Teoria e costruzione di uno schermo apodizzante

Teoria a costruzione di uno schermo apodizzante

di Albino Carbognani

Versione del 24 settembre 2002

In generale, l'onda elettromagnetica raccolta dall'obiettivo di un telescopio è un'onda piana. Se si pone un filtro a trasmissione T variabile di tipo gaussiano (massima al centro, minima ai bordi) davanti all'obiettivo si può ridurre l'intensità degli anelli di diffrazione attorno al disco di Airy (apodizzazione). La trasmissione deve essere del tipo (r=coordinata radiale dell'obiettivo, w parametro di larghezza della gaussiana):

Un filtro gaussiano esalta le basse frequenze spaziali a discapito di quelle alte (il diametro del disco di Airy aumenta leggermente), quindi le immagini mostrano dettagli più contrastati purchè abbiano dimensioni almeno 2.8 volte superiori al limite di Dawes.

Disco di Airy per un obiettivo normale e con apodizzazione gaussiana.
(Figura tratta da "Star Testing Astronomical Telescopes", di R. Berry, Willmann-Bell, 1997).

Altri benefici dello schermo gaussiano

L'uso di uno schermo gaussiano facilita l'osservazione delle stelle doppie in quei casi in cui la secondaria cade sul primo anello di diffrazione della primaria.

Inoltre, un filtro apodizzante aiuta a combattere il cattivo seeing perché il disco di Airy non si può più fondere con il primo anello di diffrazione e vengono esaltati i dettagli a bassa frequenza spaziale che il cattivo seeing può lasciare più facilmente intatti.

Costruire uno schermo apodizzante

L'ideale sarebbe disporre di una lastra di vetro ottico a facce piane e parallele con coefficiente di trasmissione gaussiano da porre davanti all'obiettivo. Un dispositivo di questo tipo sarebbe estremamente costoso perché manca una produzione di serie. Un'alternativa economica è la seguente (Arthur S.Leonard, 1954). Basta procurarsi una rete metallica a maglie fitte (tipo quella antizanzare), dipingerla di nero opaco e ritagliare tre dischi con un diametro esterno pari a quello dell'obiettivo del telescopio.

In questi tre dischi vanno praticati dei fori concentrici di dimensioni 0.52, 0.76 e 0.88 il diametro dell'obiettivo (per uno strumento ostruito i fori hanno raggi 0.55, 0.78 e 0.90). Sovrapponendo le tre corone circolari ottenute, ruotate l'una rispetto all'altra di 30°, si ottiene un filtro ad assorbimento variabile con trasmissione approssimativamente gaussiana. Ponendo il filtro davanti all'obiettivo, oltre alla apodizzazione, si ha anche un effetto di diffrazione dovuto alle maglie della rete. Solo il centro del campo oculare potrà essere utilizzato per le osservazioni, per questo motivo lo schermo apodizzante a “rete” va bene per i pianeti ma non è indicato per corpi estesi come Luna e Sole.

Componenti per la costruzione di uno schermo apodizzante a "rete".
(Figura tratta da "The Planet Observer's Handbook", di F.W. Price, Cambridge, 1994)

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