qualità ottica

La resa di un telescopio dipende in misura preponderante dalla Qualità Ottica dei suoi componenti.
Nel caso di un telescopio riflettore a schema ottico Newton uno specchio parabolico costituisce il suo obiettivo e ha il compito di raccogliere l'onda piana che gli perviene da una sorgente puntiforme (come una stella) che si trova ad una distanza praticamente infinita. Questa onda, una volta riflessa dallo specchio principale, subisce una deformazione divenendo sferica e convergente nel punto di fuoco della parabola o, opportunamente intercettata dallo specchio secondario piano, in quello che è il fuoco del telescopio.
L'immagine che si forma sul fuoco non è un punto ma un disco di diametro esiguo (detto di Airy o anche macchia di diffrazione, esprime l'83,8 % della energia luminosa) circondato da una serie di anelli a luminosità decrescente allontanandosi dal disco centrale. L'insieme, disco più anelli è chiamata anche centrica ed è caratteristica di ciascuno specchio dipendendo dalla sua lunghezza focale e dal suo diametro ed è espressione della natura anche ondulatoria della luce.
Ogni difetto ottico perturba questa figura, deformandola o trasferendo la luminosità dal disco centrale agli anelli più esterni. La conseguenza è una caduta del contrasto delle immagini, ne risente il potere risolutivo dello strumento e una sensazione di disagio è procurata in chi osserva.
Premesso che nella sfera umana la perfezione non è possibile, esiste un confine preciso tra una buona ottica ed una deficiente, che è tracciato da quelle che sono le tolleranze permesse.
Il criterio tradizionalmente utilizzato per quantificare la qualità ottica è il criterio di Rayleigh – il massimo difetto tollerabile sul fronte d'onda sferico riflesso non deve superare 140 nanometri o un quarto della lunghezza d'onda a cui l'occhio è più sensibile (560 nanometri).
Questo criterio è però insufficiente a qualificare un' ottica, altri aspetti sono importanti: l'aberrazione trasversale residua confrontata con il raggio del disco di diffrazione deve essere inferiore allo stesso, in oltre, il numero di difetti presenti nella totalità della superficie riflettente, anche se di dimensioni inferiori a un quarto d'onda, è penalizzante (più sono gli errori maggiori sono le pendenze sulla superficie) così come è notevolmente penalizzante l'astigmatismo.
Un' ottica va quindi giudicata studiando il suo fronte d'onda complessivo.
Queste valutazioni sono affidate all'esperienza del costruttore nell'uso degli strumenti atti al controllo (apparato di Foucault, reticolo di Ronchi, ecc.) e anche l'utilizzatore dovrebbe essere in grado di fare le sue tramite il cosiddetto Star Test. Queste valutazioni hanno un margine di discrezionalità, sono perciò soggettive.
Un metodo oggettivo che si sta affermando sempre di più è quello Interferometrico. In questo metodo il fronte d'onda dell'ottica in esame è confrontato con quello di un altro sistema di riferimento. Si formano così frange di interferenza che elaborate in un apposito software, danno molte più informazioni sulla qualità dell'ottica.
Le più importanti sono:
Peak to Valley = il massimo errore rilevato sul fronte d'onda
RMS = è un valore statistico calcolato su tutta la superficie del fronte d'onda (Root Mean Square) perciò più importante del P. to V.
Strehl ratio = corrisponde alla intensità luminosa del centro del falso disco stellare, è espresso in percentuale della luminosità data da un sistema perfetto, posto uguale a 1 per convenzione.
L'MTF , la PSF, il Wave Front e il grado di astigmatismo completano il quadro di informazioni.
Un buon esempio sull' uso di questi test ci viene dallo spazio riservato ai test di M. Riccardi nella rubrica di test strumentali curata da Plinio Camaiti nella rivista Coelum. M. Riccardi è autore del software ATMOS per il progetto e il controllo degli strumenti di ottica astronomica vedi il sito
http://www.atmos-software.it/
Qui di seguito una chiara tabella qualifica con un commento sintetico la bontà di un'ottica in funzione dei parametri a cui accennavo.

P-V (rapporto)	P-V (decimale)	RMS (rapporto)	Marechal RMS	Strehl Ratio	Commento
1/3	.333	1/10	.094	.71
1/4	.250	1/14	.071	.82	Limite di Rayleigh
1/5	.200	1/17	.057	.88
1/6	.167	1/21	.047	.92	Ottica Buona
1/7	.143	1/24	.041	.94	Ottica Molto Buona
1/8	.125	1/28	.036	.95	Ottica Eccellente
1/9	.111	1/31	.032	.960	Ottica Eccellente
1/10	.100	1/36	.028	.969	Ottica Eccellente
1/11	.091	1/38	.026	.974
1/12	.083	1/41	.024	.978