In questa guida spieghiamo come costruire un cannocchiale fai da te.
Il cannocchiale astronomico
Mentre il microscopio serve per ingrandire gli oggetti posti immediatamente davanti all’obiettivo, il cannocchiale ingrandisce gli oggetti lontani, cioè li avvicina al nostro occhio. Tra i due strumenti non vi è differenza di principio, ma solo di esecuzione (fig. 290). Anche nel cannocchiale (nella forma più semplice, il cosiddetto « cannocchiale astronomico ») l’oggetto lontano A-B offre attraverso l’obiettivo Ob un’immagine reale A1 -B1 che viene ingrandita dall’oculare Ok in forma di immagine virtuale A2-B2. Le lunghezze focali delle lenti sono invertite rispetto al microscopio; infatti, per ottenere l’immagine molto ingrandita dell’oggetto lontano, l’obiettivo deve avere la lunghezza focale molto notevole. L’immagine reale ottenuta, ancora piccola, deve ora essere osservata attraverso un oculare a lunghezza focale minima per ottenere un ingrandimento sufficiente. Il cannocchiale astronomico fornisce immagini rovesciate, ciò che per questo genere di osservazioni non è importante.
L’ingrandimento dato dal cannocchiale astronomico cresce con la lunghezza focale dell’obiettivo e diminuisce con la lunghezza focale dell’oculare, in rapporto diretto. Il calcolo si effettua molto semplicemente secondo la formula
Per esempio, un cannocchiale con obiettivo f = 100 cm e oculare f=2 cm dà un ingrandimento di 50 volte. I cannocchiali moderni arrivano ad avere obiettivi con f=20 metri e danno ingrandimenti fino a tremila volte.
Niente di più facile della costruzione di un piccolo cannocchiale astronomico, per la quale ci servono solo due tubi di cartone, lunghi 22 cm, rientranti uno nell’altro, e due lenti convergenti, che scegliamo di 33 cm di lunghezza focale (= +3 diottrie) per l’obiettivo Ob e di 20 mm di lunghezza focale e 11 mm di diametro per l’oculare Ok. Fissiamo queste lenti nei tubi come descritto per il microscopio ed incolliamo al tubo porta-oculare una striscia di cartone terminale, per impedirne il rientro completo nell’altro tubo. Come sempre, i tubi vengono tinti internamente in nero. Risulta essere importante che le lenti siano montate perfettamente parallele alle sezioni del tubo, altrimenti le immagini risulteranno distorte. L’ingrandimento è di 33/2=16,5 volte. Per trovare la posizione rispettiva esatta dei tubi, guardiamo verso la luna, sfiliamo il tubo porta-oculare finché l’immagine non risulti nitida, e marchiamo questa posizione con una riga rossa sul tubo (le lenti si troveranno a circa 35 cm di distanza).
Usando un obiettivo di lunghezza focale superiore, l’ingrandimento può essere aumentato, per esempio con un obiettivo di 1 diottria esso diventa di 50 volte circa. In questo caso però il cannocchiale in posizione di servizio è già più lungo di un metro e deve essere fissato su un supporto, e l’immagine comincia a mostrare i difetti ottici dovuti all’uso di lenti semplici. Occorrerebbe cioè usare lenti acromatiche.
Il cannocchiale terrestre
Se l’oggetto da osservare si trova sulla terra, il nostro cannocchiale deve fornirci immagini diritte e non rovesciate. L’inversione dell’immagine avviene, nel binocolo a prismi, mediante i prismi stessi che accorciano anche notevolmente lo strumento (il binocolo, essendo composto di due cannocchiali paralleli, ci permette anche la visione tridimensionale dell’oggetto), mentre nel cannocchiale terrestre l’inversione avviene ad opera di una o più lenti d’invertimento. Anche il cannocchiale terrestre è facilmente costruibile (fig. 292).
Scegliamo per l’inversione una lente U di lunghezza focale 40 mm e la fissiamo a circa 95 mm dall’oculare; ciò comporta un aumento di lunghezza di 90 mm per ambedue i tubi, per il resto la costruzione è identica a quella sopra descritta. L’ingrandimento è ancora di 16,5 volte circa, cioè doppio di quello dato da un normale binocolo a prismi, e possiamo dichiararci contenti. Se la nitidezza dell’immagine verso i bordi lascia a desiderare, possiamo applicare un diaframma di circa 15 mm di apertura, compromettendo però, naturalmente, la luminosità.
Questo cannocchiale è lungo, quando è chiuso, un po’ più di 30 cm. Possiamo ridurre questa dimensione, un po’ eccessiva quando si tratta di portarsi lo strumento in una gita, a 25 cm, usando tre tubi di 23 cm di lunghezza ciascuno, rientranti l’uno nell’altro (fig. 293). La mobilità dei tubi rende però alquanto difficile la messa a fuoco ed in generale l’uso dello strumento. Risulta essere perciò opportuno limitarci ad un ingrandimento di 8 volte, usando un obiettivo di 6 diottrie (f=160 mm); in questo caso ci bastano due tubi di 22 cm, lo strumento chiuso ha dunque soltanto 23 cm di lunghezza, e per di più l’immagine, meno ingrandita, diventa più nitida. La distanza delle due lenti nel tubo porta oculare resta invariata.
