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Cannocchiale di Keplero
Si chiama cannocchiale lo strumento che serve per l’osservazione degli oggetti lontani. Questo cannocchiale fu ideato da Keplero nel 1611 e costruito dl gesuita Scheiner nel 1615.
È caratterizzato dal fatto di utilizzare un oculare di potenza ottica positiva, ovvero convergente. Nella sua forma più semplice, è costituito da due sole lenti, piano-convesse o biconvesse a distanza regolabile per la messa a fuoco, una con funzione di obiettivo (L), molto grande e a lungo fuoco, che dà dell’oggetto lontano AB una immagine reale e capovolta A’B’; e l'altra con funzione di oculare (L1) a corto fuoco che fa da lente di ingrandimento e dà dell’immagine A’B’, posta ad una distanza minore di quella focale, un’immagine A”B” virtuale ingrandita e diritta rispetto ad A’B’. In sintesi, quest'ultima funge da lente di ingrandimento che ingrandisce l'immagine (reale) formata dall'obiettivo. La distanza tra le due lenti è uguale alla somma delle loro focali, e l'ingrandimento è dato dal rapporto tra la lunghezza focale dell'obiettivo e quella dell'oculare.
Come precedentemente accennato, le due lenti sono fissate all’estremità di due tubi metallici di diverso diametro, il più piccolo porta l’oculare e lo si fa scorrere dentro l’altro per mezzo di una cremagliera fino a raggiungere la visione distinta: si fa cioè la messa a fuoco variando la distanza tra obiettivo ed oculare. L’ingrandimento non è reale poiché l’immagine sarà sempre assai più piccola dell’oggetto, ma è apparente ed è data dal rapporto tra le distanze focali dell’obiettivo f1 e dell’oculare f2:

     

Il cannocchiale astronomico fornisce immagini rovesciate, ovvero invertite nel senso alto-basso. Questo inconveniente, peraltro eliminabile con l'adozione di un erettore, è tuttavia largamente compensato da un campo visivo assai maggiore e più uniformemente illuminato di quello fornito dal cannocchiale galileiano. Inoltre, a differenza di quest'ultimo, esso consente l'applicazione, sul piano focale, di un micrometro, cioè di un dispositivo che permette di determinare la grandezza angolare degli oggetti osservati. L'attributo «astronomico», che connota lo strumento, deriva dal fatto che esso trovò largo impiego nell'osservazione astronomica, dove l'inversione dell'immagine non rappresenta un inconveniente significativo, sostituendosi totalmente al galileiano sin dalla metà del XVII secolo. Lo strumento è altresì detto «kepleriano» in quanto questa configurazione fu descritta per la prima volta da Johannes Kepler (1571-1630) nel suo Dioptrice, edito a Praga nel 1611. Nell'uso comune, entrambe le denominazioni sono invero desuete. Al giorno d'oggi infatti pressoché tutti i cannocchiali sono dotati di oculari convergenti, cui, per l'uso terrestre, è abbinato un erettore che raddrizza l'immagine; di norma, perciò, si usa specificarne la tipologia dello strumento solo nei rari casi in cui (ad esempio in alcuni binocoli da teatro) si tratti di un galileiano.