Un telescopio newtoniano está compuesto por un espejo u objetivo primario , normalmente de forma parabólica , y un espejo secundario plano de menor tamaño . El espejo primario permite recoger la luz de la región puntiaguda del cielo, mientras que el espejo secundario redirige la luz fuera del eje óptico en ángulo recto para que pueda verse con un ocular .
Los telescopios newtonianos suelen ser menos costosos para cualquier diámetro (o apertura ) de objetivo determinado que los telescopios de calidad comparable de otros tipos.
Dado que sólo hay una superficie que necesita ser pulida y pulida para darle una forma compleja, la fabricación general es mucho más simple que otros diseños de telescopios ( los gregorianos , los cassegrains y los primeros refractores tenían dos superficies que necesitan ser calculadas . Los objetivos refractores acromáticos posteriores tenían cuatro superficies que hay que calcularlo).
El ocular está situado en el extremo superior del telescopio. Combinado con relaciones f cortas, esto puede permitir un sistema de montaje mucho más compacto, lo que reduce el costo y aumenta la portabilidad.
Desventajas del diseño newtoniano
Un gran Newtoniano con escalera para llegar al ocular.
Los newtonianos, al igual que otros diseños de telescopios reflectores que utilizan espejos parabólicos , sufren de coma , una aberración fuera del eje que hace que las imágenes se desvíen hacia adentro y hacia el eje óptico (las estrellas hacia el borde del campo de visión adoptan la forma de un cometa ). Este destello es cero en el eje y es lineal al aumentar el ángulo de campo e inversamente proporcional al cuadrado de la relación focal del espejo (la distancia focal del espejo dividida por el diámetro del espejo). La fórmula para la coma tangencial de tercer orden es 3θ / 16F², donde θ es el ángulo fuera del eje de la imagen en radianes y F es la relación focal. Se considera que los newtonianos con una relación focal de f/6 o inferior (f/5 por ejemplo) tienen un coma cada vez más grave para uso visual o fotográfico. [3] Los espejos primarios de relación focal baja se pueden combinar con lentes que corrigen el coma para aumentar la nitidez de la imagen en el campo. [4]
Los newtonianos tienen una obstrucción central debido al espejo secundario en el camino de la luz. Esta obstrucción y también los picos de difracción provocados por la estructura de soporte (llamada "araña") del espejo secundario reducen el contraste. Visualmente, estos efectos se pueden reducir utilizando una araña curva de dos o tres patas. Esto reduce las intensidades de los lóbulos laterales de difracción en un factor de aproximadamente cuatro y ayuda a mejorar el contraste de la imagen, con el posible inconveniente de que las arañas circulares sean más propensas a las vibraciones inducidas por el viento.
Para los newtonianos portátiles, la colimación puede ser un problema. El primario y el secundario pueden desalinearse debido a los impactos asociados con el transporte y la manipulación. Esto significa que es posible que sea necesario realinear (colimar) el telescopio cada vez que se instale. Otros diseños, como los refractores y los catadióptricos (específicamente los cassegrains de Maksutov ), tienen colimación fija.
El plano focal está en un punto asimétrico y en la parte superior del conjunto del tubo óptico. Para la observación visual, sobre todo en monturas ecuatoriales , [5] la orientación del tubo puede colocar el ocular en una posición de visión muy deficiente, y los telescopios más grandes requieren escaleras o estructuras de soporte para acceder a él. [6] Algunos diseños proporcionan mecanismos para girar la montura del ocular o todo el conjunto del tubo a una mejor posición. En el caso de los telescopios de investigación, hay que tener en cuenta el contrapeso de instrumentos muy pesados montados en este foco.
Variaciones
Existen varias variaciones del diseño newtoniano que añaden una lente al sistema creando un telescopio catadióptrico . Esto se hace para corregir la aberración esférica o reducir el costo.
Un Newtoniano Jones-Bird (a veces llamado Bird-Jones) utiliza un espejo primario esférico en lugar de uno parabólico, con aberraciones esféricas corregidas por una lente correctora de subapertura [10] generalmente montada dentro del tubo del enfocador o delante del espejo secundario. espejo. Este diseño reduce el tamaño y el costo del telescopio con una longitud total del tubo del telescopio más corta (con el corrector extendiendo la distancia focal en un diseño tipo " teleobjetivo ") combinado con un espejo esférico menos costoso. Se ha observado que las versiones producidas comercialmente de este diseño están ópticamente comprometidas debido a la dificultad de producir un corrector de subapertura con la forma correcta, y están dirigidas al extremo económico del mercado de telescopios. [11]
Historia
La idea de Newton de un telescopio reflector no era nueva. Galileo Galilei y Giovanni Francesco Sagredo habían discutido el uso de un espejo como objetivo formador de imágenes poco después de la invención del telescopio refractor, [12] y otros, como Niccolò Zucchi , afirmaron haber experimentado con la idea ya en 1616. [ 13] Newton incluso pudo haber leído el libro Optica Promota de James Gregory de 1663, que describía diseños de telescopios reflectantes utilizando espejos parabólicos [14] (un telescopio que Gregory había estado intentando construir sin éxito). [15]
Newton construyó su telescopio reflector porque sospechaba que podría probar su teoría de que la luz blanca se compone de un espectro de colores. [16] La distorsión del color ( aberración cromática ) era el principal defecto de los telescopios refractores de la época de Newton, y había muchas teorías sobre su causa. A mediados de la década de 1660, con su trabajo sobre la teoría del color , Newton concluyó que este defecto era causado por la lente del telescopio refractor que se comportaba de la misma manera que los prismas con los que estaba experimentando, descomponiendo la luz blanca en un arco iris de colores alrededor de objetos astronómicos brillantes . [17] [18] Si esto fuera cierto, entonces la aberración cromática podría eliminarse construyendo un telescopio que no usara lentes: un telescopio reflector.
Una réplica de un segundo telescopio reflector que Newton presentó a la Royal Society en 1672 (el primero que hizo en 1668 fue prestado a un fabricante de instrumentos, pero no hay más registros de lo que sucedió con él). [19]
A finales de 1668 Isaac Newton construyó su primer telescopio reflector . Eligió una aleación ( espéculo metálico ) de estaño y cobre como material más adecuado para su espejo objetivo . Más tarde ideó medios para dar forma y pulir el espejo y puede haber sido el primero en utilizar un lapeado [20] para pulir la superficie óptica. Eligió una forma esférica para su espejo en lugar de una parábola para simplificar la construcción; Aunque introduciría aberración esférica , aún corregiría la aberración cromática. Añadió a su reflector lo que es el sello distintivo del diseño de un telescopio newtoniano: un espejo secundario montado en diagonal cerca del foco del espejo primario para reflejar la imagen en un ángulo de 90° con respecto a un ocular montado en el costado del telescopio. Esta adición única permitió ver la imagen con una obstrucción mínima del espejo objetivo. También hizo el tubo, el soporte y los accesorios. La primera versión de Newton tenía un diámetro de espejo primario de 33 mm (1,3 pulgadas) y una relación focal de f/5. [21] Descubrió que el telescopio funcionaba sin distorsión del color y que con él podía ver las cuatro lunas galileanas de Júpiter y la fase creciente del planeta Venus . El amigo de Newton, Isaac Barrow, mostró un segundo telescopio a un pequeño grupo de la Royal Society de Londres a finales de 1671. Quedaron tan impresionados con él que se lo mostraron a Carlos II en enero de 1672. Newton fue admitido como miembro de la sociedad. en el mismo año.
Al igual que Gregory antes que él, a Newton le resultó difícil construir un reflector eficaz. Fue difícil moler el metal del espéculo hasta obtener una curvatura regular. La superficie también se empañó rápidamente; La consiguiente baja reflectividad del espejo y también su pequeño tamaño hacían que la visión a través del telescopio fuera muy oscura en comparación con los refractores contemporáneos. Debido a estas dificultades de construcción, el telescopio reflector newtoniano inicialmente no fue ampliamente adoptado. En 1721, John Hadley mostró un modelo muy mejorado a la Royal Society. [22] Hadley había resuelto muchos de los problemas de hacer un espejo parabólico . Su Newtoniano con un diámetro de espejo de 6 pulgadas (150 mm) se comparaba favorablemente con los grandes telescopios refractores aéreos de la época. [23]
^ Sacek, Vladimir (14 de julio de 2006). "8.1.1. Aberraciones newtonianas fuera del eje" . Consultado el 29 de septiembre de 2009 . El rendimiento fuera del eje del espejo paraboloidal cae muy rápidamente con el aumento de la apertura relativa más allá de ~ƒ/6
^ Knisely, David (2004). "Corrector de coma Tele Vue Paracor para newtonianos" (PDF) . "Revisión del telescopio de noches nubladas" . Consultado el 29 de noviembre de 2010 .
^ Hebra, Alex (2010). La física de la metrología: todo sobre instrumentos: desde ruedas nido hasta relojes atómicos. Springer Ciencia + Medios comerciales. págs. 258-259. ISBN978-3-211-78381-8.
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^ Rutten, Harrie GJ; van Venrooij, Martín AM (1988). Óptica de Telescopios: Evaluación y diseño. ISBN9780943396187.
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^ 10.1.2. Ejemplos de correctores de subapertura: sistemas de espejo único – Jones-Bird
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^ El Proyecto Galileo > Ciencia > Zucchi, Niccolo
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^ Michael White (1999). Isaac Newton: el último hechicero. Libros básicos. pag. 170.ISBN978-0-7382-0143-6.
^ Newton pensó que poco se podía hacer para corregir la aberración excepto fabricar lentes de f/50 o más." El objetivo de cualquier telescopio no puede recoger todos los rayos que provienen de un punto de un objeto, de modo que se convoquen. en su foco en menos espacio que en un espacio circular, cuyo diámetro es la quincuagésima parte del diámetro de su apertura ”
^ Stephen Parkinson (1870). Tratado de óptica. Macmillan. pag. 112.
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^ Raymond N. Wilson (2007). Óptica de telescopios reflectores I: teoría básica del diseño y su desarrollo histórico. Medios de ciencia y negocios de Springer. pag. 9.ISBN978-3-540-40106-3.
^ telescopio-optics.net Telescopios reflectores: sistemas newtonianos de dos y tres espejos
^ Amazing-space.stsci.edu - Reflector de Hadley
^ El astrónomo aficionado completo: el reflector de John Hadley
Referencias
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con los telescopios newtonianos .
