Optica1

INSTRUMENTOS ÓPTICOS 86

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INSTRUMENTOS ÓPTICOS

Lupa o microscopio simpleConsta de una lente convergente, con un armazón que la separa una dis-tancia focal del objeto. La marcha de los rayos está indicada en el dibujo.El objeto es visto por el observador bajo el ángulo α, gracias al acerca-

miento que le permite la lupa. Sin la lente, la visión nítida del objeto seríaimposible a la distancia f (mucho menor que la distancia de visión nítida(δ ≅ 0,25 m)

El aumento A de la lupa viene dado por el cociente entre tamaños angula-res con y sin el aparato. Sin el aparato, el ángulo β bajo el cual es posiblever al objeto de tamaño y (aproximando el arco a la tangente cuando setrata de ángulos pequeños) resulta ser, β ≅ y/δ , mientras que con la lupase ve bajo el ángulo α ≅ y/fAsí resulta A ≅≅ α / βα / β = δδ/f (f medido en m). Es decir que el aumento de unalupa es inversamente proporcional a su distancia focal y directamente pro-porcional a la distancia de visión nítida, que depende del observador y seestima en 25 cm para un ojo normal1. La inversa de la distancia focal deuna lente se llama “potencia” de la lente en cuestión. La potencia de unalente se mide en “dioptrías” para f medido en m . Por ejemplo, un anteojo

1Los miopes tienen una distancia de visión nítida menor, que puede llegar a menos de 10 cm

, por lo que pueden ver con claridad objetos mucho más pequeños que un ojo normal..

f

f

α

ojo del observador

imagen sobre la retina

cristalino

lente

objeto

y

LUPA O MICROSCOPIO SIMPLE


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de lectura para una persona de 50 años tiene en general una potencia (malllamada aumento) igual a 1,25 dioptrías, o sea f=0,8 m

Ejemplo: se examina una arañita de 1 mm de largo con una lupa de 2 cmde distancia focal. La arañita se ve bajo un ángulo de 0,001/0,02 = 0,05radianes , es decir con el mismo tamaño aparente que vemos una ovejade 1 metro de largo a 20 metros de distancia. Sin la lente no podríamosacercarnos a menos de 25 cm del animalito, y lo veríamos bajo una ángulode 0,001/0,25 = 0,004 , es decir con el mismo tamaño que vemos a laoveja a 250 m de distancia

Proyector de imágenes:Este aparato produce sobre una pantalla una imagen real ampliada de unobjeto fuertemente iluminado. Consta de un soporte para el objeto, una

fuente de luz potente que lo ilumina y una lente o grupo de lentes L con-vergentes colocadas a una distancia x del objeto, algo mayor que su propiadistancia focal f. Para concentrar la luz sobre el objeto se dispone entrelámpara y objeto de un grupo de lentes llamada “condensador” y a vecestambién de un espejo cóncavo detrás de la lámpara. Lámpara y condensa-dor se refrigeran mediante un ventilador, para alargar la vida útil de la lám-para y para evitar que el conjunto irradie demasiado calor sobre el objeto.El aumento lineal (no angular) que produce el aparato proyector está enrazón directa a la distancia entre lente de proyección L y pantalla e inver-samente proporcional a la distancia focal f de la lente de proyección LEn efecto, de acuerdo a la figura es y’/y = x’/x pero como el objeto estámuy cerca del plano focal de la lente L, resulta x≅f de dondeA = y’/y ≅≅ x’/f

y’

y

f f

x x’

PROYECTOR DE IMÁGENES

sistemacondensador

lente de proyección L

ventilador

espejo


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Por ejemplo:1) ¿A qué distancia x’ debe colocarse la pantalla para ver una diapositivacomún (y=35 mm) con un tamaño de y’=2 m, contando con una lente deproyección de 50 mm de distancia focal?Respuesta : y’/y= 2/0,035 = 57,14x’/f ≅≅ 57,14 , de donde x’= 0,05 x 57,14 = 2,857 m2) ¿Dónde debe colocarse la diapositiva?: En tales condiciones, y para unenfoque perfecto, la diapositiva no estará exactamente en el plano focal dela lente, sino un poco más lejos, ya que y’/y = (x’-f)/f =x’/x , de donde1/f=1/x+1/x’ (fórmula de los focos conjugados de Descartes).De ésta se deduce que 1/x=1/f-1/x’=1/0.05-1/2,857=19,65 y entoncesx=1/19,65=0,0508 m , es decir que la diapositiva debe colocarse 8 déci-mas de milímetro más alejada de la lente que su plano focal.

El proyector de imágenes funciona al revés de una máquina fotográfica:los rayos recorren el camino inverso: de la foto hacia donde estaba el ob-jeto. Los fotógrafos utilizan un proyector con iluminación controlada parahacer ampliaciones fotográficas, proyectando la imagen del negativo sobreun papel sensible en vez de una pantalla, logrando así un positivo amplia-do.

Microscopio compuestoEs una combinación de proyector y lupa. Una imagen real proyectada yampliada del objeto a través de una lente (objetivo) se observa a través deuna lupa (ocular), lográndose así una doble amplificación. El ocular y elobjetivo son lentes convergentes de distancia focal parecida y relativa-mente pequeña comparada con la longitud L del tubo sobre el que vanmontados. Se tiene que L=x’+focu y también x’=L-focu

El aumento del microscopio compuesto se calcula como para cualquierinstrumento óptico, por la relación de tamaños aparentes del objeto con ysin aparato. Mirando a través del aparato, el tamaño aparente es γγ , siendotg(γ)=y’/focu , y además resulta que:tg(β)β)=y’/(x’-fobj)= y’/(L-focu-fobj)≅≅ y/fobj

De todo ello se deduce quetg(γ)γ)=y(L-focu-fobj)/fobj/focu

Como siempre, sin el aparato, o sea a simple vista, se ve el objeto bajo elángulo αα tal que tg(α)α)=y/δδ


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El aumento vale:A=tg(γ)γ)/tg(α)α)=(L-focu-fobj)/fobj/focu.δδ

Si consideramos que la longitud L del tubo es bastante mayor que las dis-tancias focales del objetivo y del ocular, podemos poner en forma aproxi-mada que A=L.δδ/(fobj.focu), fórmula que nos dice que el aumento del mi-croscopio es proporcional a la longitud del tubo e inversamente propor-cional al producto de las distancias focales del objetivo y del ocular. A pe-sar de la fórmula, no se puede construir un microscopio de cualquier au-mento con sólo alejar los lentes que lo constituyen. Hay dos limitacionesfundamentales para alcanzar aumentos mayores que 1000 veces: el pri-mero es la difracción de la luz, que no puede reproducir detalles de tamañomenor que su longitud de onda (medio micrómetro). El segundo es la lumi-nosidad de la imagen real y’ que no debe ser inferior a la de la sensibilidaddel ojo. Como depende de la iluminación del objeto y va disminuyendo conel cuadrado de la distancia x’ , la mayor distancia debe compensarse conmayor iluminación del objeto. Ésta tiene como límite el calentamiento ex-cesivo del objeto, generalmente una preparación delgada que se observapor transparencia, como una diapositiva. Al igual que en el proyector dediapositivas, existe generalmente un aparato de iluminación con su lámpa-ra (generalmente de menor potencia), condensador y espejo. En los mi-croscopios comunes la imagen observada, invertida con respecto al objeto,muestra generalmente una pequeña parte del mismo, con una visión sinprofundidad, nítida solamente para la parte del objeto que está en el planoΠΠ de enfoque, de manera que acercando o alejando aparato mediante un

y’

y

fobj fobj

x x’ focu

γγ

L

γγ β

PLANO ΠΠ

MICROSCOPIO COMPUESTO


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mecanismo de tornillo micrométrico al objeto, se puede examinar a éstepor capas, si es suficientemente transparente2.

Ejemplo 1: Se dispone de dos lentes iguales de f=0,03 m y un tubo deL=0,15 m de largo. ¿Cuántos aumentos tendrá el microscopio formado porel conjunto de los tres elementos mencionados?Respuesta: A=(L-focu-fobj)/fobj/focu.δ = δ = (0,15-0,03-0,03)/(0,03)2x0,25 = 25veces

Ejemplo 2: Especificar la distancia focal de las lentes necesarias paraconstruir un microscopio de A=400 aumentos con un tubo de L=20 cmEn principio tomemos lentes de igual distancia focal3, o seafobj=focu=f<<L con lo cual podemos usar la fórmula simplificada A=L.δδ/f2

y entonces f2=L.d/A=0,2x0,25/150=0,00125 m2 . Extrayendo la raíz cua-drada, obtenemos f=0,011 m (4)

Anteojo astronómico, o de KeplerEste aparato entra dentro de la categoría genérica de los telescopios(τελε=lejos y σχοπειν=mirar). Su principio óptico se basa en observar con

un ocular idéntico al de un microscopio (de distancia focal lo más pequeñaposible), la imagen real de un objeto muy alejado, creada por una lenteconvergente de gran distancia focal (un teleobjetivo).

2Para ver un preparado biológico, se incluye en parafina al tejido a observar para hacerlo

manejable y consistente. Luego se lo corta en fetas muy finas, que se colorean y se colocanentre dos vidrios (porta y cubre objeto), pegados con bálsamo de Canadá. Se forma así unaverdadera diapositiva que se observa por transparencia.3Los microscopios compuestos tienen en general el objetivo de un poco menor distancia focal

que el ocular.4Es prácticamente imposible lograr una distancia focal tan pequeña con una sola lente. En

cambio se dispone para tal fin un conjunto de lentes que dan un efecto combinado de distan-cia focal pequeña: son los oculares u objetivos compuestos, que se detallan en otra parte deeste capítulo.

α

fobj

focu

β

y’


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En el dibujo se ve que el tamaño y’ de la imagen real de un objeto lejanocreado por una lente convergente es tanto mayor cuánto mayor es su dis-tancia focal fobj.En efecto, por formarse la imagen prácticamente en el plano focal, resultay’/fobj=tg(αα) de donde y=fobj.tg(αα) . El ángulo αα bajo el cual se ve el objetoa simple vista es en general sumamente pequeño. En el caso de un astrocomo el sol o la luna, ese ángulo vale medio grado. En el caso de una es-trella, su valor es casi cero, por lo cual una estrella se sigue viendo comoun punto aún con el telescopio más potente5.

El aumento del telescopio de Képler resulta serA=tg(ββ)/tg(αα)=(y’/focu)/(y’/fobj)=fobj/focu

El largo del aparato vale L=fobj+focu , de todo lo cual se deduce que paraobtener un buen anteojo astronómico se necesita un ocular potente, unobjetivo de gran distancia focal y un tubo un poquito más largo que losreúna. Para mejorar su portabilidad, el tubo se fabrica en dos o tres partesde igual longitud y diámetros decrecientes, que se meten unas adentro deotras. Este montaje propio de los telescopios, se ha extendido a otros apa-ratos no ópticos, que sin embargo se denominan “telescópicos”6 por analo-gía. Son ejemplos de ello las antenas retráctiles, tubos de conducción delíquidos, amortiguadores y suspensiones elásticas, etc.

La imagen que se ve a través de un anteojo astronómico está invertida conrespecto a la posición del objeto. Esto, que no es inconveniente para ob-servaciones astronómicas, es incómodo en las terrestres. Para evitarlo, losanteojos de Képler para observación terrestre agregan un sistema de in-versión de la imagen. Hay dos tipos de sistemas de inversión: con lenteso por reflexión.

5Con o sin telescopio una estrella (no un planeta) se ve en rigor como una mancha de difrac-

ción con anillos, como la creada por un orificio circular. El brillo de esta mancha es mayormirando a través del aparato, ya que su objetivo colecta mucha más luz que la pupila. Por esacausa se ven también a través de un telescopio muchas mas estrellas que a simple vista. Encambio en el caso de un objeto cuya imagen no se reduce a una mancha sino a una formadefinida, el brillo depende del “foco” y puede ser menor a través del aparato que a ojo desnu-do. Véase más adelante las consideraciones sobre objetivos y “foco”.6En rigor debería llamárselos “de tipo telescópico”. “Antena telescópica” puede inducir a error,

interpretándose una antena direccional, para captar señales remotas. “Antena retráctil tipotelescópica” es más adecuado.


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a) Con un par de lentes convergentes iguales separados por su distanciafocal, que se intercala en el interior deltubo, frente al ocular.b) Con dos prismas de reflexión totalcolocados de manera de dar vuelta lamarcha de los rayos, el primero de iz-quierda a derecha, el segundo de arribaa abajo, como se indica en la figura.Este sistema se emplea en los binocula-res vulgarmente llamados “prismáti-

cos”, formados por dos telescopios acodados simétricos colocados consus ejes ópticos perfectamente paralelos, uno para cada ojo. En este casose aprovecha la ida y vuelta que crea la reflexión de los rayos en los pris-mas para alojar el anteojo en un tubo acodado, más corto que el del ins-trumento equivalente con par de inversión lenticular.

Ejemplo:

Calcular la distancia focal necesaria del objetivo de un anteojo de Képlerque permita ver la forma de un cráter de 500 metros de diámetro en laluna. Se dispone de un ocular de focu=1 cm de distancia focal.Solución: Para distinguir la forma7 de algún objeto hay que verlo bajo unángulo de por lo menos 0,1º (6’) . Como la luna está aproximadamente a300000 Km de distancia, el tamaño angular (o aparente) del cráter será de500/300000000=1,7 x 10-6 y el aumento necesario será A=tg(0,1º)/(1,7x10-

6)= 1027 veces .La distancia focal del objetivo necesario será fobj= Axfocu= 0,01m x 1027 =10,27 m

Consideraciones sobre objetivos y oculares usa-dos en instrumentos ópticos:En general los objetivos y oculares usados en instrumentos ópticos decierta calidad no son lentes simples, sino sistemas de varias lentes combi-nadas que, si se eligen convenientemente, mejoran las características quepueden lograrse con una única lente de distancia focal equivalente.

7Se puede ver un objeto brillante o que presente contraste sin precisar su forma con aumen-

tos mucho menores. Por ejemplo un “sputnik” de 50 cm de diámetro en órbita a 400 Km dealtura se puede ver como un punto brillante al reflejar el sol en su superficie bruñida. En reali-dad no vemos su forma sino una mancha de difracción.

B I N O C U L A R E S “ P R I S M Á T I C O S ”


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Aberraciones de las lentes

a) Aberración cro-mática: en los vi-drios de las len-tes, los rayos serefractan máscuanto menor seasu longitud deonda. De un ob-jeto policromáticoiluminado con luzblanca se producen, pues, una imagen de cada color sobre sendos pla-nos a diferente distancia de la lente. El efecto sobre uno de ellos es unaimagen nítida rodeada de otras de color, más difusas (aberración cro-mática). Hay materiales que “abren” más los colores como el cristal, yotros menos como el vidrio común. En ello está la clave de la correc-ción de la aberración cromática: Dos lentes adosadas de distintosmateriales elegidos adecuadamente disminuyen la aberración cromáti-ca, al hacer converger rayos de distintos colores en un mismo punto.

b) Aberración de esfericidad: Los rayos refractados por lentes gruesasno concurren todos al mismo punto, sino que los que pasan por la peri-feria de la lente se cortan más cerca de ésta que los centrales. El efectoes que los rayos refractados dibujan en lo que vendría a ser el foco, unalínea en vez de un punto8. Para disminuir la aberración cromática pue-den eliminarse los rayos periféricos con diafragmas, de los que habla-remos luego, y también pueden usarse lentes compuestas: variaslentes delgadas poco convergentes colocadas sucesivamente dan co-mo resultado un conjunto de corta distancia focal con menor aberraciónde esfericidad que una sola lente gruesa. En cambio, una desventaja delos sistemas compuestos es la mayor pérdida de luz por sucesivas re-flexiones y absorciones en las caras e interior respectivamente de losvarios componentes.

ObjetivosLos objetivos de los instrumentos ópticos deben captar la mayor cantidadde luz del objeto, para crear una imagen lo más brillante posible. Como ya

8Esta forma puntiaguda se llama “cáustica”, por su efecto quemante sobre un papel. Si los

rayos paralelos incidentes sobre una lente gruesa forman un ángulo con el eje principal, laimagen es un punto con un apéndice, llamado “coma” por su parecido con el signo.

cristal

vidrio

R

V

R

V

R

V

R

V

CORRECCIÓN DE LA ABERRACIÓN CROMÁTICA


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se mencionó, no toda la luz que incide en una lente se transmite9, sino queparte se refleja, restando luminosidad a la imagen. Para menguar esteefecto se emplean a veces lentes recubiertas de una película delgadaantireflejo, que interfiere negativamente por reflexión en la longitud deonda que más interesa transmitir (generalmente el amarillo, para la cual elojo es más sensible). La luz reflejada en este caso es azul violácea (tona-lidad de algunos objetivos fotográficos). Para que la cantidad de luz queproviene del objeto sea máxima, en el caso de telescopios y cámaras foto-gráficas, el tamaño, abertura o diámetro de un objetivo debe ser el mayorposible, compatible con la calidad de la imagen y con el costo10.

Se llama “relación de abertura” o vulgarmente “foco” F de un objetivo, ala relación entre diámetro libre d que deja el diafragma (en caso de que nolo haya, directamente el diámetro de la lente) y distancia focal f .

Así entonces F=d/f

A mayor “foco” aumenta la luminosidad o brillo de la imagen producida,pero también la aberración de esfericidad o cáustica, creada mayormentepor los rayos desviados por la periferia de la lente. A menor valor del “foco”

se obtiene unaimagen más oscu-ra y más nítida.También con me-nor valor de focoaumenta el inter-valo de distanciasen las que puedeestar el objeto pa-ra dar una imagennítida: a este inter-

valo se lo denomina “profundidad de campo”. Para elegir las cualidadesmás convenientes de la imagen es deseable contar con una regulación delfoco, bien anteponiendo al objetivo distintas pantallas intercambiables conagujeros de diámetro fijo, o con un diafragma de abertura variable forma-

9Por luz transmitida se entiende la que no se absorbe ni refleja, es decir la que atraviesa el

medio de refracción.10

Recordemos que las aberraciones de esfericidad y cromáticas, que disminuyen la calidadde la imagen, aumentan con el diámetro y el grueso de la lente. El costo de pulido de las su-perficies y de los tratamientos para minimizar aberraciones también aumentan con el tamañode las lentes, que a menudo se componen de varios elementos precisamente para disminuiraberraciones.

EFECTO DE LADIAFRAGMACIÓN


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do por sectores, como los que se usa en las cámaras fotográficas (dia-fragma iris)

En fotografía se usan los valores normalizados de “focos” dados porlas siguientes relaciones:

1:1,2 1:2,8 1:3,5 1:5,6 1:8 1:16 1:22El valor 1:1,2 es del foco de la lente sin diafragmar. Los otros se logran

cerrando el diafragma, generalmenteformado por sectores que se van su-perponiendo, dejando una aberturaaproximadamente circular en el cen-tro.

El ojo humano tiene un objetivo, elcristalino de curvatura variable, dedistancia focal f=24 mm en reposo.Regula su “foco” con el diámetro del

iris, de acuerdo al estímulo luminoso que recibe. Con luz normal, la pupilade un ojo típico adopta un diámetro de 3mm , que dividido por la distanciafocal da para el “foco” un valor de 1:8

Aplicación: En el telescopio visto antes, si deseamos que la imagen delobjetivo de 10,27 m de distancia focal produzca una imagen de igual brilloque el de la imagen retiniana del ojo , se requerirá construirlo de una diá-metro 8 veces menor que su distancia focal, o sea 1,28 m . Con estas di-mensiones nada despreciables veríamos a través del aparato objetos nopuntuales con el mismo brillo que a ojo desnudo. En cambio, como ya seexplicó en la nota 4, los objetos celestes muy alejados darán puntos de unbrillo independiente del “foco” F y dependiente del diámetro d del objetivo.

OcularesAdemás de la de producir una imagen virtual de gran tamaño aparente, unbuen ocular debe conducir la mayor cantidad de luz al ojo del observador.Para ello es importante que sea de pequeño tamaño, del orden de la pupi-la, a la que debe estar lo más próximo posible, para que la luz no se dis-perse antes de entrar en el ojo.

Sólo se usan oculares de una sola lente (de potencia limitada) en los ins-trumentos baratos. Los instrumentos más o menos elaborados tienenoculares compuestos de varias lentes de pequeña convergencia individual,que hacen que los rayos no incidan muy sesgados sobre las superficies


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refringentes, minimizándose así la cantidad de luz reflejada y las aberra-ciones de esfericidad.

Anteojo “holandés” o de GalileoAtribuido a la inventiva de Galileo, parece que en realidad el sabio lo copiódel telescopio que traían los marinos holandeses que llegaban a Italia. Coneste instrumento se pudieron hacer las primeras observaciones astronómi-

cas. Consta de un objetivo y un ocular, el primero convergente y de grandistancia focal, similar al de un anteojo astronómico, pero a diferencia deéste, su ocular es divergente11. El esquema indica que los rayos que iríana formar la imagen real y’ provenientes del objetivo son interceptados porel ocular divergente. Entonces llegan al observador paralelos o ligeramentedivergentes, formando un ángulo β con el eje de aparato, como prove-nientes de una imagen virtual grande y alejada.

El aumento del anteojo de Galileo esA=tg(ββ)/tg(αα)=(y’/focu)/(y´/fobj)=fobj/focu , igual a la fórmula del anteojo as-tronómico.

A diferencia de lo que ocurre en el anteojo astronómico, la imagen que seve en el anteojo de Galileo no está invertida sino que es derecha (tiene lamisma posición que el objeto), y ello se logra con sólo dos lentes, sin parde inversión alguno.

Esta cualidad, más la de su longitud menor que el telescopio de Képlerequivalente, lo hace el instrumento preferido para moderados aumentos

11

No son fáciles de fabricar lentes divergentes potentes de buena calidad (con escasa abe-rración de esfericidad) debido a que, a diferencia de los lentes convergentes, poseen mayorespesor en la zona periférica, donde la desviación de los rayos es mayor, alejándose de lacondición de lente ideal delgada

α β

fobj

focu

y’

L

ANTEOJO DE GALILEO


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(rara vez mayor que 5). Ideal para salas de teatro, se construyen en parespara visión binocular. Son los “gemelos de teatro”.

La longitud del anteojo de Galileo vale LG=fobj-focu. Entonces paraA=fobj/focu será LG=focu(A-1), en cambio para el anteojo de Képler resultaLK=fobj+focu=focu(A+1). Por ejemplo para A=3 y focu=0,05m esLG=0,05x2=10 cm contra LK=0,05x4=20 cm , o sea que para un aumentode 3 veces, suficiente para ver bien el escenario, el largo del instrumentode Galileo es exactamente la mitad que el de Képler12

Telescopios reflectoresEn ellos, la imagen real de un objeto lejano producida por un espejo esfé-rico cóncavo de pequeña curvatura, se examina con un ocular común.Hay varias disposiciones para evitar que el observador intercepte los rayosde entrada.

Damos aquí la clásica disposición de Newton13: A una distancia menorque la focal del espejo cóncavo, un pequeñoespejo plano que forma un ángulo de 45º con eleje óptico desvía los rayos que van a formar laimagen hacia un costado del tubo, donde se laexamina con un ocular cuyo eje óptico es per-pendicular al del tubo. El pequeño espejo a 45ºy sus soportes interceptan una parte desprecia-ble del flujo luminoso de entrada.

El aumento de un telescopio reflector tiene lamisma expresión que la de un telescopio re-fractor (el que tiene una lente como objetivo), asaber A=fobj/focu . El espejo objetivo convienepues que sea de muy pequeña curvatura, o searadio R grande, ya que fobj=R/2

12

Un anteojo de 20 cm de largo es demasiado voluminoso para el atuendo de una función degala. Uno de 10 cm cabe en un bolso de dama.13

Se usan disposiciones más elaboradas que la de Newton, como las de Cassegrain ySchmidt, que el lector podrá ver en otros libros de óptica más completos que éste.

Telescopio reflector de Newton


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Algunos detalles sobre telescopios reflectoresLos espejos de los telescopios reflectores se fabrican a partir de un bloquede vidrio lo más homogéneo posible, sobre el que se produce una conca-vidad por desgaste con materias abrasivas. Si se sigue una técnica ade-cuada, girando el bloque al azar a tiempo que se desgasta mediante idas yvenidas en el sentido del diámetro, se obtiene un cuenco esférico casiperfecto, que se retoca y luego se pule con abrasivos muy finos hasta de-jarlo brillante. Acto seguido se coloca la pieza en un ambiente al vacío enel que desde un crisol calefaccionado se evapora aluminio: éste se con-densa sobre el vidrio frío en una película brillante muy reflectora14. Una vezaluminizado, el espejo se monta en una caja lleva con el espejo a 45º y elobjetivo15.

Los telescopios reflectores poseen las siguientes ventajas frente a los re-fractores:• Ausencia de aberración cromática (la luz no se descompone por refle-

xión)• Una sola superficie de pulimento (menor costo que las dos superficies

de una lente de igual abertura y distancia focal y la mitad de defectos)• Mayor rigidez que una lente, al poderse tallar sobre un bloque robusto:

menor deformación mecánica a igualdad de tamaño. Esto hace quepuedan hacerse espejos de hasta 6 m de diámetro en una sola pieza.

También tienen sus inconvenientes:• Los soportes para el montaje del espejo auxiliar a 45º (generalmente

tres varillas a 120º) producen algunas alteraciones en la imagen.• Las corrientes de aire de convección dentro del tubo abierto crean de-

formaciones móviles en la imagen debida a la refracción en un mediono homogéneo en movimiento.

• La zona nítida de la imagen en el plano focal del espejo es mucho másreducida que en un buen objetivo refractor.

• La disposición de Newton obliga a mirar de costado, inconveniente enla observación terrestre.

Los telescopios reflectores son los preferidos en astronomía. Los másgrandes de una sola pieza son: el de 6 m de Zelenchukskaya (ex URSS) 14

La capa de aluminio es delicada y de nada se marca. La grasitud de los dedos la atacaenegreciéndola. Se va oxidando lentamente y al cabo de un tiempo el espejo debe ser re-aluminizado. (Un par de años en climas secos)15

Los aficionados a la astronomía se fabrican su propio telescopio. Para más detalles, véaseel precioso libro “El Telescopio del Aficionado”, de Jean Texereau (Colección “Ciencia Joven”EUDEBA)


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y el de Monte Palomar (California, USA) de 5 m de diámetro y 17 m dedistancia focal. Recuérdese que del diámetro del objetivo depende el flujoluminoso colectado, y el aumento depende de la distancia focal.

En Bosque Alegre (Pcia.de Córdoba), la Universidad de esa provinciaopera un telescopio reflector de 1,20 m de diámetro de origen alemán,montado en 1926 y remozado recientemente con un sistema orientador porcomputadora y de visión televisiva de tecnología rusa.

Desde 1990 está en órbita el telescopio espacial Hubble (USA), que día adía nos transmite increíbles imágenes de lejanas galaxias. Éstas se formanen el foco de su espejo, libres de las perturbaciones atmosféricas queempobrecen las observaciones terrestres.

Actualmente se construyen telescopios de enormes superficies reflectoras,pero no de una sola pieza sino formada por muchos espejos planos pe-queños, que se orientan independientemente con actuadores individualescomandados por una computadora. Se pueden corregir así los efectos derefracción de las turbulencias atmosféricas, mediante técnicas de “ópticaadaptativa” que se esbozan a continuación.

detalle de espejoindividual conactuadores

computadoradeprocesamientode imagen

terminales de observación

cámara de TV

interface deposicionamiento

superficie reflectoraformada por espejos deposicionamientoindividual

TELESCOPIO CON CORRECCIÓN DE IMAGEN COMPUTARIZADA

INSTRUMENTOS ÓPTICOS100

100

Óptica Adaptativa

Mediante un programa que analiza la imagen de un objeto celeste de forma cono-cida, la computadora optimiza la nitidez de la imagen hasta que concuerde con laforma de referencia, modificando de manera diferencial la orientación de cada unode los espejos. El objeto de referencia es en general una estrella que se encuentreen la zona observada, la que se debe ver como un punto.

Cabe citar entre este tipo de telescopios el del observatorio de MaunaKea, en Hawaii (USA) que tiene una superficie reflectora de 10 m de diá-metro, formado por 36 espejos hexagonales ensamblados, cada uno deellos con movimiento independiente mediante un posicionador.

a

a

ÍNDICEINSTRUMENTOS ÓPTICOS......................................................................... 86

LUPA O MICROSCOPIO SIMPLE.......................................................................... 86PROYECTOR DE IMÁGENES: ............................................................................. 87

Por ejemplo: .............................................................................................. 88MICROSCOPIO COMPUESTO.............................................................................. 88ANTEOJO ASTRONÓMICO, O DE KEPLER ........................................................... 90

Ejemplo: .................................................................................................... 92CONSIDERACIONES SOBRE OBJETIVOS Y OCULARES USADOS EN INSTRUMENTOS

ÓPTICOS: ........................................................................................................ 92ANTEOJO “HOLANDÉS” O DE GALILEO ............................................................. 96TELESCOPIOS REFLECTORES ............................................................................ 97

Óptica Adaptativa .................................................................................... 100

ÍNDICE ............................................................................................................. A

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