Come collimare le ottiche Newton
Guida pratica
di Albino Carbognani
Dipartimento di Fisica Università di Parma
Versione del 30 aprile 1998
Il telescopio con schema ottico Newton è molto diffuso fra gli astrofili,sia per le buone
prestazioni di cui è capace sia per i prezzi ragionevoli rispetto ad altre configurazioni
ottiche (rifrattori & Schmidt-Cassegrain). Lo schema ottico di questo tipo di telescopio è
rappresentato in Fig.1.
Fig1: schema ottico di un telescopio Newton
La radiazione ottica incide su uno specchio concavo a sezione parabolica (il "primario") e viene
focalizzata su un secondo specchio piano di profilo ellittico (il "secondario") inclinato di 45 gradi,
che la riflette verso l'oculare posto lateralmente al tubo ottico. L'utilizzo della sola riflessione
permette di avere immagini esenti da aberrazione cromatica (l'angolo di riflessione è lo stesso a
tutte le frequenze) mentre la forma parabolica del primario elimina l'aberrazione sferica: tutte le
parti dello specchio focalizzano in un solo punto. Il rapporto fra gli assi maggiore (a) e minore (b)
del secondario vale radice di 2.
Vista la sua posizione una parte della radiazione incidente viene intercettata dal
secondario. La presenza di questo specchietto degrada leggermente le immagini. Per
esprimere in modo quantitativo l'influenza del secondario sulla qualità delle immagini si
introduce il fattore di occlusione Oc, definito come il rapporto fra il diametro del supporto
del secondario (d) e il diametro del primario (D):
Oc=d/D
Alcuni adottano il valore di b al posto di d ma ciò non è corretto perchè di solito d > b. Solo
se b > d questa sostituzione è corretta. Se Oc è minore di 0.2 il degrado dell'immagine è
quasi inavvertibile e le prestazioni saranno buone, anche per l'osservazione ad alta
risoluzione dei pianeti. Per gli Schimidt-Cassegrain commerciali Oc vale circa 0.35.
Attenzione che molte ditte (ad esempio la Meade) forniscono come valore dell'ostruzione il
quadrato di Oc, ottenendo così numeri apparentemente inferiori alla soglia di 0.2
(0.35*0.35=0.12).
Per avere il massimo delle prestazioni da un telescopio Newton di questo tipo, gli assi di
simmetria del principale, del secondario e del tubo portaoculari devono giacere sullo
stesso piano e formare certi angoli fra di loro. La procedura di collimazione che vedremo
fra poco serve per raggiungere questa condizione ottimale. In quanto segue si assume
che l'asse del portaoculare sia ortogonale (per costruzione) alla superficie del tubo ottico.
FASE I
Lo specchio secondario è collegato al tubo ottico con uno o più sostegni, detti "razze". Sul
retro dello specchio di solito sono presenti 4 viti, una centrale che fissa lo specchio e 3 ai
bordi che servono per variarne l'inclinazione. Saranno queste ultime ad essere avvitate o
svitate durante la collimazione. Per prima cosa bisogna verificare (con un righello va
benissimo) che la lunghezza delle razze sia la stessa per tutte, in questo modo si è sicuri
che il secondario si trovi sull'asse del tubo ottico. Se non è così si deve agire sulle viti che
collegano le razze al tubo per raggiungere la condizione di pari lunghezza. Nei telescopi
economici e con poche pretese il secondario è fisso, in questo caso cè solo da sperare
che la casa costruttrice lo abbia sistemato al posto giusto.
FASE II
Durante il giorno rivolgere il telescopio verso un fondo molto luminoso come il cielo diurno
o una parete bianca illuminata dal Sole (senza il tappo che chiude il tubo ottico!). Togliere
l'oculare dal portaoculare e, ponendo l'occhio al centro, guardarvi dentro. Per aiutare
l'occhio a rimanere al centro del tubo portaoculari si può utilizzare un portapellicole con un
piccolo foro al centro (3-4 mm sono sufficienti). Quello che vedrete sarà molto simile a
quanto rappresentato nella Fig.2.
Fig2: primario e secondario non collimati
Notare che, nonostante il secondario sia ellittico, visto dal portaoculare appare
perfettamente circolare: questo è un effetto di proiezione. Se ciò non si verifica vuol dire
che non è rivolto verso il tubo portaoculari, quindi bisogna ruotare il secondario attorno al
proprio asse allentando la vite centrale che lo collega alle razze, fino ad ottenere la
circolarità desiderata.
Ora la mossa successiva consiste nell'allineare il secondario. Agendo sulle viti poste dietro
a questo specchio e guardando contemporaneamente dall'oculare si porterà la riflessione
del primario al centro del secondario, come rappresentato in Fig.3.
Fig3: secondario allineato primario no
Ora il secondario è centrato perchè riesce a "vedere" il principale posto sul fondo del tubo
ottico. Resta da allineare il primario agendo sulle viti che si trovano sul fondo della sua
cella. Di solito sono 3 viti, o 3 coppie di viti, da avvitare o svitare. Ruotando le viti del
primario si deve fare in modo che la riflessione del portaoculare sia al centro del
secondario e quindi concentrica a quella del primario, come mostrato in Fig.4.
Fig4: secondario e primario allineati
A questo punto le ottiche sono centrate, almeno in prima approssimazione. Si può
decidere di raffinare la centratura o lasciare perdere se le immagini sono soddisfacenti.
Per proseguire si deve attendere il calare della notte e leggere la fase III.
FASE III
Per la centratura fine si punta una stella di prima grandezza e a grande altezza
sull'orizzonte (per minimizzare la turbolenza atmosferica). Usando un oculare ad alto
ingrandimento si porta la stella al centro del campo e si esamina la figura di diffrazione
intra ed extra focale. Se il pallino centrale (macchia di Poisson) non è al centro
dell'immagine si deve agire sulle viti del principale fino ad ottenere la centratura definitiva.
La procedura di collimazione è più veloce se si viene assistiti da una seconda persona che
ruota le viti del principale mentre si è all'oculare.
Osservazione
La stessa procedura per la collimazione delle ottiche valida per i Newton si applica anche
ai Cassegrain. La maggioranza dei rifrattori sono venduti già collimati (o almeno
dovrebbero esserlo...vedi il Venere dell'Antares) e non hanno viti di regolazione. Se si
trova un esemplare che fallisce la fase III, va rispedito all'importatore per la
centratura.Naturalmente può rivelarsi una operazione costosa per cui è bene attenersi alla
regola aurea n.1: provare un telescopio prima di pagarlo. Gli Schimidt-Cassegrain hanno
solo le viti di regolazione per il secondario, il primario dovrebbe essere già collimato.
Avvertenza 1
Per Newton con rapporti d'apertura maggiori di F/5 il centro del secondario non deve
coincidere con il centro del tubo ottico, pena l'introduzione di astigmatismo quando si
esegue la procedura di collimazione di cui sopra. Il valore approssimato della traslazione è
dato dalla formula:
l=d*D/(4*F)
dove d è l'asse minore del secondario, D e F il diametro e la focale del primario. La
traslazione va fatta dalla parte opposta al portaoculare, per conoscerne l'entità esatta vedi
la bibliografia.
Avvertenza 2
Le ottiche dei telescopi a specchio tendono a disallinearsi piuttosto facilmente per via dei
piccoli giochi che devono essere mantenuti fra cella e primario (altrimenti lo specchio si
deforma). Periodicamente è bene controllare la collimazione ottica ripetendo la fase III.
Dopo la collimazione si può eseguire uno Star test sulle ottiche del telescopio.
Bibliografia
J.Texereau, "How to Make a Telescope", II ed., Willmann-Bell, 1984.
Link utili
Collimazione dei Newton (in inglese)
FAQ about Collimating a Newtonian telescope
