Optica in secolul al 17-lea

În ceea ce privește calitatea optică, unele lentile obiective din secolul al 17-lea de ex. Evangelista Torricelli, Giuseppe Campani etc. au fost testate folosind interferometrie, iar cele mai bune s-au dovedit a fi mai bune decât limita de difracție. Unul (cel puțin) de Campani sa dovedit a fi excelent. Cu siguranță, calitatea sticlei moderne poate fi mult mai bună decât cea a secolul al XVII-lea,

Vechile scrieri, precum și testele optice moderne disponibile arată că obiectivele lor ar putea fi respectabile conform standardelor actuale.
Metodele pe care le-a folosit Campani au fost puțin diferite (lustruirea uscată pe o fâșie de hârtie vs. lustruirea umedă pe o fâșie), dar matrite de hârtie au fost utilizate în Franța în secolul al XX-lea și se știe că în mâinile pricepute pot produc rezultate bune. Ceea ce înseamnă că nu ar trebui să exagerăm diferențele de calitate optică.

Replica a unui refractor din secolul al 17-lea

În ceea ce privește montajele Alan Binder a folosit de mult timp un telescop singlet de 2 "x 18 'montat așa cum arată Johannes Hevelius în cărțile sale.
În ceea ce privește „rezistența” cu tuburi lungi, a fost o necesitate, iar astronomii continuă și astăzi să aibă de-a face cu instrumente uriașe cu focale foarte lungi. Refractorul Yerkes de 40 "avea un tub lung de aproximativ 60 de picioare ( 18 metri) pe care astronomii l-au folosit cu succes. Înveți să te descurci cu ceea ce este necesar.

Francesco Bianchini, un astronom italian de la sfârșitul secolului al XVII-lea începutul secolului al XVIII-lea. susține că a folosit un telescop de 100 de picioare cu sistem de montare conceput de Campani și i s-a părut ușor de utilizat. Poate „ușor” față de alte telescoape disponibile. Sistemul aerian al lui Huygens arată destul de simplu pe hârtie, dar are probleme ascunse care la făcut dificil chiar și pentru Huygens și a necesitat schimbări față de imaginile simplificate pe care le vedeți deseori. Huygens cu timpul a trecut la telescoape cu tub inchis sustinute de un sistem de montare conceput de el.
Bianchini a folosit telescoape aeriene dar dacă înțeleg bine în cele din urmă a preferat tuburile închise. Ansamblul de montare / tub Campani a folosit un tub închis. Cele mai mari lentile ale lui Cassini (de Campani) au fost distribuite cu tuburi și catarguri, iar obiectivele au fost montate pe clădiri și turnuri. Observatorii de pe sol țineau ocularu în fața ochilor și priveau prin lentilele îndepărtate spre Saturn și Lună. Mi-e greu să înțeleg cum s-ar putea face acest lucru în mod eficient. Dar cumva au făcut-o.

O caracteristică care poate să nu fie apreciată în ceea ce privește lentilele simplet cu focalizare foarte lungă este aceea că sunt foarte insensibile la erorile de colimare, deoarece acestea sunt practic plăci plan-paralele. Și astfel, de exemplu, Cassini de la Observatorul Paris din anii 1680 a montat un obiectiv de 200 de picioare pe un turn înalt (Tour de Marly). Se pare că scara imaginii a fost atât de mare încât mai mulți observatori au putut observa diferite părți ale Lunii în același timp, ținând oculare cu mâna. Obiectivul nu trebuia să urmeze Luna foarte bine. Observatorii ar putea să-și schimbe ocularele dintr-o parte în alta, pentru o vreme. Desigur, acest lucru funcționează bine doar pentru un obiect luminos și trebuie să ecranizați cerul de fundal, așa cum a constatat și Huygens cu telescoapele sale aeriene.

Refractor lung folosit de Francesco Bianchini

Sistemul de montare conceput de Campani folosit de Bianchini

Multe lucrări de fabricație optică asupra obiectivelor telescopului înainte de secolul al XIX-lea vizând găsirea unei tehnici care să ajungă automat la suprafețe sferice utile. Cu alte cuvinte, în timp ce astronomii moderni consideră că este necesar și inevitabil să figurezi / testezi / figurezi / testezi / cifrăm / testăm etc și astfel ajungem pas cu pas la suprafețele optice necesare, fiecare etapă de testare dictând o modificare a figurării pentru a ghida optica la starea sa finală, în vremuri anterioare, din moment ce nu existau o modalitate bună de a testa în mod direct rezultatul unei vrăji figurante pe o singură suprafață optică.
Au existat teste indirecte și deja la începutul anilor 1660, în timpul unei competiții prelungite la Roma între Giuseppe Campani și Eustachio Divini, cei mai buni opticieni profesioniști ai zilei au încercat să citească texte foarte mici la mare departare prin instrumentele concurenților, într-un fel similar testului MTF (cum ar fi utilizarea țintei de rezoluție optică a Forțelor Aeriene SUA din 1951).

Rezultatul este că, conform analizei interferometrice a 4 lentile Campani conservate la Paris, una dintre lentile (o singură de 34 de metri distanță focală, considerată a fi obiectivul cu care Cassini a descoperit diviziunea principală a inelului lui Saturn ) oferă un raport Strehl de 83%, sau cu alte cuvinte este limitat de difracție în spectrul vizual. Aceasta înseamnă că va oferi o imagine destul de clară. Deschiderea clară a acestui obiectiv nu este menționată, dar era probabil în jur de 90-100 mm. Campani, după cum era obișnuit atunci, și-a înscris numele, data și locul de fabricație în jurul periferiei lentilei. Deci, inelul exterior al obiectivului nu a fost utilizat, deoarece zgârierea ar perturba imaginea și, în orice caz, aberația cromatică ar fi prea severă pentru a permite utilizarea deschiderii complete.

Se consideră că cele mai bune două lentile Campani au un raport Strehl de aproximativ 94%. Acest lucru este excelent și comparabil cu cele mai bune telescoape refractare moderne din zilele noastre. Deschiderile clare aveau aproximativ 150 mm, cred. Distanțele focale au fost de aproximativ 125-150 picioare.

Al patrulea obiectiv este de calitate inferioară și avea deschiderea clară „foarte redusă de o mască de carton”. Era obișnuit în secolul al XVII-lea. să folosească măști circulare pentru a reduce diafragma unui telescop până când acesta funcționează satisfăcător.

O altă caracteristică interesantă este utilizarea matritelor de hârtie pentru obiective. În loc să lustruiască pe pielea de pâslă sau de căprioară așa cum făcuseră Galileo și primii opticieni (și chiar, se pare, Eustachio Divini ca 1660), în jurul anului 1645 Anton Maria Schyrleus de Rheita anunțase într-un cifru / criptogramă că lustruirea se poate face prin frecați sticla măcinată uscată pe hârtie netedă folosind pulbere de tripoli ca agent de lustruire. Și asociatul lui de Rheita, Johann Wiesel la Augsburg, se crede că a făcut acest lucru. În orice caz, până în anii 1660, Giuseppe Campani din Roma lucra cu siguranță la hârtie. Motivul pentru care acest lucru este important este dacă lustruiți pe o membrană moale, cum ar fi pâsla este greu să controlați figura suprafețelor de sticlă astfel tind să migreze cu ușurință departe de sferic, ceea ce afectează claritatea imaginii. Dar dacă lipiți cu grijă o coală subțire de hârtie netedă pe matrita de pilisare atunci puteți lustrui pe o suprafață dură care produce o figura mult mai bună. Și asta a făcut Campani, depunându-și toate eforturile spre a face matrita de polisat (și stratul de hârtie) cât mai perfecta. Se spunea că are un stoc special de hârtie foarte netedă folosita în acest scop.

Matrițe din metal folosite de Campani la slefuirea lentilelor

Matrițe folosite de Campani pentru finisarea lentilelor

Matrițe folosite de Campani pentru slefuirea lentilelor optice

Histoptics este un proiect francez original de cercetare care vizează studierea proprietăților optice ale instrumentelor antice folosind cele mai moderne tehnici. Este purtat de o echipă de opticieni de la Observatorul din Paris, care în 2011-2012 s-a angajat să caracterizeze optic lentilele folosite de Cassini, în special pentru observațiile sale despre Saturn. Imaginea formată de un obiectiv poate fi degradată de defecte de formă și cromatism (comportamentul lentilei în diferite culori) pe care le prezintă. Deformitățile a cinci lentile Cassini au fost măsurate la Oficiul Național pentru Studii și Cercetări Aerospatiale (ONERA) folosind un instrument de metrologie numit ZYGO. Măsurătorile efectuate în carierele din Paris și apoi la Institutul d'Optique au permis determinarea defectelor lor de culoare. De asemenea, a fost necesară reconstituirea calității atmosferei din secolul al XVII-lea: atmosfera traversată de razele de lumină de pe obiect deformează în mod dinamic imaginea, estompată de neomogenitățile presiunii și ale vânturilor. Caracterizarea optică a lentilelor și estimarea atmosferei au făcut posibilă simularea viziunii lui Cassini asupra planetei Saturn și observarea că „diviziunea Cassini” era foarte clar observabilă. Histoptic a rezolvat astfel o controversă științifică și istorică.

Lentilele folosite de Cassini

Testarea obiectivului de 34 de picioare

Rezultatele testelor efectuate pe lentila de 34 de picioare

Testarea obiectivului cu focala de 34 de picioare

Sus un obiectiv simplet slefuit de Campani ce a apartinut lui Cassini, lentila este de tip menisc diam. util 84mm focala 6.3m
Jos o imagine luata cu un ocular de focala lunga prin lentila obiectiv de tip menisc de sus.

Postez un material video despre testarea lentilelor obiectiv folosite de Cassini - subtitrat ro.

Haideti sa vedem un exeplu de refractor de la sfarsitul veacului al 17-lea 1680:

Refractor simplet obiectiv biconvex diametru util 19mm focala 1727 mm.

Avem 6 tuburi retractabile laterale ale ocularului. Toate părțile tubului realizate din carton, tubul din partea obiectivului acoperită cu pergament gri si cu ornamente în relief negre; părți ale tubului interior acoperite cu hârtie pătată albă și roșie (așa-numita „hârtie pastă Herrnhuter”).

Toate inelele de capăt ale tubului și suportul pentru ocular din lemn maro mediu cu vopsea roșie, unele rămășițe de suport auriu. Suport ocular cu conexiune filetată internă (probabil pentru priza de blocare a gliselor, lipsește). Montura obiectivului din alamă, cu fixare glisantă.

Ghidaj pentru coadă de rânduială (lipsă glisă de blocare). Piesele tubului 2, 3, 4 și 6 (numărate din partea obiectivului) cu capace pentru lentile pe partea de intrare sub formă de inele cilindrice plate din lemn ușor, diametrul liber al deschiderilor deschiderii (34 ... 35) mm ( deschidere nu rotundă), 36 mm, 35 mm și 30, 5 mm.

Lentilă biconvexă asimetrică simplă neacromatică, obiectivă, distanță focală 1727mm; Diametrul discului obiectivului 32 mm, deschidere utila 19 mm. Mărire telescop 34X.

Se spune că instrumentul ar fi aparținut astronomului HEVELIUS.

Lentila obiectiv diametru intreg 32mm folosita la 19mm

Test Ronchi al lentilei obiectiv la diametrul interg

Segmentele tubului optic

Celula suport al lentilei obiectiv.

Suportul lentilei obiectiv cu mufa de strangere al lentilei avand diafrgama de 19mm

Ocularul lunetei fiind o lentila plan concava focala 50,3mm

Un alt refractor:

Cock Chrisopher 23/1271mm simplet, anul 1675

Partea de tubului și toate inelele de la capăt sunt acoperite cu pergament alb, maro și verde, reliefate cu ornamente din frunze de aur, părți ale tubului interior (pe partea obiectivului), acoperite cu pergament alb. Suportul obiectivului și ocularului sunt din lemn maro închis. Filet extern pe montura obiectivului. Montura obiectivului este incompletă. Piesele tuburilor 4, 5, 6, 7 și 8 (numărate din partea ocularului) cu nuanțe deschise pe partea exterioara din lemn maro închis, diametrul util al lentilelor (37 ... 37,5) mm, (33. .. 34) mm, (29. .. 30) mm, (27 ... 27.5) mm, (22 ... 22.5) mm (inele de deschidere deteriorate . Obiectiv neacromatic, biconvex simetric, distanța focală 100,0 cm (valoare provizorie, determinată cu ajutorul unui sferometru); valoarea reala 1271mmm. Diametrul intreg al obiectivului este de 26 mm, deschiderea utila 23 mm. Mărirea telescopului 23 X, la capătul suprafeței exterioare a tubului ocularului se afla o stemă în relief cu frunze de aur (stema nu a fost încă interpretată). În exterior, telescopul este foarte asemănător cu instrumentele precum cele fabricate de Christopher COCK (COOKS, COCKE), unul dintre cele două freze optice de sticlă din Londra din a doua jumătate a secolului al XVII-lea.