudá de Alkmaar n'Holanda, un home que nunca había estudiáu, a pesar de que tenía un padre y un hermanu que fixeron oficiu de les matemátiques, pero que tenía un placer especial en faer espeyos y lentes brilloses, componiéndoles inclusive pel hibiernu col xelu, asina que la esperiencia demostró que puede faese, teniendo nesta ocasión dellos vidrios de distintes formes, pensó por gustu en mirar al traviés de dos, siendo unu un pocu más gruesu nel centru que nos estremos, y l'otru al contrariu muncho más gruesu nos estremos que nel centru, y aplicar tan felizmente en dambos estremos d'una tubería, que la primera de les lentes de que falamos, foi asina compuesta.

Mais, à la honte de nos sciences, cette invention, si utile et si almirable, 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 deas mathématiques, mais qui prenait particulièrement plaisir à faire deas 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 -yos appliqua si heureusement aux deux bouts d'un tuyau, que la première deas lunettes dont nous parlons, en fut composée.

Dioptrique (1637), René Descartes
La primer representación conocida d'un telescopiu apaeció nesta obra de Jan Bruegel el Viejo, Paysage sur -y château de Mariemont
Observatoriu de Cincinnati, G. & S. Merz. (ilustración de la obra 'Smith Illustrated Astronomy', de 1848).

Una vegada que'l telescopiu foi conocíu y empezó a estendese, delles persones, ente elles Thomas Harriot y Christoph Scheiner, volver escontra'l cielu a principios de 1609 pa reparar oxetos celestes. Pero foi Galiléu Galilei quien, dende agostu de 1609,[1] estableció realmente'l telescopiu como preséu d'observación astronómica pol conxuntu de los sos descubrimientos celestes y, especialmente, pola mirada nueva que llevó al cielu y a los oxetos que contemplaba, maraviándose de los fenómenos que vía y estudiaba. Galiléu, tando en Venecia aprosimao nel mes de mayu, enterárase de la invención y construyera una versión propia. Comunicó entós los detalles de la so invención en públicu y presentó el so propiu preséu al dogo Leonardo Donato nuna sesión ante'l conseyu. Construyó les sos propies lentes y nun principiu dio-yos un aumentu de seis en llugar de trés, pa dir aumentando gradualmente a 20 y dempués a 30.

La primer representación conocida d'un telescopiu ye una obra de Jan Bruegel el Viejo, Paysage sur -y château de Mariemont, na qu'el archiduque Alberto de Habsburgu tien el preséu.

Según dellos investigadores, quien supuestamente inventaría'l telescopiu sería'l catalán Juan Roget en 1590, que'l so inventu sería copiáu por Zacharias Janssen.[2][3]

Tres los diseños pioneros de Galiléu, a midida que construyéronse telescopios cada vez más potentes, el problema de la aberración cromática supunxo un grave factor limitante de la so calidá d'imaxe. Pa evitar esti problema desenvolviéronse los telescopios keplerianos diseñaos con enormes distancies focales, factor que los faía bien pocu afechiscos. Estes llimitaciones de los refractores llevaron al primer desenvolvimientu de los telescopios d'espeyu, qu'a finales del sieglu XVIII algamaren una considerable meyora de la mano de William Herschel.

Sicasí, el progresu del diseñu de lentes acromátiques de la mano de John Dollond mientres el sieglu XVIII, punxo les bases de la dómina de los grandes refractores, que s'empecipió en 1820 col primer telescopiu refractor acromáticu de 9 pulgaes construyíu por Joseph von Fraunhofer pal Observatoriu de Dorpat, n'Estonia. Los problemes de caltenimientu de los espeyos metálicos de la dómina, fixeron que los preseos refractores pasaren a ser de nuevu los favoritos de los astrónomos.

A lo llargo del sieglu XIX produció la fundación de numberosos observatorios por tol mundu (tantu estatales como privaos), que pertenecíen por tener el meyor telescopiu, lo que se tradució nuna "carrera" por fabricar lentes de mayor diámetru cada vez. Asina, nos 80 años trescurríos ente 1820 y 1900, pasar de los 22,8 cm de diámetru del telescopiu de Fraunhofer, a los 125 cm del Telescopiu de la Gran Esposición Universal de París (1900), col que s'algamar la llende técnica de los refractores, condicionaos por dificultaes de fabricación y pol problema del flechado de les lentes.

Mientres esti periodu, un puñáu de destacaos constructores encimentaron el so prestíu con ambicioses realizaciones, como G. & S. Merz (empresa continuadora de la obra de Fraunhofer); John Brashear; Carl Zeiss; los hermanos Henry; o Alvan Clark & Sons (fabricante en 1897 de la mayor lente inda en serviciu, la del telescopiu del Observatoriu Yerkes, con 102 cm de diámetru).

A pesar de la puxanza de los telescopios reflectores mientres el sieglu XX (gracies primero a la meyora de les técniques del plateado d'espeyos a finales del sieglu XIX, y darréu al desenvolvimientu de les técniques d'espeyos segmentados sofitaes na meyora de los ordenadores), realizaciones como'l telescopiu refractor de 98 cm de diámetru del Observatoriu del Roque de los Rapazos inauguráu nel añu 2002, confirmen qu'esti tipu de preseos siguen calteniendo la so vixencia en determinaes xeres astronómiques, como la observación solar.

Diseños de telescopios refractores[editar | editar la fonte]

Galiléu demostrando'l so telescopiu ante'l Dogo de Venecia
Xilografía d'un telescopiu refractor keplerianu de 46 m de distancia focal construyíu por Johannes Hevelius.[4]

Tolos telescopios refractores usen los mesmos principios. La combinación de lentes del oxetivu y de dalgún tipu de ocular emplegar p'axuntar más lluz de la que'l güeyu humanu ye capaz de recoyer por sigo mesmu, pa presentar al observador una imaxe virtual aumentada y con mayor rellumu y claridá.

L'oxetivu nun telescopiu refractor sirvi por que rayos de lluz paralelos a la exa del preséu sometíos al fenómenu físicu de la refraición converxan nun puntu focal; ente que los non paralelos converxen nun planu focal. El telescopiu convierte un fexe de rayos paralelos que formen un ángulu α cola so exa óptica nun segundu fexe paralelu con un ángulu β. La relación denominar ampliación angular. Ye igual a la relación ente los tamaños d'imaxe na retina llograos con y ensin el telescopiu.[5]

Los telescopios refractores pueden adoptar munches configuraciones distintes pa correxir la orientación de la imaxe y los tipos d'aberración. Por cuenta de que la imaxe formar por aciu la flexón de la lluz o refraición, estos preseos ópticos denominar "telescopios refractores" o a cencielles "refractores".

Telescopiu galileano[editar | editar la fonte]

Diagrama ópticu d'un telescopiu galileano:
y – Oxetu distante; y′ – Imaxe real nel oxetivu; y″ – Imaxe virtual ampliada nel ocular; D – Diámetru d'entrada de la neñina; d – Diámetru virtual de salida de la neñina; L1 – Lente del oxetivu; L2 – Lente del ocular y – Neñina virtual de salida – Relaciones del telescopiu [6]

El diseñu de Galiléu Galilei utilizáu en 1609 ye comúnmente llamáu telescopiu galileano. Utilizó una lente converxente nel oxetivu (planu-convexa) y una lente diverxente (planu-cóncava) nel ocular (Galiléu, 1610).[7] Un telescopiu galileano, cuidao que el diseñu nun tien focu entemediu, da llugar a una imaxe ensin invertir y vertical.

El meyor telescopiu de Galiléu llograba una magnificación de 30 vegaes. Por cuenta de los defectos nel so diseñu, como la forma de la lente y l'estrechu campu de visión, les imáxenes taben borroses y aburuyaes. A pesar d'estos defectos, el telescopiu inda yera lo suficientemente bonu como por que Galiléu esquizara'l cielu. El telescopiu galileano podía detectar les fases de Venus, y foi capaz de ver cráteres na Lluna y cuatro llunes orbitando Xúpiter.

Los rayos paralelos de lluz procedente d'un oxetu distante (y) son llevaos a un puntu nel planu focal del oxetivu (F' L1 / y'). La lente (diverxente) del ocular (L2) intercepta estos rayos y facer paralelos una vegada más. Los rayos de lluz non paralelos procedentes del oxetu que se mueve nun ángulu α1 con respectu a la exa óptica mover a un ángulu mayor (α2>α1) dempués de pasar al traviés del ocular. Esto conduz a un aumentu nel tamañu angular aparente y ye responsable de l'ampliación percibida.

La imaxe final (y') ye una imaxe virtual, allugada nel infinitu y cola mesma forma que l'oxetu.

Telescopiu keplerianu[editar | editar la fonte]

Diagrama ópticu d'un telescopiu keplerianu:
La flecha en (4) ye una representación esquemática de la imaxe orixinal; la flecha en (5) ye la imaxe invertida nel planu focal; la flecha en (6) ye la imaxe virtual que se forma na esfera visual del espectador. Los rayos coloraos producen el puntu mediu de la flecha; otros dos conxuntos de rayos (en negru) producen la cabeza y la cola.

El telescopiu keplerianu, inventáu por Johannes Kepler en 1611, ye una meyora del diseñu de Galiléu.[8] Utiliza una lente convexa nel ocular en llugar de la cóncava del modelu de Galiléu. La ventaya d'esta disposición ye que los rayos de lluz que remanecen del ocular son converxentes. Esto dexa un campu de visión muncho más ampliu y un mayor detalle, pero la imaxe pal espectador inviértese. Con esti diseñu pueden algamar aumentos considerablemente más altos, pero pa superar les aberraciones, la lente simple del oxetivu precisa tener un relación focal f bien alta (Johannes Hevelius construyó preseos con una distancia focal de 46 m, ya inclusive se construyeron "telescopios aéreos" ensin tubu con mayores distancies). El diseñu tamién dexa l'usu d'un micrómetru nel planu focal (utilizáu pa determinar el tamañu angular y/o la distancia hasta los oxetos reparaos).

Refractores acromáticos[editar | editar la fonte]

Artículu principal: Telescopiu acromáticu

La lente refractiva acromática foi inventada en 1733 por un abogáu inglés llamáu Chester Moore Hall, anque foi independientemente inventada y patentada por John Dollond alredor de 1758. El diseñu superó la necesidá de llargores focales bien llargues nos telescopios refractores usando un oxetivu iguáu con dos pieces de vidriu con distintos índices de dispersión, "vidriu crown" y "vidriu flint", llindando los efectos de la aberración cromática y de la aberración esférica. Los dos llaos de cada pieza son amolados y apolazadures, y depués los dos pieces se ensamblan xuntes. Les lentes acromátiques diséñense por que dos longitudesd d'onda (típicamente'l colloráu y l'azul) enfocar nel mesmu planu. La era de los grandes refractores nel sieglu XIX vio la fabricación d'enormes lentes acromátiques, rematando col refractor acromáticu más grande enxamás construyíu, el Telescopiu de la Gran Esposición Universal de París (1900), nel que s'utilizó una lente de 125 cm de diámetru.

Refractores apocromáticos[editar | editar la fonte]

Artículu principal: Lente apocromática

Los refractores apocromáticos tienen oxetivos construyíos con materiales especiales de dispersión extraordinariamente baxa. Tán diseñaos pa enfocar tres longitud d'onda (típicamente coloráu, verde y azul) nel mesmu planu. L'erru de color residual (espectru terciariu) pue ser hasta un orde de magnitú menor qu'el d'una lente acromática. Tales telescopios contienen elementos de fluorita o vidriu especial de dispersión extra-baxa (ED) nel oxetivu y producen una gran nitidez d'imaxe que ta práuticamente llibre d'aberración cromática.[9] Por cuenta de los materiales especiales necesarios na fabricación, los refractores apocromáticos son xeneralmente más caros que los telescopios d'otros tipos con una apertura comparable.

Ver tamién[editar | editar la fonte]

Referencies[editar | editar la fonte]

  1. La primer vegada producir de forma oficial el 21 de mayu dende un campanariu, delantre del Dogo Leonardo Donato y los miembros del Senáu de Venecia
  2. «Un estudi atribueix l'invent del telescopi a l'òptic gironí Joan Roget». Diari de Girona (16 de setiembre de 2008). Consultáu'l 12 de mayu de 2013.
  3. «El somni del telescopi català». Avui (19 de setiembre de 2008). Archiváu dende l'orixinal, el 24 de setiembre de 2008. Consultáu'l 12 de mayu de 2013.
  4. Hevelius, Johannes (1673). Machina Coelestis. Auctor.
  5. Stephen G. Lipson, Ariel Lipson, Henry Lipson, Optical Physics 4th Edition, Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-49345-1
  6. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/17/Galileantelescope_2.png
  7. Sidereus Nuncius or The Sidereal Messenger, 1610, Galiléu 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.
  8. Tunnacliffe, AH (1996). Optics, 233–7.
  9. «Starizona's Guide to CCD Imaging». Starizona.com. Consultáu'l 17 d'ochobre de 2013.




Telescopio refractor