segunda-feira, 15 de junho de 2009

Escolhendo oculares para seu telescópio

Escolhendo oculares para seu telescópio
Parte 1: Tipos de oculares

Oculistas vem desenvolvendo oculars a mais de 300 anos. Muitos dos modelos clássicos (Huygens, Ramsden, Kellner, Othoscopic, Plossl) existem a mais de 100 ano. Exsitem alguns modelos novo com design proprietário que oferecem com campo de visão mais largo, imagens mais nítidas e menos cansaço para visão.

Correção ótica
O principal objetivo de uma ocular é captar todos os raios de luz a produzir uma imagem nítida. A dificuldade no processo depende da razão f do telescópio. Telescópios com razão f baixa requerem oculares com correção ótica maior por causa do cone de luz que entra na ocular convergir de forma mais curta. Com um telescópio de razão f/10, qualquer ocular bem feita pode produzir uma imagem nítida. Com um telescópio f/4 somente as mais modernas oculares conseguem a performace ótima nos limites do campo de visão.

Eye Relief
O design ótico também determina o eye relief (distância do seu olho até a ocular quando a imagem esta em foco). Se você usa óculos provavelmente precisa de pelo menos 15mm a 20mm de distância da ocular para ver o campo de visão total. Com menos distância para ocular as bordas do campo de visão ficam cortadas resultando num efeito chamado "buraco de fechadura". Em designs tradicionais de oculares, a distância para ocular é proporcional a distância focal: quanto menor a distância focal menor a distância do olho até a ocular. Contudo, alguns modelos mais novos de ocular conseguem o luxo de de longas distâncias até a ocular independente da distância focal, uma excelente vantagem para quem usa óculos de grau.

Campo de visão aparente
O design ótico determina o tamanho do campo de visão. O campo de visão aparente de uma ocular é o diâmetro angular expresso em (°), do círculo de luz que pode ser visto pelos seu olho. É análogo ao tamanho da tela de TV (não a imagem que você vê). A maioria das oculares tem um campo de visão aparente de 40° a 50°.

O campo de visão real é a área do céu visualizada através da ocular quando esta encaixada no telescópio. O campo de visão real pode ser aproximado pela fórmula abaixo:

Campo de visão real

=

Campode visão aparente
_____________

Ampliação

Por exemplo, supomos que você tem um telescópio Schmidt-Cassegrain de 8" com 2000mm de distância focal e uma ocular de 20mm com 50° de campo de visão aparente. A ampliação seria de 10x (2000mm / 20mm). O campo de visão real seria de ( 50/100 ) ou 0.5° quase o mesmo campo aparente que da Lua cheia.

Alguns designs antigos como Ramsden e Huygens e oculares para microscópio cobrem apenas 30° de campo aparente. Novos modelos podem cobrir 60° ou mais. Se você mudar de uma ocular de 30° para 60° mantendo a mesma ampliação notará um campo de visão do dobro do tamanho antigo. Você pode gastar um bom dinheiro em oculares que tem a capacidade de prover um super campo de visão, porém para maioria dos observadores uma ocular com 50° é mais que suficiente. Outros preferem o efeito de "viagem nas estrelas”e usam oculares com o maior campo de visão possível.

Tipos de oculares
Huygeniana: A Huygeniana, ocular com dois elementos, foi inventada por Christiaan Huygens por volta de 1600. Esse design é inferior aos modelos atuais e considerado obsoleto com exceção de alguns modelos que ainda são fornecidos em modelos importados baratos. A distância do olho até ocular é muito pequena e o campo de visão aparente também. O modelo Ramsden do século 18 é muito melhor termos de design mas também não se compara com os modelos atuais.

Kellner: A Kellner de 3 elementos junto com as Ramsden acromáticas e acromáticas modificadas são os modelos mais baratos para o astronômo mais sério. O conjunto oferece imagens nítidas em condições de pouca ou média iluminação. São mais apropriadas para telescópios de porte pequeno à médio e tem campo aparente de aproximadamente 40°. São oculares baratas e boas muito superior as Ramsden. O modelo de 40mm é considerada a ocular mais usada em telescópios de iniciantes com alguma qualidade.

Ortoscópica: A orto de 4 elementos era considerada a melhor ocular de todas as disponíveis. Mas perdeu algum de seu reconhecimento por causa do campo de visão limitado comparado com modelos mais novos. As ortos tem excelente nitidez de imagem, correção de cores e contraste. Oferecem maior distância do olho até a ocular que os modelos Kellner. São especialmente indicadas para observação de planetas e da Lua.

Plossl: Tipo mais popular da atualidade com seu design de 4 elementos oferece excelente qualidade de imagem, boa distância do olho até a ocular e campo de visão aparente de 50°. Os modelos Plossl de alta qualidade tem alto contraste e boa nitidez nas bordas. Ideal para observar alvos. Há 20 anos eram consideradas modelos de luxo e atualmente são de uso geral em telescópios de boa qualidade. Oberservadores com óculos de correção podem usar as Plossl e Ortoscópica com distância focal acima de 17mm.

Erfle: O modelo de 5 ou 6 elementos Erfle é otimizada para campo de visão aparente de 60° a 70°. Com pouca luminosidade sua imagem grande oferece visão excelente do céu. Com luminosidade alta a imagem sofre problemas de nitidez nas bordas.

Grandes angulares: Modelo de design diversos incorporando de 6 a 8 elementos podem atingir um campo de visão aparente de até 85°. Tão grande que é necessário mover os olhos para ver imagem panorâmica, muita gente não gosta desse efeito outras adoram. Sensibilidade a luz diminue um pouco devido a quantidade de elementos óticos mas a qualidade da imagem é excelente. Seu preço também é considerado muito alto para o observador em geral.

Escolher a ocular correta depende de qual o objetivo a ser observado, a qualidade de imagem final e quanto você deseja gastar.

Tamanho do encaixe
Oculares são fabricadas em diferentes tamanhos de encaixe, 0.965", 1.25", e 2". As de menor tamnho deve ser evitada pois normalmente é usada em modelo japoneses. O modelo mais usado seria o de 1.25” e o modelo de 2” normalmente é usado em telescópios de alta qualidade em observatórios.

Oculares iluminadas com retículas
Esse modelo de ocular com retículas (pequenos traços de marcação) ou outros padrões de marcação podem ser iluminadas de forma a ficarem visíveis no escuro. Um braço iluminador externo incorporando um pequeno LED vermelhor com um potenciometro e bateria fazem o circuito que varia a luminosidade da retícula.

Uma ocular com retícula iluminada é necessária para astrofotografia e também util para ser usado no alinhamento do buscador e telescópio.

Parte 2: Quantos milimetros ?

Escolhendo a ampliação e distância focal
Se você usou sempre o mesmo telescópio sabe que tem a opção de visualizar uma imagem pequena, nítida e brilhante ou uma imagem grande, fora de foco e escura. O motivo pode ser relacionado a dois problemas. Primeiro o telescópio capta uma determinada quantidade de luz e ao amplia-la numa área maior a imagem acaba perdendo brilho e resolução. Segundo porque a luz consiste de ondas e até um telescópio perfeito é capaz de captar uma quantidade pequena de detalhes da imagem. Ampliando além de um determinado ponto não melhora nada, apenas piora a imagem. Isso é chamado de ampliação vazia.

Logo o primeiro passo ao escolher uma ocular é decidir que ampliação será usada e qual distância focal a ocular oferece. A distância focal de uma ocular é expressa em mm (milimetros) usando a fórmula a seguir:

Ampliação X

=

Distância focal do telescópio (mm)
__________________________

Distância focal da ocular (mm)


Ou, de outro a forma,

Distância focal da ocular (mm)

=

Distância focal do telescópio (mm)
__________________________

Ampliação


Por exemplo, um telescópio com distância focal de 2000mm usando uma ocular de 20mm resultará numa ampliação de (2000/20) = 100X.

Como a saída de púpila esta relacionada com a ampliação
A ampliação na qual um telescópio trabalha depende de sua abertura. Um telescópio largo capta mais luz e faixa de onda resultando em imagens mais nítidas. Uma forma de interessante seria classificar a ampliação em termos de "ampliação por polegada" de abertura. Por exemplo, 80X em um telescópio de 8” de abertura equivale a 10X por polegada. Outra forma seria calcular a saída de púpila, ou quantidade de luz que sai pela ocular. A saída de púpila em polegadas é recíproca com a ampliação por polegada. De forma mais geral a saída de púpila é calculada em mm usando as fórmulas abaixo:

Saída de púpila (mm)

=

Abertura do telescópio em mm
__________________________

Ampliação

Saída de púpila (mm)

=

Distância focal da ocular em mm
__________________________

Razão f do telescópio


A saída de púpila deve ser menor que a púpila do seu olho ou boa parte dos raios de luz não vão iluminar sua púpila e consequentemente não visualizados. Um jovem com olhos adaptados a escuridão tem uma saída de púpila de aproximadamente 7mm. Ao ficar mais velho sua saída de púpila diminiu. Para adultos em idade média a saída de púpila máxima é em torno de 5mm

No fim da escala em ampliações que extrapolam a saída de pupila na faixa de 0.5mm a 1mm, a ampliação falsa começa a degradar a imagem observada.

Faixa de ampliação

Saída de pupila

Ampliação
por polegada

Ampliação
(Telescópio de 3")

Ampliação
(Telescópio de 8")

Quando usar ?

MUITO BAIXA

4.0 - 7.0mm

3 - 6x

10 - 18x

28 - 50x

Menor poder de ampliação prático. Visão em grande angular de objetos no espaço profundo durante céu escuro.

BAIXA

2.0 - 4.0mm

6 - 12x

18 - 36x

48 - 100x

Observação geral, busca de objetos e boa parte dos objetos do espaço profundo.

MÉDIA

1.0 - 2.0mm

12 - 25x

36 - 75x

100 - 200x

Lua, planetas e objetos mais compactos.

ALTA

0.7 - 1.0mm

25 - 35x

75 - 100x

200 - 280x

Lua e planetas em céu limpo, estrelas duplas e aglomerados compactos.

MUITO ALTA

0.5 - 0.7mm

35 - 50x

100 - 150x

280 - 400x

Planetas e estrelas duplas próximas em céu muito limpo.

Distância focal prática para oculares
Para determinar quais oculares você deve usar para um modelo específico de telescópio siga a tabela abaixo:

Faixa de ampliaçã

Ocular
(Telescópio f/4)

Ocular
(Telescópio f/8)

Ocular
(Telescópio f/10)

Ocular
(Telescópio f/15)

MUITO BAIXA

16 - 28mm

32 - 56mm

40 - 70mm*

60 - 105mm*

BAIXA

8 - 16mm

16 - 32mm

20 - 40mm

30 - 60mm

MÉDIA

4 - 8 mm

8 - 16mm

10 - 20mm

15 - 30mm

ALTA

2.8 - 4mm*

6 - 8mm

7 - 10mm

10 - 15mm

MUITO ALTA

2.0 - 2.8mm*

4 - 6mm

5 - 7mm

7 - 10mm

*Oculares nessa faixa não tem função prática veja abaixo.

Oculares mais comuns estão disponíveis com distâncias focais entre 6mm e 40mm. O encaixe da ocular limita o tamanho da distância focal na prática. Um ocular Plossl de 32mm ou uma Kellner de 40mm usa o diâmetro total de 1.25” do encaixe. Um distância focal maior não cobriria um campo de visão maior. Por outro lado uma distância focal muito pequena, menos de 6mm, sofrem devido a qualidade de lentes pequenas que requerem a posição do olho numa distância impossível de ser posicionada.

Se você precisa de distâncias focais maiores que 40mm alguns telescópios permitem o uso de um encaixe de ocular de 2" e oculares de até 60m de distância focal. Seria o suficiente para entrar na faixa de muito pouca ampliação com um refrator de razão f/15.

Quantas oculares eu preciso ?
Algumas. Voce pode observar durante muito tempo com uma ocular de pequena potência e uma de grande potência. Eventualmente você vai querer algumas opções de distância focal para mais ampliação. Evite a tentação de ir até o limite, seja pouca ou muita ampliação, até você ter completado os estágio intermediários. Por exemplo, num telescópio com razão f/10, uma ocular de 25mm e 9mm é uma excelente opção para iniciantes. Você pode adicionar depois uma de 6mm e 15mm para outras opções.

Com diversas oculares diferentes você terá maior sucesso de atingir a ampliação ótima de um determinado objeto a ser observado. Levando-se em conta as condições do tempo. Normalmente você deve começar com uma ocular de menor potência, como por exemplo uma de 25mm ou 30mm, para colocar o objeto no campo de visão do telescópio. A partir daí pode mudar para uma ocular mais potente de 18 ou 15mm e verificar se imagem fica melhor. Se ficar mude para uma ocular mais potente ainda até atingir o ponto onde a imagem começa a ficar borrada. Nesse caso retorne e comtemple a imagem da sua melhor forma possível com seu equipamento.

Você pode usar uma lente Barlow para aumentar a potência de uma ocular por um fator de 2X ou 3X. Com isso ao invés de usar uma ocular de 3mm, podemos usar uma 6mm com a Barlow 2X e ter o mesmo resultado. Usando uma Barlow você pode ter opções no seu conjunto de oculares. Por exemplo, caso tenha uma ocular de 25mm, 15mm e 10mm usando a Barlow 2X você teria a opção de 12.5mm, 7.5mm e 5mm respectivamente. É como ter 6 oculares usando apenas 1 Barlow e um conjunto de 3 oculares.