ottiche molto aperte, barlow e aberrazione sferica

[Andrea75]

Vista la sezione nuova di zecca la "inauguro" (per quanto mi riguarda) con una curiosità ottica.
Un anno fa ho acquistato una camerina per la ripresa planetaria la cui capacità di fare anche pose lunghe mi ha incuriosito; così ho acquistato anche un piccolo cannocchiale/puntatore da 50 mm per 180 di focale, con l'idea di giocarci un po' nei tentativi di ripresa del cielo profondo (vedi qui). Un doppietto acromatico aperto ad F3.6 non può che mostrare un deciso residuo di cromatica ed un ancor più deciso residuo di sferica sottocorretta; sempre giocandoci un po' - e vengo al nocciolo della questione - per provare a valutarne la qualità quanto ad aberrazioni geometriche (non curandomi del cromatismo) ho inserito una barlow 2x di quelle economiche, a lente singola, nel tentativo di aumentare gli ingrandimenti raggiungibili.
Naturalmente la dispersione cromatica è aumentata: l'alone violetto intorno a sorgenti puntiformi brillanti era più "diluito" ma il fuoco blu/violetto era ben più "corto" di quello nel verde/giallo e ancor più di quello nel rosso (cosa mostrata drammaticamente dall'immagine di un lontano faro di campo da calcio, che emetteva in precise righe dello spettro visibile). Sono rimasto però molto sorpreso da una certa riduzione della sferica residua, tanto da discernere su sorgenti puntiformi un disco di Airy ben simmetrico, con due anelli ben formati e un alone diffuso davvero assai più limitato che a fuoco diretto. Escludo involontarie diaframmature data la focale cortissima e il diametro della lente divergente.
Mi vien da pensare che la singola lente divergente possa introdurre a sua volta una sferica di segno opposto a quella del doppietto che, per una fortunata combinazione, viene in parte corretta: secondo voi è un ragionamento peregrino?

[-SPECOLA->]

Secondo me il ragionamento fila.

[Acronauta]

Può essere, Andrea, anche se mi sembra molto strano. Le lenti divergenti singole hanno un'aberrazione sferica non trascurabile a meno che non siano impiegate con strumenti a rapporto focale non troppo spinto e a patto di usare un filtro che selezioni un certo colore. Io uso una lente singola per riprendere Venere nell'UV col mio riflettore a f/11.5 e funziona moto bene.

[Andrea75]

... uhm... dovrò fare qualche prova! ... Dimenticavo di dire che la barlow in questione ha focale piuttosto corta e che quando ho provato a invertire il verso in cui è montata nel suo barilotto la sferica risultante è peggiorata enormemente. Sapevo che queste barlow funzionano in genere male con rapporti focali aperti e non mi tornavano i conti... grazie del riscontro, ci aggiorniamo a quando avrò fatto qualche prova.

[Andrea75]

Avendo inaspettatamente un mezzo pomeriggio libero mi sono messo a giocare un po' con il cercatore ed un paio di barlow a lente singola, entrambe dalla focale relativamente corta; ho ripreso una serie di immagini che sintetizzo in un unico fotogramma commentato.
A fare da stella artificiale era un laserino cinese privato della lentina di collimazione e posto ad una distanza di 5 metri circa che credo ragionevole rispetto ai 180 mm di focale del doppietto; la luce è monocromatica e quindi non posso valutare aberrazioni policromatiche ma mi interessava solo la sferica - per cui non ho preso in considerazioni altre aberrazioni geometriche evidenti e date da disassamento tra gli elementi ottici (il cercatore non dispone di fuocheggiatore: in fondo al tubo vi è un portaoculari scorrevole con fermo a vite per la messa a fuoco grossolana mentre quella fine avviene ruotando la cella dell'obiettivo).

Delle tre strisce nell'immagine la prima si riferisce alla focale nativa, la seconda alla prima delle due barlow e la terza alla stessa barlow ma con la lente cambiata di verso; le immagini sono state portate alla stessa scala per comodità di lettura.

Purtroppo la scala immagine è sempre minuscola, specie a fuoco diretto, e non è immediatissimo leggere le figure di diffrazione: in particolare mi viene un po' difficile confrontare la prima e la seconda riga anche se in fondo non mi sembra ci sia poi una gran differenza - può essere che l'apparente miglior pulizia delle immagini con barlow sia semplicemente dovuta alla differenza nella scala dell'immagine. Probabilmente devo aver avuto la stessa impressione osservando visualmente, scambiandola erroneamente per una correzione parziale della sferica.
Non c'è storia, invece, "girando" la lente divergente: aberrazione sferica da urlo, azzarderei a dire anche di ordini superiori. Mi sembra di notare addirittura due punti di fuoco distinti...
Non sono soddisfattissimo di questo test, ma difficilmente riuscirò a far di meglio con una focale così corta...

... ah, dimenticavo: purtroppo non posso nemmeno fare misure precise sulla posizione intra- o extrafocale, sono andato un po' a buon senso...

[Acronauta]

Beh, il cercatore poverino fa quello che può, dopo tutto non gli si chiede di essere corretto al limite di diffrazione. La cosa curiosa, però, è che con la lente divergente (concavità verso l'obiettivo, terza fila di immagini) la sferica si inverte, magari c'è una posizione della lente che riesce a ottimizzare le prestazioni del piccolo obiettivo.

[Andrea75]

Già, curioso, vero? Cambia drasticamente di segno. Mi vien da pensare che osservando visualmente devo avere incocciato in modo fortuito - nell'avanti-indietro del portaoculari - un accoppiamento delle due ottiche che tende ad una qualche compensazione. Se ho tempo domani faccio qualche prova visuale, con la camerina l'immagine è davvero piccola.

[-SPECOLA->]

Sicuramente si tratta di quello; imho.

[Andrea75]

Oggi pomeriggio ho provato a fare un altro tipo di test: un po' a scopo ludico, ma anche per cercare di capire "come funziona" il difetto di focalizzazione del cannocchialino. Ho preparato una maschera di carta da anteporre al doppietto così fatta:
10 settori concentrici, ad intervalli di 5 mm dalla periferia al centro, di cui ognuno copre 36° di circonferenza. Quindi una specie di "chiocciola" che, lungo tutta la circonferenza, permette di osservare la focalizzazione di zone ben delimitate dalla periferia al centro dell'obiettivo. Avevo letto una cosa del genere da qualche parte, forse sul forum dei "grattavetro" autocostruttori di specchi (davvero molto approfondito sulle ottiche a riflessione e sulla loro costruzione) e ho voluto provare.
Ecco cosa ne è venuto fuori a fuoco diretto:

La cosa più evidente è che la zona "fuori-fuori" è solo quella più periferica: le altre focalizzano ragionevolmente. Forse, più che sferica, è un difetto di lavorazione al bordo? Questo potrebbe anche rendere ragione dello strano risultato ottenuto ieri quando ho invertito il verso della barlow - oggi non ho provato ma mi riservo di rifare questo test anche con la lentina divergente. Devo dire molto didattico, almeno per me!

[-SPECOLA->]

Interessante.
Mi fa venire in mente il disco di Nipkow del mio televisore Baird.

[Andrea75]

Tiro su questa discussione-divertissement (forse andrebbe spostata in Strumentazione...) con l'immagine di uno star test diurno (fatto poco fa puntando il sensore di una lontana parabola che dava un riflesso ragionevolmente puntiforme) del solito cercatore - con un treno ottico fatto però da ben tre barlow in cascata: nell'ordine lente singola 2x-acromatica autocostruita 2.5x-lente singola 2x.
Questo il risultato:

24_03_2018_rgb.jpg (4.17 KiB) Visto 5065 volte

Curioso che nonostante tutte le complicazioni l'arnesino arrivi comunque ragionevolmente al limite di diffrazione: questo apre interessanti prospettive... ...