404: Sessão lunar 19.Abr.2018

 

19042018@19:50: Céu com alguma nebulosidade a preparar-se para um fim-de-semana de chuva, seguindo os meteorologistas de serviço. Hoje, consegui testar os três tubos ópticos e o resultado foi este:













Imagens acima obtidas com:

  • Câmara Canon EOS 760D
  • Disparador remoto Canon RS-60E3
  • Telescópio SkyWatcher refractor ∅80/400mm
  • Telescópio Bresser-Messier AR refractor ∅102/1000mm
  • Telescópio SkyWatcher Maksutov ∅127/1500mm
  • Montagem Equatorial SW EQ3-2 com 2 contrapesos Baader 2kg na dovetail
  • DX steel tube field tripod for astronomical mounts – Vixen Level
  • 2 tubos extensores Bresser-Messier
  • Buscador Skywatcher 9×50 com retícula iluminada
  • Ocular Kson 4mm Super Ortho ∅1,25″ em projecção fotográfica
  • Ocular GSO CPL 42mm ∅2″ em projecção fotográfica com extensor variável
  • Diagonal dieléctrica GSO 90º  2″
  • Filtro planetário #8
  • Filtro Explore Scientific ND-0.9 1,25″



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402: Sessão lunar 18.Abr.2018

18042018@19:35: céu com ligeira nebulosidade, luz de dia, Lua em 10%, com pouca superfície de visão. Foram novamente testados os refractores Bresser-Messier 102/1000 e SkyWatcher 80/400 com muitas limitações dado que preciso de intrafoco e não tenho. Terminei a sessão com o SkyWatcher Maksutov 127/1500 e neste tubo não tenho, nem nunca tive, qualquer tipo de problemas. Pena serem tão onerosos a partir deste formato. Ficam as imagens:







Imagens acima obtidas com:

  • Câmara Canon EOS 760D
  • Disparador remoto Canon RS-60E3
  • Telescópio SkyWatcher refractor ∅80/400mm
  • Telescópio Bresser-Messier AR refractor ∅102/1000mm
  • Telescópio SkyWatcher Maksutov ∅127/1500mm
  • Montagem Equatorial SW EQ3-2 com 2 contrapesos Baader 2kg na dovetail
  • DX steel tube field tripod for astronomical mounts – Vixen Level
  • 2 tubos extensores Bresser-Messier
  • Buscador Skywatcher 9×50 com retícula iluminada
  • Ocular Kson 4mm Super Ortho ∅1,25″ em projecção fotográfica
  • Ocular GSO CPL 42mm ∅2″ em projecção fotográfica com extensor variável
  • Diagonal dieléctrica GSO 90º  2″
  • Filtro planetário #8
  • Filtro Explore Scientific ND-0.9 1,25″




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286: Sessão lunar 25.Jan.2018

18:00 @ observatório do quintal, Lua a 60%, ainda com luz diurna, céu limpo mas muita PA. Testei a ocular GSO de 12mm, para primeiras impressões não foram más mas necessito de efectuar uns ajustes na próxima sessão.






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Imagens obtidas com:

  • Câmara Canon EOS 760D
  • Disparador remoto Canon RS-60E3
  • Telescópio Skywatcher Mak ∅127/1500mm
  • Montagem Equatorial SW EQ3-2
  • Ocular Kson ∅24mm Super Ortho 1,25″
  • Ocular GSO ∅12mm Super Plossl 1,25″
  • Diagonal dieléctrica GSO 90º  2″
  • Powermate Televue 2.5x 1,25″ (Barlow) 3750mm
  • Filtro planetário #8
  • Tubos extensores
  • Adaptadores diversos
  • Buscador Skywatcher 9×50 com retícula iluminada





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146: PORQUE É QUE OS TELESCÓPIOS APOCROMÁTICOS SÃO CAROS ?

PARTICULARIDADES DOS TELESCÓPIOS REFRACTORES ACROMÁTICOS E APOCROMÁTICOS

 

Guilherme de Almeida

 

Neste artigo traçam-se as principais diferenças entre telescópios refractores cromáticos telescópios refractores apocromáticos (abreviadamente denominados “apos”), justificando alguns aspectos construtivos, técnicos e funcionais.

 

Comecemos por observar como é que se comporta a distância focal das objectivas dos vários tipos de refractores para a luz de diferentes comprimentos de onda. Podemos dizer “luz de diferentes cores” em vez de “luz de diferentes comprimentos de onda” dado que, para a região visível do espectro electromagnético, o nosso sistema visual interpreta diferentes comprimentos de onda como diferentes cores.

 


Os olhos humanos são sensíveis grosso modo à luz de comprimentos de onda entre os 400 nm e os 700 nm (1 nanómetro=1 nm=1×10 -9 m=0,000 001 mm). A sensibilidade visual é máxima para cerca de 550 nm (com iluminação relativamente intensa) e decai acentuadamente para valores menores e maiores do comprimento de onda: por exemplo, para o vermelho extremo (656 nm), a sensibilidade visual é menos de
1/12 do que para 550 nm; do outro lado do espectro visível, para a luz violeta (436 nm), somos 50 vezes menos sensíveis do que para 550 nm. Na adaptação à obscuridade, o máximo de sensibilidade visual verifica-se para a luz de comprimento de onda de 507 nm, decaindo também para a luz de maiores e menores comprimentos de onda.

 

Na verdade, as representações visíveis na Fig.1 não passam de simplificações, pois referem-se apenas ao comportamento dos pontos da superfície útil da objectiva situados 70% do seu raio (70,7%, para ser exacto, correspondendo a metade da raiz quadrada de 2). Escolhe-se geralmente esta região porque delimita a área útil da objectiva em duas partes de áreas iguais: a parte externa (incluindo as regiões da superfície da lente afastadas mais de 0,7 R do seu centro) e a parte interna (que inclui as regiões afastadas menos do que 0,7 R do centro da lente). Por outras palavras, usando como exemplo cómodo uma objectiva de D=200 mm (R=100 mm), 50% da sua área útil fica dentro de um círculo de raio 7,07 cm e os outros 50% ficam numa coroa circular de raios compreendidos entre 7,07 cm e 10 cm. Desse modo as contribuições opostas dessas duas áreas compensam-se o melhor possível.

 

Este comportamento das objectivas acromáticas e das objectivas apocromáticas mostra-se de um modo mais informativo na Fig.2, para a região dos 70,7%. Nesta figura, o eixo vertical refere-se ao comprimento de onda da luz e a cor violeta (comprimento de onda aproximadamente entre 400 nm a 435 nm) fica abaixo
da azul. O eixo horizontal refere-se aos desvios da distância focal em relação à distância focal (f) para o comprimento de onda de referência, 546 nm, (cor verde-amarelada), assinalada pela linha tracejada vertical.

 

Os desvios para o lado direito significam distância focal maior e cada divisão vale 250μm (0,250 mm) no gráfico da objectiva acromática. No caso da objectiva acromática, a distância focal é mínima para 546 nm e tem valores iguais (e maiores para a luz vermelha e azul), assim como para vários outros pares de cores; para as cores extremas do espectro visível, o desvio da distância focal pode ultrapassar ±1 mm em relação ao valor f de referência, embora a sensibilidade visual, aí, seja pequena.

 

No caso da objectiva apocromática(a menor divisão horizontal vale 125μm) a distância focal é a mesma para 3 (por vezes 4) cores e na totalidade do espectro visível desvia-se muito pouco em relação ao valor f de referência (no exemplo da figura, o desvio não excede ±0,1 mm): se a objectiva apocromática tivesse f=1000 mm, o desvio relativo não excederia 0,1/1000=1/10 000 !

 

Como se pode ver na figura 2, uma objectiva de dois elementos apresenta uma curva com 1 extremo (um só vértice) e uma de três elementos apresenta dois extremos. Em geral, para uma objectiva constituída por n elementos, a curva apresentará n –1 extremos

 

 

Escrevi anteriormente que os esquemas das figuras 1 e 2 são simplificações, dado que se referem apenas à região da objectiva a 70% do seu raio. De facto, se fizermos as representações para vários valores do raio de uma mesma objectiva, entre 0 e R (e são apenas para a região 0,7 R), sendo a R correspondente à periferia da objectiva em questão, obteremos, para uma objectiva acromática e para uma apocromática, os gráficos que se mostram na Fig. 3.

 

Por vezes diz-se que são os tratamentos anti-reflexo que “fazem” um telescópio apocromático. Embora seja verdade que um bom tratamento anti-reflexo melhora o desempenho de um refractor, isso influencia só o factor de transmissão de luz e, em parte, o contraste das imagens observadas; mas não tem nenhum efeito correctivo das aberrações, nem das aberrações monocromáticas (aberração de esfericidade, coma, astigmatismo, distorção, curvatura de campo) nem das aberrações policromáticas (aberração de esfericidade longitudinal (ou axial) e transversal (ou lateral). Nenhum tratamento de superfície (coating) permitirá transformar um telescópio acromático num apocromático, mesmo que esse telescópio acromático seja de excelente fabrico e de óptima concepção. A diferença não está aí. A superioridade dos telescópios apocromáticos em relação aos acromáticos deve-se a vários outros factores:

 

1. Maior correcção cromática, permitindo que em três cores a distância focal seja a mesma (só duas cores para os acromáticos) e garantindo que para todas as outras cores do espectro visível não haja variação muito significativa da distância focal com a cor (diferenças muitíssimo maiores nos acromáticos, sobretudo para os extremos vermelho e violeta do espectro visível).

 

2. Um refractor apocromático corrige coma e aberração de esfericidade em duas cores (uma só cor no telescópio acromático) e apresenta em geral aberrações residuais bastante menores do que os acromáticos.

 

3. Um bom telescópio apocromático apresenta aberração esferocromática significativamente menor do que um acromático. Convém referir que a aberração esferocromática é a variação da aberração de esfericidade com o comprimento de onda (cor) da luz.

 

Em geral a aberração de esfericidade (Fig. 3) é minimizada para um dado comprimento de onda da luz, em geral 546 nm (verde amarelado). No entanto, o mesmo telescópio é quase sempre sobrecorrigido para algumas outras cores e subcorrigido para outras. Na Fig. 3, pode vê-se que o telescópio já é subcorrigido para a luz azul (curva com a concavidade voltada à direita e com curvatura mais acentuada) e é sobrecorrigido para a luz vermelha (a curva mais à direita, com a concavidade voltada para a esquerda).

 

4. Em consequência da sua melhor correcção, os telescópios apocromáticos concentram as imagens de estrelas em manchas de menor dimensão do que os acromáticos (fig. 4), garantindo maior contraste na observação de objectos extensos (Lua, planetas, Sol, nebulosas, galáxias). E fazem isto numa maior extensão do campo do que os instrumentos acromáticos: estas imagens revelam superior qualidade não apenas no centro do campo visual mas em praticamente todo o campo.

 

5. Estas vantagens permitem construir refractores apocromáticos com relação focal relativamente curta (f/6, …f/8), assegurando boa qualidade, quando um refractor acromático daria resultados muito inferiores com essa mesma relação focal. No entanto, os refractores acromáticos de relação focal mais longa, embora continuem inferiores aos acromáticos, esbatem parcialmente a diferença: por exemplo, um refractor acromático, bem construído, de abertura 100 mm e relação focal f/12, dá resultados muito aceitáveis, mas tal situação conduz-nos rapidamente a refractores acromáticos de comprimento inaceitável à medida que a sua abertura aumenta. No entanto, um bom telescópio apocromático de 100 mm pode ser feito com relação focal f/7 e melhor que o acromático f/12 de igual abertura, proporcionando um instrumento mais portátil para observação visual e cobrindo um campo mais amplo em astrofotografia, mas é … 5 a 7 vezes mais caro (preços para o tubo óptico, sem considerar a montagem que o suporta).

 

6. Em consequência da sua maior correcção, os telescópios apocromáticos permitem (se a turbulência atmosférica for suficientemente baixa no momento da observação) o uso de amplificações maiores do que os acromáticos (para igual abertura) antes de a imagem começar a esbater-se, perdendo contraste e nitidez.

 

O desempenho superior dos telescópios apocromáticos é conseguido com o uso de vidros muito mais caros do que os que se utilizam num refractor acromático comum. A correcção será ainda melhor numa objectiva tripla, desde que bem projectada e construída.
 

Entre um vidro óptico de superior qualidade e baixa dispersão (número de Abbe elevado) e um vidro óptico comum de alta qualidade, a relação de preços pode ser da ordem de vinte para um. Depois de tudo isto, as objectivas dos melhores apocromáticos são montadas nas suas células de suporte construídas meticulosamente (Fig. 5), em geral com compensação de temperatura, para que os elementos ópticos nunca fiquem demasiado apertados nem demasiado frouxos quando a temperatura varia.

 

As lentes constituintes da objectiva são montadas meticulosamente, ajustando-se as diversas lentes umas em relação às outras em posição, centragem e inclinação. Em alguns casos segue-se o retoque manual de uma ou mais superfícies ópticas, para aprimoraro desempenho da objectiva. Em algumas objectivas a correcção da frente de onda é verificada com um interferómetro, emitindo-se um certificado de qualidade específico para cada exemplar produzido.

 

Todos os cuidados e procedimentos construtivos tornam a óptica apocromática mais cara: veja-se que, além de materiais mais caros na origem há ainda um fabrico muito cuidadoso e exigente e depois disso segue-se um conjunto de operações de ajuste e optimização que são demorados/exigentes e consequentemente têm o seu preço. A somar a isto, muitas vezes há diferenças significativas na parte mecânica. Alguns tubos são feitos com grandes cuidados mecânicos (máquina ferramentas CNC), utilizam-se focadores de precisão, as tolerâncias e o controlo de qualidade são mais severos, etc. Estas são as principais razões para os custos mais elevados dos telescópios apocromáticos.

 

Em geral as objectivas dos refractores apocromáticos são constituídas por 3 a 4 lentes (denominadas “elementos”) espaçadas por intervalos de ar ou unidas por um óleo especial entre elas que evita a variação brusca do índice de refracção entre uns e outros elementos, reduzindo as perdas de luz por reflexão. Por isso, uma objectiva unida por óleo (oil-spaced) tem um factor de transmissão de luz ligeiramente maior do que uma com lentes espaçadas a ar (air-spaced), mas a correcção das aberrações fora do eixo é melhor nas objectivas espaçados a ar.

 

Utilizando fluorite, que é quimicamente fluoreto de cálcio monocristalino (CaF2), é possível construir objectivas de dois elementos (um deles em fluorite) que merecem a designação de objectivas apocromáticas; a sua curva de variação da distância focal com o comprimento de onda da luz assemelha-se à dos telescópios acromáticos (Fig.2 do lado esquerdo), mas o vértice da curva é mais plano, assegurando pequena variação dessa distância focal num intervalo apreciável de cores.

 

Até agora não foi feita nenhuma referência aos telescópios ditos “semiapocromáticos” (abreviadamente conhecidos como “semiapos”). Na realidade tal conceito é difuso. Um telescópio semiapocromático é narealidade um telescópio acromático melhorado, com um comportamento intermédio entre os acromáticos e os apocromáticos. Um “semiapo” apresenta geralmente uma correcção 2 a 3 vezes melhor do que um acromático, ficando mais perto deste do que de um verdadeiro apocromático cuja correcção é geralmente 10 vezes melhor do que a de um acromático.

 

Os refractores com objectivas de dois elementos, comercializados com a designação “ED” (que significa que um dos elementos é feito com um vidro de dispersão de cor muito baixa—Extra-low dispersion) são geralmente telescópios semiapocromáticos embora por razões comerciais sejam muitas vezes publicitados como apocromáticos.

 

Em alguns casos, um refractor acromático bem construído pode dar resultados muito satisfatórios desde que se cumpram determinados requisitos. O leitor pode encontrar informação adicional a este respeito em algumas partes do artigo “O telescópio ideal”, publicado no número 28 da revista Astronomia de Amadores.

 

Este último artigo pode também ser acedido on-line através do link:
http://www.astrosurf.com/apaa/GA/O_%20telescopio_ideal.pdf
Referências: ALMEIDA, GUILHERME DE—Telescópios, Plátano Editora, Lisboa 2004. RUTTEN, HEVENROOIJ, VAN—Telescope Optics, Willmann-Bell, Inc., Virgínia, USA, 4th printing 19
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