DISEGNAMO CON I NUMERI
Descrizione esperimento: munendoci di carta e penna possiamo simulare come i
telescopi, muniti di un sensore CCD, riportano le immagini che registrano durante il tempo
di esposizione.
Materiale occorrente: un foglio di carta trasparente e una matita.
Procedimento:
• Per eseguire questo semplice esperimento occorre essere in due, per cui, per
prima cosa, si devono formare delle coppie. Per semplicità chiameremo le due
persone studente A e studente B.
• Studente A deve avere una copia della griglia della prossima pagina. Allo studente
B deve essere data la copia del disegno della casa, che sta sempre in fondo a
questa pagina. Per una completa riuscita dell’esperimento studente B non deve far
vedere tale disegno al compagno. Studente B deve inoltre ricalcare o stampare la
griglia sul foglio di carta trasparente.
Nota: fare noto agli studenti/esse che il disegno rappresenta un oggetto visto a
grande distanza, in quest’esperienza sperimenteremo come questo sarà rivelato da
un telescopio che adotta un CCD come sensore.
• Studente B deve piazzare la griglia (sul foglio trasparente) sopra il disegno. Dovrà
stimare la luminosità relativa ad ogni quadretto della griglia, riferendosi alla scala di
riferimento in basso, che associa un numero che va da 0 a 3 in base a quanto
chiaro (o scuro) risulta il quadretto. Dovrà riferire allo studente A la posizione del
quadretto e il relativo numero associato (si consiglia di procedere con ordine:
dall’alto verso il basso e da sinistra verso destra). Se studente B deve confrontare
un quadretto che è parzialmente oscurato, dovrà stimarne la brillantezza totale e
associargli il numero intermedio 1 o 2.
Nota: le lettere e i numeri disposti lungo i lati della griglia possono essere d’aiuto
agli studenti per individuare la posizione di un quadretto.
• Dopo aver ricevuto il numero e la relativa posizione dallo studente B, lo studente A
dovrà colorare il relativo quadretto sulla griglia per mezzo della matita. Se il numero
è 0 il quadretto va colorato di nero, perché questo colore è associato a tale numero.
Se il numero è 3 il quadretto va lasciato così com’è. Se il numero è 1 o 2 egli deve
cercare di riprodurre con la matita il tono di grigio più fedele possibile a quello della
scala di riferimento.
• Quando sono stati esaminati tutti i quadretti della griglia si può confrontare il
disegno ottenuto con quello originale.
Discussione dell’esperimento: lo studente con la griglia sul foglio trasparente (studente
B) rappresenta il telescopio. Il disegno della casa rappresenta l’oggetto su cui sta
puntando il telescopio. Lo studente con la griglia sul foglio di carta rappresenta
l'Astronomo, che vuole vedere l’immagine sul monitor di un computer per studiarla.
L’immagine che si è ottenuta rappresenta quella che si otterrebbe se, come sensore
dello strumento, fosse installato un CCD di 8 pixel per lato, cioè con un totale di 64
pixel. Se avessimo avuto a disposizione una griglia con più quadretti, questi sarebbero
più piccoli e quindi anche l’immagine finale sarebbe risultata sarebbe risultata più
chiara nei suoi dettagli. A questo proposito, provate a fare lo stesso esperimento su di
una griglia di 16 elementi per lato, per un totale di 256 quadretti.
Come aumenta la definizione dell’immagine all’aumentare del numero di pixel
Quest’attività simula in maniera semplice come viene riprodotta un’immagine in bianco
e nero da un telescopio. Nel telescopio spaziale Hubble, per esempio, la griglia del
CCD consiste in più di due milioni e mezzo di pixel e ci sono ben 256 graduazioni che
vanno dal nero al bianco, invece delle sole quattro che abbiamo usato
nell’esperimento. Inoltre, come avevamo già visto, grazie ad un sistema di tre filtri
colorati (blu, verde e rosso), il telescopio spaziale Hubble è in grado di riprodurre
l’immagine con i colori.
Immaginiamo ora di guardare con un telescopio un vero oggetto celeste.
Se avete abbastanza tempo, provate a ripetere l’esperimento con gli elementi riportati
nella pagina seguente.
