Costruzione del Cannocchiale
Cannocchiale Galileiano e del
Cannocchiale kepleriano
Nel 1609 Galileo costruiva il primo cannocchiale per uso scientifico.
Nell’anno scolastico 2008/2009, dopo aver letto alcuni passi del Sidereus Nuncius, dove
Galilei racconta come gli venne in mente di costruire un cannocchiale e di puntarlo verso il cielo, i
ragazzi della 3° A dell’ I.C. “Primo Levi” di Impruneta, con la prof.ssa Paola Papini, hanno deciso,
quattrocento anni dopo, di costruire proprio il cannocchiale di Galileo.
Qui di seguito la descrizione di Galileo:
Prima di tutto mi procurai un tubo di piombo, alle
cui estremità adattai due lenti, entrambe piane da
un lato, dall’altro invece una convessa e l’altra
concava; accostando poi l’occhio alla concava,
scorsi gli oggetti abbastanza grandi e vicini; essi
apparivano infatti tre volte più vicini e nove volte
più grandi di quando venivano guardati ad occhio
nudo. In seguito, me ne preparai un altro più
accurato, che mostrava gli oggetti ingranditi più di
sessanta volte. Infine, non lesinando né fatica né
spesa alcuna, sono arrivato al punto di costruirmi
uno strumento così eccellente, che le cose vedute
per suo mezzo appaiono quasi mille volte più grandi
e oltre trenta volte più vicine che se le si guardano
al naturale. Sarebbe del tutto superfluo elencare
quali e quanti siano i vantaggi di questo strumento,
tanto per terra quanto per mare. Ma io, lasciate le cose terrene, mi rivolsi
all’investigazione delle celesti.
Seguendo quindi le istruzioni, che la Prof.ssa Beatrice Ferrari aveva fornito durante un
incontro del Corso “Scienza e Arte”, tenutosi a Firenze nell’anno scolastico 2007/08, abbiamo
cominciato ad organizzarci per la costruzione del nostro cannocchiale, anzi dei nostri cannocchiali.
Abbiamo infatti costruito due cannocchiali: uno di tipo galileiano e l’altro di tipo kepleriano.
Ogni cannocchiale è costituito da un obiettivo e da un oculare, ognuno deve avere la sua
lente. Per prima cosa quindi ci siamo procurati le quattro lenti necessarie per i due cannocchiali: le
lenti per i due obiettivi sono uguali e devono essere convergenti. Il cannocchiale galileiano e quello
kepleriano si differenziano perciò solo per l’oculare, divergente nel primo, convergente nel
secondo.
Costruzione del Cannocchiale
Cannocchiale Galileiano
Prima di tutto ci siamo documentati sul funzionamento ottico del cannocchiale galileiano:
Il cannocchiale galileiano consta di una lente convergente (piano-convessa o biconvessa),
con funzione di obiettivo, e da una lente divergente (piano-concava o biconcava) in funzione di
oculare. L’oculare viene a trovarsi prima del fuoco dell’obiettivo, a una distanza da detto fuoco pari
alla distanza focale dell’oculare. Poiché le lenti convergenti sono, per convenzione, positive (o di
potenza ottica positiva) e quelle divergenti negative (o di potenza ottica negativa), possiamo dire
anche che la distanza tra obiettivo e oculare è pari alla somma algebrica delle loro distanze focali.
L’oculare negativo intercetta i raggi convergenti provenienti dall’obiettivo rendendoli paralleli e
formando così, all’infinito (posizione afocale), un’immagine virtuale, ingrandita e diritta.
L’ingrandimento del sistema è dato dal rapporto tra la lunghezza focale dell’obiettivo e quella
dell’oculare.
Sebbene
fornisca
immagini diritte senza l’ausilio di
dispositivi erettori, il cannocchiale
galileiano
presenta
il
grave
inconveniente di un campo visuale
estremamente ridotto.
MATERIALI:
Obiettivo e oculare:
- tubi per tubature idrauliche di diverso diametro
- due raccordi per tubature
- fasce tubolari di gommapiuma nera
- cartoncino bristol nero
le lenti:
- una lente convergente di distanza focale circa 40cm (la distanza focale
della lente doveva esser di 60 cm, ma ci siamo accorti solo in un secondo
momento che la lente di cui disponevamo aveva una distanza
distanza focale minore)
e di diametro 50mm;
- una lente divergente di diametro di 5 cm.
PROCEDIMENTO: per rivestire la lente si tagliano due rotelline di gomma piuma
formando una doppia cornice, unite da una striscia adesiva.
L’ obiettivo è formato da un
un tubo per le
tubature idrauliche di lunghezza 45 cm,
di diametro esterno 6,4cm e di diametro
interno 6,8 cm. L’oculare è costituito da un
altro tubo per le tubature, il cui diametro
esterno
è di
4cm,
quello
interno
3,6cm e
la lunghezza di 48,5cm.
Viene
Viene tagliato il tubo per l’obiettivo (tubo arancione di diametro maggiore) e il tubo
per l’oculare. Vengono infine limati per toglierne le schegge.
L’ oculare è stato rivestito di cartoncino nero per eliminare i riflessi della luce.
Una volta inserirete
inserirete le lenti alle estremità rispettivamente del
del tubo obiettivo e
dell’oculare, si inserisce l’oculare all’interno dell’obiettivo e con il
il raccordo si fissa
la lente dell’obiettivo.
Ora
possiamo
provarlo!
Funziona!!
Costruzione
Costruzione del Cannocchiale
Cannocchiale Kepleriano
Principio di funzionamento del cannocchiale kepleriano:
L’obiettivo forma dell’oggetto osservato un’immagine reale, rimpicciolita e capovolta. L’oculare
— che essendo costituito da una lente convergente di corta focale, è in pratica una lente di
ingrandimento — ingrandisce l’immagine formata dall’obiettivo. L’immagine che si osserva è però
capovolta e quindi, almeno nell’uso
terrestre, il cannocchiale kepleriano
deve essere dotato di un qualche
dispositivo erettore, che, reinvertendo
l’immagine, la raddrizzi. Questo
svantaggio è tuttavia largamente
compensato da un campo visuale assai
più vasto e più uniformemente
illuminato di quello offerto dai
cannocchiali galileiani.
MATERIALI
Obiettivo e oculare:
- tubi per tubature idrauliche
idrauliche di diverso diametro
- un raccordo
raccordo per tubature
- fasce tubolari di gommapiuma nera
- cartoncino bristol nero
le lenti:
- una lente convergente di distanza focale circa 40cm e di diametro 50mm;
- una lente da orologiaio di diametro di 4,4cm fasciata con della gomma piuma
PROCEDIMENTO:
si tagliano due rotelline di gomma piuma formando una doppia cornice,
cornice, unite da
una striscia adesiva per rivestire la lente dell’obiettivo
lunghezza
a 45
L’ obiettivo è formato da un tubo per le tubature idrauliche di lunghezz
45cm, di
diametro esterno 6,4cm e di diametro interno 6,8cm. L’oculare è costituito da un
tubo per le tubature grigio. Il diametro esterno è di 3,2 cm, quello interno 2,8 cm e
la lunghezza di 40 cm.
Dopo aver tagliato il tubo arancione per
l’obiettivo,
l’obiettivo, viene
viene tagliato il tubo per l’oculare
(tubo grigio di diametro minore).
Il tubo per l’oculare deve avere diametro minore perché viene inserito all’interno
dell’obiettivo e deve poter scorrere per la messa a fuoco.
L’ oculare viene poi rivestito di cartoncino
cartoncino
nero per eliminare i riflessi della luce.
L’estremità dell’oculare dove viene inserita la
lente da orologiaio ha un diametro maggiore,
come si vede dalla foto.
Una volta inserite le lenti, sostenute dalla
gommapiuma, le varie parti del cannocchiale
cannocchiale
vengono fissate tra loro per mezzo dei
raccordi arancioni.
arancioni.
Adesso il cannocchiale è pronto per l’uso…
…e quindi l’abbiamo provato: funziona anche questo!!
Al termine della costruzione i ragazzi hanno preparato
delle prove di disegni per rivestire i cannocchiali.
cannocchiali.
Ringraziamo i genitori degli alunni per aver prontamente reperito i
materiali e le lenti per i cannocchiali e il Sig. Casini per i
suggerimenti e il prezioso aiuto nella risoluzione di problemi tecnici
nella costruzione dei due strumenti scientifici.
Prof.ssa Paola Papini - Scuola Sec. di I grado – I.C. “Primo Levi” Impruneta - a.s. 2008/09
