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Astronomia - Espacio Profundo
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Alvarez

APO ACRO Triplete Doblete ED FPL ... de que hablas Willis?

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Alvarez

Antes de llegar al punto veamos un poco de historia.

Dejando de lado otras aberraciones, uno de los problemas inherentes a los refractores se relaciona con la aberración cromática, la cual se debe a que la luz está compuesta por varias longitudes de onda donde cada una de ellas es afectada por un índice de refracción diferente, lo cual origina que el foco para cada una de ellas se forme a diferentes distancias. Dicho de otra forma, al igual que en un prisma cada longitud de onda se desvía de forma diferente, esto hace que el plano focal del violeta sea más próximo a la lente y el del rojo el más alejado.

Sin entrar en detalles de óptica, sabemos que al aumentar la relación focal (la focal en realidad) la aberración cromática se hace menos notoria. Como comentario al margen, Harrie Rutten y Martin van Venrooij en "Telescope optics: evaluation and design" plantean que si f/ > 0.122 x A (f/ : Relación focal y A : Apertura en mm) la aberración cromática se hace casi imperceptible en visual. Tomando en cuenta esta fórmula en el caso de un 80mm la relación focal debería ser superior a f/9.8 y en un 120mm f/14.

Refractores acromáticos

Para resolver ese inconveniente se puede utilizar un par de lentes con diferente tipo de vidrio, recordar que cada longitud de onda está afectada por un índice de refracción diferente, por lo que si se combinan diferentes tipos de vidrio es posible compensar la diferencia de planos focales.

Así nacen los refractores acromáticos, básicamente comenzaron con un par de lentes, una convergente con bajo grado de dispersión de la luz "crown" y otro divergente con mayor grado de dispersión "flint" (de mayor densidad). Si bien existen varios tipos de arreglos, en general se basan en un par de lentes, una con vidrios crown (V > 50) y la otra con vidrio flint (V < 50) y separadas por aire, lo cual reduce el denominado "efecto de cromatismo esférico", pero bueno, no tiene sentido entrar en eso.

V: Representa el Número de Abbe pondera el índice de refracción del vidrio a distintas frecuencias.

Con este tipo de diseños se logra menos sensibilidad al cromatismo sin necesidad de relaciones focales exageradas. De todas formas en planetaria o lunar pueden presentar algún cromatismo cuando las focales son bajas f/5 o f/6. Por eso es común reducirles la apertura cuando se desea hacer observación o fotografía de ese tipo de objetos. Algunos refractores Sky Watcher Acromáticos poseen una tapa doble, en cuyo caso para este tipo de observaciones se puede dejar la tapa principal y sólo de saca la menor, claro que se pierde resolución, ya que la apertura es menor.

Refractores apocromáticos

Un paso más allá en corrección están los APO, pero como bien dice Roger Ceragioli en "A Survey of Refractive Systems for Astronomical Telescopes":

" ... en esencia, los "apocromáticos" son simplemente acromáticos con corrección de color mejorado ..."

Si bien los acromáticos resuelven en gran medida el problema del cromatismo, fue necesario buscar mejores vidrios para minimizar aún más el cromatismo. Así fue que hacia fines del siglo XIX Ernst Abbe, encontró que los cristales naturales de fluoruro de calcio (fluorita) producían el efecto deseado. El problema fue que la fluorita natural sólo estaba disponible en cristales pequeños y sólo era posible su uso en microscopios.

Recién en la primera mitad del Siglo XX fue posible la creación de "fluorita artificial", pero el problema que tenía es que era sumamente frágil e incluso era afectada por el rocío, aunque con tratamientos adecuados puede tener contacto con el aire. Eso sin mencionar que además, el proceso de fabricación de la fluorita resulta altamente costoso y no era accesible al amateur.

Recién hacia 1980 la florita artificial llego a las manos de unos pocos aficionados a un alto costo. Poco tiempo después los fabricantes de vidrio Schott de Alemania y Ohara de Japón, lograron compuestos de vidrio mas estables con propiedades ópticas muy similares a la fluorita denominados "fluor crown", también ED ("Extra-low Dispersion") y SD ("Super-wide Dispersion"), estos últimos mas costosos y menos comunes. Actualmente los vidrios fluor crowns más utilizados para Apocromáticos son:

CDGM - China

(http://www.cdgmgd.com/en/asp/2j.asp?id=77" onclick="window.open(this.href);return false;)

H-FK61 : V = 81.61

Hoya - Japón

(http://www.hoyaoptics.com/products/document_library.htm" onclick="window.open(this.href);return false;)

FCD1 : V = 81.61

FCD10 : V = 90.27

Ohara - Japón

(http://www.oharacorp.com/fpl.html" onclick="window.open(this.href);return false;)

S-FPL51 : V = 81.54

S-FPL52 : V = 90.29

S-FPL53 : V = 94.94

Schott - Alemania

(http://www.us.schott.com/advanced_optic ... index.html" onclick="window.open(this.href);return false;)

N-PK52A : V = 81.61

LZOS - Rusia

(http://lzos.ru/en/index.php?option=com_ ... view&id=54" onclick="window.open(this.href);return false;)

OK4 : V = 92.05

Fluorita : V = 95.6

Fuente: http://refractiveindex.info/" onclick="window.open(this.href);return false;

Cabe destacar que si bien el FPL-53 resulta mucho menos frágil que la fluorita, lo es más que el FPL-51 (o sus equivalentes H-FK61, FCD1 y N-PK52A)

Notar que hasta acá no se ha mencionado la palabra doblete ni triplete. Esto se debe a que un APO no necesariamente es un triplete, la diferencia formal entre APO y ACRO es el nivel de corrección (que en general depende del vidrio), no la cantidad de elementos. Si bien actualmente es común ver apocromáticos tripletes esto se debe a que la inclusión de un tercer elemento hace mucho más fácil de fabricar arreglos de alto rendimiento. Incluso hay arreglos de dos dobletes separados (Petzval), es decir cuadripletes.

Al igual que los acromáticos, los elementos de los apocromáticos se encuentran separados por aire (aunque existen algunos diseños cementados o separados por aceite). Pero acá se debe tener en cuenta que si bien el hecho de que estén separados por aire complica considerablemente la aclimatación del telescopio, por lo que lo más conveniente es esperar de una a tres horas antes de utilizarlo. En el caso de los Takahashi que si emplea fluorita en el crown se especifican tiempos menores para la aclimatación, por ejemplo media hora para el doblete APO The FCL-90 (Sky 90) http://www.takahashiamerica.com/manuals/Sky90Manual.pdf" onclick="window.open(this.href);return false; (Página 18)

Ahora bien veamos algunas preguntas usuales:

¿ED significa APO?

No necesariamente, en general todos los APO utilizan vidrio ED o superior, pero hay dobletes ED que no son APO.

¿Es Mejor un APO con S-FPL53 que uno con S-FPL51?

No es simple de responder a eso, en general los fabricantes de ópticas compran bloques de virio y cada uno los talla. En realidad la calidad puesta en ese proceso a veces hace que se obtengan resultados muy superiores con un S-FPL51. Por otro lado hay que tener en cuenta que los S-FPL53 son más frágiles.

Ahora, comparando un APO f/6 con S-FPL53 y otro f/7 con S-FPL51, podríamos decir que si ambos están igualmente tallados podría decirse que serían equivalentes. Tomando en cuenta que la diferencia entre los Números de Abbe de ambos es de 16.43%, es la misma diferencia entre las relaciones focales, lo cual en cierta forma lo compensaría.

¿Es más importante es el Nro. de Abbe del crown que el del flint?

Es algo que siempre me intrigó, todos los fabricantes en el mejor de los casos especifican con lujo de detalles el crown, pero del Flint que utilizan ni palabra. Algunos ni eso.

¿Es Mejor un APO que un ACRO?

Igual que antes, depende de los procesos de fabricación, hay acromáticos que superan lejos a algunos apocromáticos. Además todo depende de la focal.

¿Es Mejor un triplete APO que doblete APO?

Bueno, seguimos igual. Depende de los procesos de fabricación, hay dobletes de fluorita muy costosos (por ejemplo el Takahashi FCL-90 - Sky 90 f/5.6) que superan a muchos tripletes.

Bibliografía:

A Survey of Refractive Systems for Astronomical Telescopes

Roger Ceragioli

Encyclopedia of Astronomy - Firefly

Paul Murdin y Margaret Penston

Telescope Optics : Complete Manual for Amateur Astronomers,

Harrie Rutten y Martin van Venrooij

Edición: Prinera edición, se agregó [ En el caso de los Takahashi que si emplea fluorita en el crown se especifican tiempos menores para la aclimatación, por ejemplo media hora para el doblete APO The FCL-90 (Sky 90) http://www.takahashiamerica.com/manuals/Sky90Manual.pdf" onclick="window.open(this.href);return false; (Página 18) ]. Segunda edición, esta nota.

Editado por Invitado

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gvillarroel

Muy clara la explicacion, hacia falta un documento asi para despejar dudas.

Saludos

Gustavo

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ricardo

Excelente post, para dar por tierra los conceptos sobre tipos de vidrio y su calidad, un vidrio FPL-51 bien tallado funciona mejor que un FPL-53, sino preguntenle a los hermanos William and David Yang...

Saludos y buenos cielos!

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juandaniel

Muy interesante Alejandro, está bueno ponerle algunos números a lo que se conoce por mera referencia o intuición...

Che Riki, a igual calidad de tallado es mejor un FLP 53 que uno 51...o no?

Buenísimo ALe,

J.

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ricardo

Si y no, es una cuestion de diseño tambien, el FPL-53 tiene menos dispersion que un FPL-51, pero si esta mal diseñado el vidrio per se no te salva de tener aberracion cromatica.

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juandaniel

Si claro, por eso digo, a igual calidad de tallado es mejor el FPL 53, será más difícil de tallar por ser más frágil, por eso son más caros de fabricar quizás? Fijate que el Astrotech 111 es más barato que el 106, son los dos tripletes, pero el 106 tiene el elemento central de FPL 53...

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ricardo

Buena pregunta, a igual calidad de manufactura deberia ser mejor, los apo cortos tienden a ser FPL-53, y da por hecho que este vidrio es mas caro. El vidrio no hace todo, tambien la focal del equipo es el factor de decision sobre que tipo de vidrio usar, pero ya entramos en un terreno que conozco poco y nada.

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Alvarez

A igualdad de tallado y de focal si es mejor el FPL53, el tema es que onda con el flint del cual jamás de habla y es el más denso. Igualmente el FLP53 no es difícil de tallar, al menos Roger Ceragioli sólo menciona los problemas de tallado en la fluorita, del 53 sólo menciona que no es tan frágil como esta última. Lo que sí menciona es que el 53 es más frágil que el 51, lo que debe llevar a costos de tallado mas elevados y seguramente mayor valor de materia prima. Es más los APO Taka (dobletes y tripletes) tienen directamente fluorita, y salen un barco de guita.

Por lo que menciona Ceragioli, los vidrios con mayor número de Abbe permiten lograr menores focales sin aberración, cosa que suena más que lógica ya que se arrastra del monolente. Sin ir mas lejos el Taka que mencioné antes, directamente de fluorita, permite f/5.6 en doblete ( http://www.takahashiamerica.com/SKY90.htm ). Basta mirar también en la página de Meade la serie 6000, el 80 que tiene FPL53 es f/6 y los otros f/7 con FK61, un pelito mejor que el FPL51 ( http://www.meade.com/s6000-ed-apo/specifications ).

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g_masuzzo

Clarisimo Ale, muchas gracias por compartirlo.

Les has sacado el marketing a este embrollo. :D

Saludos

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hora_zar

como siempre muy buen laburo Ale, explicativo y desarrollado a full

muchas gracias por compartir

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manu_mejias

muy muy muy buen laburo genio!!!

me sirvió mucho para mejorar algunos conceptos que no tenia muy claros...

muchas gracias por compartir

saludos

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Alejandro

excelente laburo ale, claro, y conciso.

si no esta en sticky lo pongo ya!

fundamental para los amantes de los refras este post!

gracias y saludos

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Borges
excelente laburo ale, claro, y conciso.

si no esta en sticky lo pongo ya!

fundamental para los amantes de los refras este post!

gracias y saludos

Un oculista por ahí :burlon

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Jorge Di Tata

Muy bueno el informe

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drart

Lo suyo ya es una tesis Alvarez, con referencias y todo !

Lo felicito, y sobre todo por la claridad del mismo

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Alvarez

Me alegra que se entienda, por suerte esta vez tenía fuentes y sólo me limite a resumir lo dicho por otros. Es más, esta casi vez sin fórmulas (una no cuenta), reconozco que me costo no ponerlas, temo las represalias de Abbe y Fraunhofer. En el próximo prometo al menos una gráfica o esquema.

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Invitado
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