Il telescopio ottico è uno strumento ottico ideato e usato per l'osservazione extraterrestre (astronomia e studio dei corpi celesti) nel dominio delle radiazioni elettromagnetiche visibili. Può essere realizzato mediante l'uso di lenti, e in questo caso si parla di telescopio rifrattore, oppure mediante l'uso di specchi, e in questo caso di parla di telescopio riflettore; oppure con uno schema misto di questi elementi, detto telescopio catadiottrico.

Il telescopio ottico è costituito essenzialmente da uno o più elementi ottici che raccolgono e focalizzano la luce (l'obiettivo) e da un tubo ottico (o intubazione) calcolato e proporzionato alle caratteristiche del obiettivo e del sistema utilizzato; questa è anche la forma semplice cui i telescopi vengono venduti commercialmente, ma per terminare la costituzione minima e funzionante, ogni telescopio necessita di un secondo gruppo di elementi (l'oculare) per l'osservazione diretta con l'occhio, oppure di un elemento sensibile per la ripresa delle immagini fornite dal obiettivo (lastra, pellicola o sensore foto-cine-video).

Il termine telescòpio è derivato dal lat. mod. telescopium, coniato nel 1609 e divulgato nel 1611 per denominare lo strumento ideato da Galilei (il cannocchiale), sull’esempio del gr. τηλεσκόπος «che vede lontano». Tuttavia, il cannocchiale si differenzia dal telescopio, in quanto fornisce immagini non ribaltate (raddrizzate), è solitamente costituito da lenti (e non specchi), ed è pensato per le osservazioni terrestri, spesso anche a mano libera.

Tipi di telescopi ottici I telescopi ottici si dividono principalmente in due classi, i rifrattori e i riflettori, in base al tipo di elementi ottici utilizzati per l'obiettivo. Il telescopio rifrattore, grazie ad un insieme di lenti, sfrutta il fenomeno della rifrazione per focalizzare l'immagine. Il telescopio riflettore, grazie ad un insieme di specchi, sfrutta il fenomeno della riflessione per focalizzare l'immagine.

Esistono tuttavia molti schemi ottici misti, detti catadiottrici che, pur utilizzando come elemento principale uno specchio (specchio primario) e per questo motivo sono comunque spesso considerati telescopi riflettori, sono anche dotati di lenti correttive. Elementi correttivi di questo tipo sono ad esempio la lastra di Schmidt o la lente di Barlow. I telescopi misti tipicamente hanno caratteristiche di maggiore compattezza del tubo ottico.

Le dimensioni dei telescopi ottici variano dai pochi centimetri di diametro dei telescopi amatoriali di fascia bassa ai grandi telescopi degli osservatori astronomici che hanno diametri sino ad alcune decine di metri.

Le grandi aperture oltre i due metri sono di dominio incontrastato dei telescopi riflettori: essendo le lenti sospese unicamente sul bordo, anziché su tutta la loro superficie (come avviene per gli specchi), si deformano sotto il loro stesso peso, in misura diversa dipendentemente dall'inclinazione nella quale si trovano. Quindi, oltre una certa dimensione, le lenti diventano talmente costose e pesanti da rendere sconsigliabile il loro utilizzo; tuttavia, nei grandi telescopi catadiottrici con correzione sub-apertura, l'ottica attiva, costituita solitamente dallo specchio primario, può venire deformata per compensare la deformazione delle successive lenti.

Rifrattori

I rifrattori sono i primi strumenti ottici che vennero usati per l'astronomia e sono caratterizzati da un obiettivo a lenti.

I rifrattori possono essere di tipo acromatico, semi-apocromatico o apocromatico in funzione della capacità di focalizzare nello stesso punto la luce di diversi colori.

Nei rifrattori le immagini astronomiche posseggono una grandissima nitidezza, per questa ragione essi sono generalmente preferiti dagli astrofili che osservano gli sfuggenti particolari dei pianeti, spesso poco contrastati.

Nell'uso amatoriale, il telescopio a lenti trova le migliori applicazioni nella osservazione dei pianeti, anche se, a causa degli alti costi di produzione, per un astrofilo è possibile comprare un riflettore significativamente più grande a parità di costo e quindi dotato nel complesso di maggiore potere risolutivo.

Riflettori

Telescopi newtoniani

I "newtoniani" sono i primi telescopi a specchio ad essere stati costruiti e prendono il nome dal loro inventore, Isaac Newton. Sono considerati telescopi particolarmente economici e convenienti anche in funzione del loro peso (molto inferiore rispetto ad un rifrattore). Sebbene con alcuni modelli sia possibile fare astrofotografia, la posizione dell'oculare rende difficile posizionare la fotocamera e bilanciare lo strumento (in diversi modelli commerciali non è adatto neanche il focheggiatore). Un altro problema è legato alla collimazione delle ottiche che subiscono con facilità disallineamenti causati da urti o vibrazioni.

La configurazione newtoniana viene utilizzata anche per i modelli chiamati dobsoniani: telescopi costituiti da un tubo ottico newtoniano, appoggiato ad una montatura altazimutale formata da una forcella e una piattaforma girevole appoggiata a terra. I dobsoniani sono economici perché la loro montatura è costituita solo da elementi essenziali e la configurazione ottica newtoniana è relativamente economica e di più facile costruzione, rispetto ad altri tipi di telescopi riflettori. Mentre in altre montature più complesse i movimenti di precisione per il puntamento e l'inseguimento del cielo avviene tramite i cosiddetti moti micrometrici (un sistema di ingranaggi, mosso tramite una manopola in certi telescopi amatoriali) o tramite dei motori gestiti da un computer, nella montatura dobsoniana i movimenti avvengono spingendo a mano il telescopio. Si tratta dunque di una montatura altazimutale poco precisa nell'inseguimento del cielo e perciò poco adeguata all'astrofotografia, tuttavia l'estrema semplicità di costruzione e l'economicità, consentono di creare telescopi anche molto grandi a costi ridotti, risultando molto adatti agli appassionati delle osservazioni visuali degli oggetti deboli come le nebulose e le galassie.

Sebbene siano popolari fra i dilettanti, negli osservatori professionali viene preferito invece l'impiego di configurazioni più compatte: per i telescopi di grande diametro, queste si traducono in una notevole riduzione di dimensioni e di pesi, quindi in strutture più semplici per ospitarli e sostenerli, rendendo meno ardue e di costi minori le imprese ingegneristiche per costruirli.

Telescopi catadiottrici

Altri telescopi molto diffusi fra gli astrofili sono gli Schmidt-Cassegrain e i Maksutov-Cassegrain, varianti della configurazione Cassegrain e dotati di una lastra correttrice, per via della quale sono detti catadiottrici. Questi telescopi sono facili da trasportare (nei modelli più piccoli), essendo caratterizzati da un tubo ottico particolarmente corto, senza dover sacrificare la lunghezza focale. Di contro l'ostruzione del secondario è generalmente maggiore dei newtoniani e la maggiore complessità li rende solitamente più costosi. Nonostante ciò, i Maksutov si distinguono ugualmente per una buona nitidezza e offrono buone prestazioni per l'osservazione planetaria.

Questi telescopi sono generalmente adatti per l'astrofotografia e l'uso con fotocamere o i CCD. Di fatto molti obiettivi fotografici non sono altro che questo tipo di ottiche e viceversa degli obiettivi Maksutov sono stati convertiti in piccoli telescopi (o talvolta in grossi binocoli). Per via della compattezza di queste configurazioni, molti telescopi computerizzati portatili hanno un'ottica di questo tipo.

La costruzione di una lastra correttrice nei telescopi professionali più grandi è meno conveniente, perciò adottano configurazioni non catadriottiche Cassegrain o Ritchey-Chrétien.

Il Ritchey-Chrétien è un telescopio di tipo aplanatico, esente cioè da aberrazioni sferiche e di coma. Ha un campo normale utile tra 0,8 e 1,5 gradi e richiede una lente detta spianatrice di campo.

Parti di un telescopio ottico Lo strumento «telescopio» è formato sostanzialmente da tre parti principali, più alcuni accessori spesso necessari per il suo utilizzo; quindi da: un obiettivo, un oculare e un tubo ottico, più uno «specchio (o prisma) diagonale», un cercatore ed altri accessori eventuali, per l'esigenza.

Tubo ottico

Con il termine tubo ottico, a volte indicato con l'acronimo OTA (Optical Tube Assembly ), si intende sia il sostegno meccanico delle diverse parti ottiche del telescopio, che le ottiche principali e secondarie complessivamente montate in opera nel tubo.

Nei medi e grandi telescopi astronomici moderni, rispetto ad un vero e proprio tubo, è sempre più diffuso l'utilizzo di un più leggero e rigido traliccio di sostegno.

Specchio primario principale: è posto nella parte posteriore del tubo; è in genere parabolico, ricoperto da un sottile strato di alluminio riflettente. Raccoglie la luce, la riflette allo specchio secondario che a sua volta la invia all'oculare. Specchio secondario: è posto nella parte anteriore del tubo, può essere solitamente piano e di forma ellittica (Newton) o convesso e circolare (Cassegrain); riflette la luce raccolta dallo specchio principale all'oculare. Dispositivi per alloggiamento e adattamento di oculari, filtri, lenti addizionali, spettroscopi, porta lastre, adattatori per riprese col CCD, ecc.

Oculari classici

(H) Huygens: Sono composti da due lenti piano-convesse, economico, è molto comune. (R) Ramsden: Oculare simile all'Huygens. Adatto a ottiche più luminose, ha il difetto di rendere visibile ogni granello di polvere sulle sue due lenti essendo il piano focale molto vicino alla lente di campo (quella verso l'obiettivo). (K) Kellner: Sono composti da tre lenti (2+1) per la correzione dell'aberrazione cromatica, dovuta alla diversa rifrazione delle diverse lunghezze d'onda della luce. (Pl) Plössl: Sono formati da 4 lenti (2+2) accoppiate; sono validi per tutti i tipi di osservazioni; richiede una maggiore distanza dell'occhio avendo una estrazione pupillare più stretta. (SP) Super Plössl: oculare Plössl con aggiunta una lente spianatrice per ridurre le aberrazioni (simile all'Erfle). (E opp. Er) Erfle: simile al Super Plössl, utilizza la quinta lente per aumentare il campo apparente (l'angolo di osservazione). (O opp. Or) Ortoscopico: è il miglior oculare in circolazione per gli ingrandimenti elevati, dotato di 4 lenti (3+1), è mediamente più costoso.

Cercatore

Il cercatore è un piccolo telescopio rifrattore di dimensioni notevolmente più piccole rispetto al telescopio primario al quale è solidale e la cui unica funzione consiste nell'agevolare il puntamento di un oggetto celeste: per ottenere ciò esso è caratterizzato da un notevole campo visivo (anche di 30°- 40°) e da basso ingrandimento per potere uniformarsi al diametro della pupilla dell'occhio umano (fra i 6 e gli 8 mm) propria dei bassissimi livelli di illuminazione notturna. Nei telescopi professionali il diametro dell'obiettivo raramente eccede i 50-60 millimetri; in quelli amatoriali l'obiettivo più diffuso è da 30 o da 50 millimetri. Sono in commercio anche particolari cercatori dotati di crocicchio illuminato, dato che quello standard ha la forte tendenza a confondersi con lo sfondo del cielo buio.

Accessori

Lente di Barlow

Con il termine lente di Barlow si indica propriamente un sistema di lenti con curvatura negativa, che divergono i raggi luminosi diretti al fuoco. Detto sistema solitamente raddoppia (ve ne sono di ogni fattore moltiplicativo, fino a 5x ed oltre) la lunghezza focale dell'obiettivo e quindi gli ingrandimenti ottenibili. Riduce però sia la luminosità che la qualità dell'immagine. È utilizzato per l'osservazione degli oggetti molto luminosi, delle stelle doppie e in generale quando è necessario disporre di una immagine dalle notevoli dimensioni angolari, senza far ricorso a oculari dalla eccessivamente piccola lunghezza focale.

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